2022年1月Cell期刊不得不看的亮点研究

2022年1月31日讯/生物谷BIOON/---2022年1月份即将结束了，1月份Cell期刊又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对此进行了整理，与各位分享。

1.Cell：哺乳动物中性别典型的社会行为由大脑基因活动的差异决定
doi:10.1016/j.cell.2021.12.031

根据由来自美国斯坦福大学医学院的研究人员领导的一项新的研究，雄性和雌性小鼠的大脑在重要方面存在差异。这些差异可能反映在男性和女性的大脑中。相关研究结果于2022年1月21日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“A functional cellular framework for sex and estrous cycle-dependent gene expression and behavior”。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2021.12.031。

这些作者研究了小鼠大脑中的四个微小结构，已知这些结构对“评估、约会、交配和憎恶”行为进行编程。这些行为---比如，雄性对陌生对象的性别的快速判断，雌性对交配的接受能力，以及母性保护能力---都有助于动物繁殖和后代生存。

这些作者分析了从这些大脑结构中提取的组织，并富集了对性激素有反应的细胞，发现有1000多个基因在一种性别的大脑中比另一种性别的大脑更活跃。基因是编码蛋白的蓝图，而蛋白几乎完成了每个细胞的所有工作。基因激活水平---基因所包含的信息被复制并转化为蛋白的速度---决定了细胞的功能。

2.Cell：血液中的镁对于宿主机体免疫系统抵御癌症和感染至关重要！
doi:10.1016/j.cell.2021.12.039

血液中镁的水平是免疫系统解决病原体和癌细胞能力的重要因素，近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Magnesium sensing via LFA-1 regulates CD8+ T cell effector function”的研究报告中，来自巴塞尔大学等机构的科学家们通过研究发现，T细胞需要充足水平的镁才能有效发挥作用，这一研究成果对于癌症患者的治疗具有非常重要的意义。

镁缺乏往往与多种疾病发生直接相关，比如感染和癌症等，此前研究结果表明，当小鼠接受低水平的镁饮食时其体内癌症生长扩散的速度很快，而且小鼠机体抵御流感病毒的防御力也会受到损伤，然而截止到目前为止，很少有研究分析矿物质影响机体免疫系统的功能。如今在这篇研究中，研究人员通过研究发现，只有在富含镁的环境中，T细胞才能有效清除异常或受感染的细胞，具体而言，镁对于T细胞表面蛋白LFA-1的功能非常重要。

LFA-1能作为一种对接点，其在T细胞激活过程中扮演着关键的角色，然而，当处于失活状态时，这种对接点或许会处于一种弯曲的构象且无法有效地结合感染或异常细胞；这就是镁发挥作用的时候，如果在T细胞附近有充足的镁，那么其就会结合LFA-1并确保其处于伸展状态，即活性状态下。

3.Cell：新研究揭示脊髓中的一种神经元协调着哺乳动物的行走步伐
doi:10.1016/j.cell.2021.12.014

走路是最自然的运动。我们不假思索地把一只脚放在前面，然后是下一只脚，不断地推动我们前进。那么，如果我们不是有意识地指挥这种复杂的神经和肌肉的相互作用，那么是什么呢？

美国哥伦比亚大学神经科学家George Mentis博士说，“正如人们所期望的那样，是大脑启动了运动。”Mentis研究控制行走的回路，目的是为肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）、脊肌萎缩症（SMA）和脊髓损伤的患者寻找新的治疗方法。Mentis说，我们的许多行走肌肉（walking muscle）的协调由脊髓中的神经元处理。这是一项复杂的工作：这些神经元必须以精确的时间发送信号，使左腿和右腿交替活动---左、右、左、右---并使每条腿的屈肌和伸肌以交替方式收缩。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2021.12.014。

大多数科学家之前认为，如此复杂的任务只能由复杂的神经回路处理，并由不同类型的神经元作出贡献。这种回路组合体，称为中枢模式发生器（central pattern generator），似乎在操纵一切。但是Mentis的最新研究显示，在这种回路组合体中，只有一种类型的神经元完全负责保持我们的双腿步调一致。相关研究结果发表在2022年1月20日的Cell期刊上，论文标题为“Control of mammalian locomotion by ventral spinocerebellar tract neurons”。

