不容错过！2019年8月Nature子刊重磅研究一览！
来源：本站原创 2019-09-02 12:23
2019年9月2日讯 /生物谷BIOON /——本文中小编为大家盘点了2019年8月Nature子刊的亮点研究，分享给大家一起学习进步，希望读者朋友们喜欢。【1】Nat Commun：重复精液暴露促进宿主对HIV感染产生抵抗力，只是谁敢尝试呢？DOI：10.1038/s41467-019-11814-5长期以来，人们认为精液仅能作为HIV-1从男性传播给女性的一种途径。在一项新的研究中，来自美国威
2019年9月2日讯 /生物谷BIOON /——本文中小编为大家盘点了2019年8月Nature子刊的亮点研究，分享给大家一起学习进步，希望读者朋友们喜欢。
长期以来，人们认为精液仅能作为HIV-1从男性传播给女性的一种途径。在一项新的研究中，来自美国威斯达研究所和波多黎各大学的研究人员发现频繁和持续的精液暴露能够改变循环免疫细胞和阴道组织免疫细胞（它们是HIV感染的目标）的特征，从而降低了对未来感染的易感性。这一发现挑战了这一长期持有的观点。此外，针对为何世界上少数女性性工作者尽管持续存在高风险的性活动但仍然持续保持HIV阴性，它也提供了一种可能的解释。
在这项研究中，恒河猴在20周内每周两次接触含有或不含有灭活的猿猴免疫缺陷病毒（SIV）颗粒的精液（SIV是感染灵长类动物并导致类似于艾滋病的疾病的HIV样病毒）；在这个调理期后，它们接受了低剂量的阴道内SIV攻击。
接受精液暴露的恒河猴的SIV感染风险降低了42％。这些研究人员分析了宫颈阴道微环境和血液中免疫激活的特异性标志物。在循环CD4+细胞中，精液调理（semen conditioning）与CCR5受体的较低表达相关，其中这种受体是HIV入侵它的宿主细胞的门户，这就支持对SIV阴道攻击的较低易感性的观察结果。此外，针对SIV攻击作出的反应，接受精液调理的恒河猴在子宫颈阴道室中具有更高水平的CCL5细胞因子，即一种天然的HIV抑制因子。
图片来源：Nature Communications
此外，重复的精液暴露导致诸如MX1之类的抗病毒因子在子宫颈阴道组织中的水平升高，这也与IFN-ε的水平正相关。IFN-ε可由精液诱导产生，保护人体细胞免受细菌和病毒病原体的侵害，具有直接的抗HIV特性，并且被描述为在与不带避孕套的性行为相关的性工作者的组织中诱导产生。
值得注意的是，暴露于低病毒载量后仍未感染的精液暴露恒河猴在随后用高剂量病毒攻击时可被感染，这证实它们仍然易受感染，并且重复的精液暴露仅提供部分保护并不能阻止HIV感染。
坦普尔大学刘易斯·卡茨医学院（LKSOM）和内布拉斯加大学医学中心(UNMC)的研究人员进行了一次重大合作，首次从活动物的基因组中消除了可复制的HIV-1 DNA，这是一种导致艾滋病的病毒。这项研究于近日在线发表在《Nature Communications》杂志上，它标志着人类艾滋病病毒(HIV)感染可能治愈的关键一步。
在这项新研究中，Khalili博士和同事们将他们的基因编辑系统与最近开发的一种名为长效缓释(激光)技术的治疗策略相结合。激光技术是由Gendelman博士和UNMC药理学助理教授Benson Edagwa博士共同开发的。激光抗逆转录病毒治疗以病毒避难所为目标，在较长时间内维持低水平的艾滋病毒复制，从而降低抗逆转录病毒治疗的频率。由于抗逆转录病毒药物的化学结构发生了药理学上的变化，这些长效药物得以问世。这种经过修饰的药物被包装成纳米晶体，纳米晶体很容易分布到HIV可能潜伏的组织中。从那里，储存在细胞内数周的纳米晶体慢慢释放药物。
为了验证他们的想法，研究人员用老鼠来制造易受HIV感染的人类T细胞，允许长期的病毒感染和ART诱导的潜伏期。一旦感染被确定，小鼠接受激光治疗，随后使用CRISPR-Cas9治疗。在疗程结束时，对小鼠进行病毒载量检测。分析显示，大约三分之一的感染艾滋病毒的小鼠体内的艾滋病毒DNA完全消失。
为了增强当克隆抗体治疗脑转移的疗效，近日来自加利福尼亚大学洛杉矶分校的Yunfeng Lu、Irvin S. Y. Chen和Masakazu Kamata教授课题组合作，开发了一种高分子包封抗体的新方法实现了脑转移灶的药物持续释放，从而增强了抗体治疗脑转移灶的疗效，相关研究成果发表在《Nature Biomedical Engineering》上。
在该研究中，研究人员在交联的两性离子聚合物层中包裹利妥昔单抗，随着交联剂逐渐水解，导致利妥昔单抗的持续释放，相对于游离的利妥昔单抗，抗体在CNS中的水平提高了约10倍。研究人员发现将这种纳米胶囊修饰CXCL13（CXCR5趋化因子受体配体，经常在B细胞淋巴瘤表面发现）后，一次注射就可以导致改善对非霍奇金淋巴瘤CVXR5阳性转移灶的控制，并清除异种移植的人骨髓-肝-胸腺小鼠模型的淋巴瘤。
迄今为止，在大多数情况下，研究人员只能用这种方法一次修改一个基因。有时，他们能一口气做到两三个；在一个特殊的情况下，他们能够同时编辑7个基因。现在，位于巴塞尔的苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的Randall Platt教授和他的团队已经开发出一种方法--正如他们在实验中证明的那样--可以同时修改细胞中25个目标基因位点。Platt认为这还不够，他表示这个数字还可以进一步增加，增加到几十甚至几百个基因。无论如何，这种方法为生物医学研究和生物技术提供了巨大的潜力。"多亏了这个新工具，我们和其他科学家现在可以实现我们过去只能梦想的事情。"
对于这项新技术，科学家们并没有使用目前大多数CRISPR-Cas方法中所使用的Cas9酶，而是使用了相关的Cas12a酶。它不仅可以编辑基因，还可以把长长的"RNA地址列表"同时切成一个个"地址标签"。此外，Cas12a可以处理比Cas9更短的RNA地址分子。Platt说："这些寻址序列越短，我们就能在质粒上找到越多的寻址序列。"
为了保护他人而改变自己的身份，听起来像是漫画书里的"义务警员（vigilantes）"才会做的事情，但是，在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院的研究人员发现，动脉壁上的一组细胞正是这样做的。对于这些细胞而言，身份转变发生在一种称为动脉粥样硬化的疾病中。当动脉被脂肪、胆固醇和分子颗粒堆积在一起而形成的斑块堵塞时，这种疾病就发生了。相关研究结果发表在2019年8月的Nature Medicine期刊上。
在患有动脉粥样硬化的人体中，构成动脉壁的细胞发生转变并侵入包含斑块或病灶的部位，并形成称为纤维帽（fibrous cap）的物质，这种纤维帽的作用有点像一个盖子，防止斑块破裂进入动脉。如今，Quertermous和他的同事们描述了这些发生转变的细胞的身份，给出了关于斑块稳定性的关键见解，毕竟斑块稳定性决定了斑块破裂的可能性。这种纤维帽越坚固，斑块就越稳定，破裂的可能性就越小。这些研究人员还鉴定出一个基因，它似乎是这些细胞发生转变的幕后推手。更重要的是，当他们研究了人群范围的基因组数据时，他们观察到在这个特定基因中具有更多活性的个人心脏病发作风险降低。
图片来源：Nature Immunology
为了弄清这些平滑肌细胞的意图，Wirka、Quertermous及其同事们在小鼠中使用了一种称为谱系追踪的实验技术（lineage tracing），这种技术使得他们能够追踪特定细胞和来自这些细胞的细胞的下落。他们用一种特殊的化学物对小鼠的动脉平滑肌细胞进行标记，这种化学物在显微镜下让这些细胞发出红光。随后，在小鼠中诱导动脉粥样硬化后，他们检查动脉中是否有平滑肌细胞迁移的迹象。他们观察到一些红色标记的平滑肌细胞已从它们在动脉中的原始位置迁移到斑块中。利用来自人和小鼠动脉粥样硬化组织的数据，这种计算机建模方法准确地识别细胞类型，而与物种无关。重要的是，这些研究人员发现了人动脉中出现的同样现象：平滑肌细胞在人类疾病期间也转变为纤维肌细胞。