4.Cell：重大进展！利用改造的病毒样颗粒在体内高效递送基因编辑蛋白到宿主细胞中
doi:10.1016/j.cell.2021.12.021

基因编辑方法有望治疗一系列的疾病，但事实证明，将用于基因编辑的试剂安全有效地递送到动物模型和人类细胞中充满挑战。如今，在一项新的研究中，来自美国布罗德研究所、加州大学欧文分校和宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院等研究机构的研究人员开发出一种可以将基因编辑蛋白以足够高的效率递送到动物模型的细胞中并显示治疗效果的方法。相关研究结果于2022年1月11日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Engineered virus-like particles for efficient in vivo delivery of therapeutic proteins”。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2021.12.021。

在这项新的研究中，这些作者展示了他们如何使用改造的病毒样颗粒（engineered virus-like particle, eVLP）来递送碱基编辑器--在DNA中实现可编程的单碱基变化的蛋白---以及CRISPR-Cas9核酸酶，即一种在基因组中的目标位点切割DNA的蛋白。他们利用他们开发的eVLP让小鼠体内可能与高胆固醇水平有关的基因失效，并部分恢复了携带导致遗传性失明的基因突变的小鼠的视觉功能。

5.Cell：基于“免疫原型”对癌症进行分类或有望帮助开发新型精准个体化癌症免疫疗法
doi:10.1016/j.cell.2021.12.004

癌症在组织起源、驱动突变和周围组织其它特征方面能够表现出明显的异质性； 近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Discovering dominant tumor immune archetypes in a pan-cancer census”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们利用来自300多名患者机体肿瘤的数据描述了12类“免疫原型”（immune archetypes）来对癌症肿瘤进行分类，相关研究结果表明，来自机体不同部位的癌症或许在免疫学上是彼此相似的，这些分类或能为研究人员提供特殊的策略来增强每名患者对癌症免疫疗法的选择。

文章中，研究人员从78名临床医生那里获得了肿瘤样本，并调查了来自患者的364份肿瘤活检组织，同时根据其免疫微环境将其归为一组，相关研究发现或能为科学家们分析癌症免疫疗法提供一种新方法，即与肿瘤周围的免疫环境相匹配，并未开发个体化免疫疗法指明了新的方向。研究者Combes说道，这是一种能分析癌症患者的新框架，本文研究也为临床医生找到了正确的生物学目标，从而避免靶向作用肿瘤中并不存在的细胞。

6.Cell：新研究揭示治疗囊性纤维化的校正剂药物的作用机制
doi:10.1016/j.cell.2021.12.009

发生突变的囊性纤维化跨膜传导调节蛋白（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator, CFTR）导致了一种损害肺部的称为囊性纤维化（cystic fibrosis）的遗传性疾病。如今，在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学的研究人员解析出这种蛋白的结构以及某些药物如何与它结合，从而揭示了这些药物的作用方式。相关研究结果发表在2022年1月6日的Cell期刊上，论文标题为“Mechanism of CFTR correction by type I folding correctors”。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2021.12.009。

就在十多年前，在现代医学的一项伟大进步中，Aurora Biosciences公司（下称Aurora公司）和后来的Vertex制药公司（下称Vertex公司）的研究人员大海捞针，发现了一种可以治疗囊性纤维化的小分子药物。

如今，在这项新的研究中，洛克菲勒大学的Jue Chen博士及其研究团队发现了这种突变蛋白的结构以及所谓的校正剂药物如何与之相互作用，从而揭示了这些分子是如何起作用的。她的团队报告说，它们在这种有缺陷的蛋白的生物生成过程中与之结合并使它保持稳定，让它有更好的机会成功到达细胞表面。

7.Cell：我国科学家领衔发现人类指纹花纹竟与肢体发育基因相关联
doi:10.1016/j.cell.2021.12.008

在迄今为止最全面的分析中，来自中国科学院、复旦大学和苏格兰爱丁堡大学的研究人员发现指纹的形状---无论它们是圆形、波浪状还是弯曲状---都受到负责肢体发育的基因的影响。这一发现可能有助于科学家们更好地理解人类的基因和表型特征之间的关联性。相关研究结果发表在2022年1月5日的Cell期刊上，论文标题为“Limb development genes underlie variation in human fingerprint patterns”。论文通讯作者为中国科学院上海营养与健康研究所研究员汪思佳（Sijia Wang）、复旦大学的金力（Li Jin）院士和爱丁堡大学的Denis J. Headon教授。