一项新的研究揭示了一种机制，该机制被认为可以解释为什么一些癌症对一种广泛使用的被称为"检查点抑制剂"或抗PD-1的免疫疗法没有反应。此外，科学家们表示，他们已经找到了解决这个问题的方法，为扩大可能受益于这种治疗的患者人数铺平了道路。在近日发表在《Nature Immunology》的一项新研究中，乔治城大学伦巴狄综合癌症中心Loop免疫肿瘤学实验室主任Samir N. Khleif领导的一个研究小组发现在抗PD-1治疗之前处理免疫细胞(T细胞)试癌症对治疗产生反应的关键决定因素。
Khleif说，我们已经知道，对检查点抑制剂反应更容易的肿瘤是那些已经有免疫系统参与的肿瘤，如黑色素瘤和表达大量突变的癌症。问题是为什么这些药物对免疫上"安静"的肿瘤不起作用。这一发现现在为这个问题提供了线索。研究小组还找到了一种策略来克服这种对免疫疗法的耐药性。他补充说，临床试验已经在开发中，以在病人身上证实这些使用动物模型和病人肿瘤样本的发现。癌症疫苗是基于病人的特定肿瘤，正在探索的一种启动抗肿瘤免疫反应的方法--可以激活T细胞活性和增强PD-1抑制剂。
在一项新的研究中，在受到内皮细胞穴样内陷（caveolae）介导的转胞吞作用（transcytosis）的启发下，来自中国浙江大学、中国药科大学、北京化工大学和美国加州大学洛杉矶分校的研究人员提出除了通过增强渗透和滞留效应进行纳米药物被动积聚外，内皮细胞转胞吞作用可能会主动转运纳米药物穿过毛细血管壁进入肿瘤组织。此外，这种依赖ATP的转胞吞作用过程也可以绕过上面提及的被动扩散屏障，让纳米药物在整个肿瘤中积极渗透，从而到达远端细胞。
在这项新的研究中，这些研究人员展示了一种具有较长血液循环时间的两性离子聚合物-药物偶联物（zwitterionic polymer-drug conjugate）。一旦接触肿瘤内皮细胞或者外渗到与肿瘤细胞接触的血管周围区域，这种偶联物遭受GGT介导的阳离子化，这就导致快速的穴样内陷介导的内吞作用和转胞吞作用，从而能够发生跨内皮和跨细胞转运，并且在整个肿瘤组织中相对均匀地扩散，因而显着提高治疗效果。相关研究结果近期发表在Nature Nanotechnology期刊上，论文标题为"Enzyme-activatable polymer-drug conjugate augments tumour penetration and treatment efficacy"。
这些研究人员证实GGT反应性阳离子化聚合物-药物偶联物（比如PBEAGA-CPT和PEAGA-CPT）通过癌细胞转胞吞作用进行活跃地肿瘤渗透，从而实现增强的抗癌疗效。特别地，GGT催化的PBEAGA-CPT阳离子化触发内皮细胞的转胞吞作用，从而导致癌细胞的快速外渗和有效的转胞吞作用，并因而导致PBEAGA-CPT高效地进行肿瘤渗透。因此，PBEAGA-CPT能够根除较大的大约500立方毫米的肿瘤，并且显着地延长携带原位胰腺瘤的小鼠的存活期。
从20世纪80年代开始，研究人员就提出了一种理念，即对患者自身的免疫细胞进行遗传修饰使其有效抵御机体感染和肿瘤，但截至目前为止，修饰后的T细胞仍然无法像天然T细胞一样有效发挥作用，这无疑限制了其在临床中使用的价值。近日，一项刊登在国际杂志Nature Biomedical Engineering上的研究报告中，来自慕尼黑工业大学的科学家们通过利用新型的CRISPR-Cas9基因编辑工具成功对T细胞进行工程化修饰，使其更像机体生理性质的免疫细胞。
研究者Dirk Busch教授表示，这项研究中，我们利用基因剪刀CRISPR-Cas9技术首次开发出了与机体天然副本非常相似的修饰T细胞，其或能帮助解决很多临床问题。常规的方法和新方法都能够靶向作用T细胞受体，该受体位于细胞表面，其能识别病原体或肿瘤细胞相关的特殊抗原，以便T细胞进行攻击；每一个受体都由两种互联的分子链组成，每一条链的遗传信息都能被遗传修饰产生新型手提，从而识别任何抗原，以这种方式，研究人员就能够实现对T细胞的重编程。
研究者解释道，这种新修饰的T细胞的优势在于其更像机体中天然的生理性T细胞，而且还能被灵活改变，其能够像生理性的细胞一样被控制，同时拥有相同的结构，并能被遗传修饰，在细胞培养物中，T细胞能够以一种几乎完全与天然T细胞一样的方式被修饰。最后研究者Dirk Busch表示，另外一个优势在于，这种新方法能够促进多个T细胞被同时修饰，以便其能够识别不同的靶点并能被组合使用；这对于癌症疗法的开发非常重要，因为肿瘤往往具有高度的异质性；后期研究人员计划在临床前小鼠模型中调查这种新修饰的细胞及其特性，这或许是未来进行人类临床试验的关键一步。
在一项近日发表在《Nature Biotechnology》上、题为"Enhancing gene editing specificity by attenuating DNA cleavage kinetics"研究中，来自Sangamo Therapeutics，Inc.公司的研究人员在Edward J. Rebar的带领下，发展了一种增强基因编辑特异性的新方法。众所周知，工程化核酸酶因其介导高效基因组编辑的能力而受到广泛的关注。然而考虑到脱靶造成的基因剪切会产生潜在的致突变后果，这些酶的特异性仍然是一个问题，特别是在治疗应用。
图片来源：Nature Biotechnology
为此，研究人员开发了一种提高锌指核酸酶(ZFNs)特异性的方法，该方法对FokI催化域进行了重新设计，目的是减缓裂解，从而选择性地降低低亲和力离靶点的活性。研究人员在3对ZFN的FokI域中进行了单残基取代，保留了完全的目标活性，但是脱靶指数降低了3000倍。通过将这种方法与降低锌指亲和力的取代物相结合，研究人员开发了针对TRAC位点的ZFNs，该位点介导了T细胞98%的敲除，基本没有检测到靶标外的剪切活性。研究人员预计，这种方法以及他们报道的FokI变异，将使常规的用于基因编辑、且没有可检测到的脱靶活性的核酸酶的产生成为可能。
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针对一名接受免疫治疗的癌症患者患上脑炎并在治疗18个月后死亡，探究了这种并发症为何会发生：对这种并发症的病理学特征进行分子分析，并通过分析获得的分子数据确定了类似事件的发生率。相关研究结果近期发表在Nature Medicine期刊上。
这种分子分析揭示出在这名在范德堡大学医学中心接受治疗的患者的受影响组织中，存在已知对爱泼斯坦巴尔病毒（EBV）作出反应的T细胞。此外，这些研究人员还注意到一种非常普遍但未被表征的T细胞群体，它们似乎与EBV特异性T细胞相类似。他们还进行了一项数据审查，在4个大型学术医疗中心的2501名接受免疫检查点抑制剂治疗的患者中确定了22例脑膜脑炎，但目前尚不清楚这种常见的病毒是否是这些病例的一个因素。
这些研究结果是范德堡大学医学中心的研究人员发现的最新研究结果，记录了免疫检查点抑制剂可能发生的罕见但严重的毒副作用，其中免疫检查点抑制剂是一类最广泛使用的免疫疗法。这些研究人员之前已将心肌炎、肺炎、肝炎、结肠炎和血管炎确定为可能的并发症。免疫检查点抑制剂通过激活免疫系统来攻击癌症，但它们也可能激活对器官的攻击，从而导致炎症，在大多数情况下，这种炎症可以用类固醇有效治疗。（生物谷Bioon.com）
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