汪博士说，“人们可能想知道为什么我们的团队在研究指纹。我们开始这项研究纯粹是出于好奇心，但后来发现指纹花纹（fingerprint pattern）与肢体生长的基因有关，而这些基因对胎儿发育至关重要。这提供了另一个典型的多效性（pleiotropy）例子，即多种表型相互关联，并受相同基因的影响。”

这些作者扫描了不同种族的23000多人的DNA，发现基因组上至少有43个区域与指纹花纹有关。其中一个最具影响力的区域似乎调节一个名为EVI1的基因的表达，该基因因它在胚胎肢体发育中的作用而闻名。

8.Cell：新研究解析出酵母核孔复合体的三维结构
doi:10.1016/j.cell.2021.12.015

核孔复合体（nuclear pore complex, NPC）是巨大的多蛋白复合物，作为分子进出细胞核的运输通道。鉴于其在基因表达、生长和发育中的核心作用，核孔复合体缺陷与许多疾病如病毒感染、癌症和某些神经退行性疾病有关，而且核运输是潜在的治疗靶标，这一点并不奇怪。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2021.12.015。

在一项新的研究中，来自美国波士顿大学医学院的研究人员利用快速骤冷和低温电镜（cryo-EM）与计算方法，构建出酵母NPC的综合模型，揭示了其核心支架的相互连接的结构。这项研究为两种构型提供了分子模型：一种是在分离的样本中更容易研究，以提供更详细的径向紧凑形式的概述，另一种是在活的酵母细胞中的扩展形式，尽管这种“原位”形式目前的可视化细节水平较差。相关研究结果于2022年1月3日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Comprehensive structure and functional adaptations of the yeast nuclear pore complex”。

9.Cell：揭示组织如何形成复杂的形状从而使让器官发挥功能的机制
doi:10.1016/j.cell.2021.11.025

从我们的动脉和静脉的光滑管道到我们内部器官的纹理口袋，我们的身体是由组织组成的，它们排列成复杂的形状，有助于执行特定功能。但是，在发育过程中，细胞是如何将自己精确地折叠成如此复杂的构造的呢？驱动这一过程的基本力量是什么？

如今，在一项新的研究中，来自美国哈佛医学院的研究人员发现了一种机械过程，通过这种过程，细胞层蜕变为内耳的精致、环形的半规管（semicircular canal）。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Extracellular hyaluronate pressure shaped by cellular tethers drives tissue morphogenesis”。

这项在斑马鱼身上进行的研究揭示了这一过程涉及细胞产生的遇水会膨胀的透明质酸和细胞之间的引导这种膨胀的力量来塑造组织的薄连接件，即细胞扣（cytocinches）。这些作者说，尽管是在斑马鱼中进行的，但是这项研究揭示了组织如何形成形状的基本机制---这种机制可能在整个脊椎动物中保持不变，而且也可能对生物工程产生影响。

10.Cell：新研究为结直肠癌的精确监测设定了框架
doi:10.1016/j.cell.2021.11.031

在一项新的研究中，来自美国范德堡大学医学中心的研究人员揭示了息肉发展成结直肠癌的一些机制，从而为利用精准医疗改善对这种癌症的监控设定了框架。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Differential pre-malignant programs and microenvironment chart distinct paths to malignancy in human colorectal polyps”。论文第一作者为范德堡大学医学中心研究生Bob Chen和Cherie' Scurrah博士。

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.11.031。

这项研究描述了人类最常见的两种结直肠息肉---传统腺瘤和锯齿状息肉---的单细胞转录组图谱和成像图谱。他们确定，腺瘤产生于由WNT信号激活驱动的干细胞扩张，这有助于癌症的产生，而锯齿状息肉通过一种叫做胃化生（gastric metaplasia）的不同过程发展成癌症。这些作者说，这项关于胃化生的发现是令人惊讶的，其中化生是组织细胞向非组织固有细胞转变的异常变化。

论文共同通讯作者、范德堡大学医学中心细胞与发育生物学副教授Ken Lau博士说，“通过化生实现的细胞可塑性现在被认为是癌症起始的一个关键途径，范德比尔特大学的研究人员在这个领域做出了开创性的贡献。我们如今提供了这一过程及其下游后果的证据，这是迄今为止对来自单一中心的人类参与者进行的最大单细胞转录组研究之一。”（生物谷 Bioon.com）