2021年2月26日Science期刊精华

2021年3月4日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2021年2月26日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

图片来自Science期刊。

1.重磅！Science论文解读！我国科学家开发出细胞增殖追踪技术，揭示维持肝脏稳态和再生的细胞来源
doi:10.1126/science.abc4346; doi:10.1126/science.abg4864

细胞增殖是所有多细胞有机体的基本过程，是实现发育、组织稳态、组织修复和组织再生所必须的。细胞增殖受到干扰是许多疾病的致病基础。监测细胞增殖的能力对发育生物学、肿瘤学、免疫学、神经科学和再生医学中的众多研究至关重要。目前测量体内细胞增殖的方法的局限性使得许多生命科学领域的基本问题没有得到充分解决。比如，尽管经过几十年的研究，人们在围绕肝脏稳态、修复和再生中的区域性肝细胞增殖仍然存在激烈的争论。

为了提供高时空分辨率的体内细胞增殖检查，来自中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所、上海科技大学、南京医科大学、中国科学院大学杭州高等研究院和中国科学院干细胞与再生医学研究院等研究机构的研究人员在一项新的研究中利用两种正交的、位点特异性重组酶（Cre和Dre）的优势，开发出一种遗传增殖谱系追踪方法---ProTracer（proliferation tracer）。ProTracer能够在特定细胞谱系中以高空间分辨率对细胞增殖事件进行时间上的连续记录。利用ProTracer的能力，这些作者在基因表达和功能上呈现异质性的成年小鼠肝细胞区域性增殖方面提供了新见解。相关研究结果发表在2021年2月26日的Science期刊上，论文标题为“Proliferation tracing reveals regional hepatocyte generation in liver homeostasis and repair”。论文通讯作者为中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员周斌（Bin Zhou）。

细胞增殖追踪显示，在整个肝细胞群体水平上，在肝脏稳态期间，在中区肝细胞（midzonal hepatocyte）的一个亚群中检测到更多的增殖，而在肝门脉周围肝细胞（periportal hepatocyte）中的增殖较少，在围轴肝细胞（pericentral hepatocyte）中的增殖最少。克隆分析表明，ProTracer标记的大部分肝细胞发生了细胞分裂。

2.重磅！Science论文解读！新研究鉴定出负责肝脏维护和再生的细胞
doi:10.1126/science.abb1625; doi:10.1126/science.abg4864

虽然自古以来人们就知道肝脏具有惊人的再生能力，但是负责维持和补充肝脏的细胞却一直是个谜。如今，来自美国德克萨斯大学西南医学中心的研究人员鉴定出负责肝脏维护和再生的细胞，同时也精确地指出了它们在肝脏中的位置。这些发现可能帮助科学家们回答有关肝脏维护、肝脏损伤（如脂肪肝或酒精性肝病）和肝癌的重要问题。相关研究结果发表在2021年2月26日的Science期刊上，论文标题为“Liver homeostasis is maintained by midlobular zone 2 hepatocytes”。论文通讯作者为德克萨斯大学西南医学中心儿童研究所副教授Hao Zhu博士。

肝脏执行重要的功能，包括化学解毒、血液蛋白的产生、胆汁排泄和能量代谢调节。从结构上看，肝脏由称为肝小叶（liver lobule）的组织单位组成，横切面类似蜂窝。各个肝小叶组织成同心区，肝实质细胞（hepatocyte，简称肝细胞）作为主要的肝细胞类型在其中执行各种功能。在过去的10年里，人们一直在争论，究竟是整个肝小叶中的所有肝细胞还是某个肝细胞亚群或干细胞负责新细胞的产生。

3.Science论文详解！基于CRISPR/Cas9的单细胞谱系追踪，揭示癌症异种移植物转移的速率、途径和驱动因子
doi:10.1126/science.abc1944

当癌症局限于身体的一个部位时，医生通常可以通过手术或其他疗法进行治疗。然而，大部分与癌症有关的死亡，是由于它的转移倾向，发送自己的种子（癌细胞），可能在全身生根。转移的确切时刻转瞬即逝，混杂在肿瘤中发生的数百万次分裂中。美国怀特黑德研究所成员Jonathan Weissman说，“这些事件通常是不可能实时监测的。”

如今，在一项新的研究中，Weissman领导的一个研究团队把CRISPR工具变成了实现这一目标的一种方法。Weissman实验室与加州大学伯克利分校计算机科学家Nir Yosef和加州大学旧金山分校癌症生物学家Trever Bivona合作，以进化生物学家看待物种的方式对待癌细胞，绘制出极其详细的家族树。通过探究这个家族树的分支，他们可以跟踪癌细胞的谱系，以找到单个肿瘤细胞何时变得异常，将其后代扩散到身体的其他部位。相关研究结果于2021年1月21日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Single-cell lineages reveal the rates, routes, and drivers of metastasis in cancer xenografts”。

Weissman 说，“通过这种方法，你可以问这样的问题：‘这个肿瘤转移的频率有多高？转移的部位来自哪里？它们去了哪里？’通过能够跟踪肿瘤在体内的历史，你可以揭示肿瘤的生物学差异，而这通过常规手段是观察不到的。”

4.两项研究探究人体对SARS-CoV-2变体和疫苗的独特易感性
doi:10.1126/science.abc8378; doi:10.1038/s41590-020-00828-7

在免疫系统成分中具有不同遗传变异的人对SARS-CoV-2的免疫反应往往非常不同。他们对疫苗的反应也会不同。同样的道理，SARS-CoV-2中新出现的变异也会在相同的免疫系统中引起不同的免疫反应。在我们如今面对的更大的现实中，必须同时考虑上述所有潜在的变异。

我们最近讨论了新发现的控制SARS-CoV-2易感性的免疫基因变异的几个来源。例如，携带尼安德特人基因DPP4或裂解刺突蛋白的蛋白酶TMPRSS2的返祖版本的现代人似乎具有较高的重症COVID-19风险。其他变异，如东亚人常见的高表达TMEM1B基因或硫酸乙酰肝素合成途径的基因发生的变异，有助于解释某些人群中COVID-19的严重程度不成比例。

两篇论文---一篇近期发表在Nature Immunology期刊上，另一篇近期发表在Science期刊上---将新出现的基因列表扩展到包括病毒或疫苗引发的抗体结构变异。这些变异包括丰富的IgG1亚型的抗RBD（受体结合结构域）抗体的一种特殊的翻译后修饰，称为去岩藻糖基化（afucosylation）。这本质上意味着，由于这样或那样的原因，去岩藻糖基化的抗体在关键的结构位置缺少了一个岩藻糖分子。

5.Science论文解读！新研究揭示为何老年人应当优先接种新冠病毒疫苗
doi:10.1126/science.abe6959; doi:10.1126/science.abg2334

与优先为其他年龄组的人群接种COVID-19疫苗相比，首先为老年人接种这种疫苗将大大挽救更多美国人的生命。COVID-19疫苗推出越慢，SARS-CoV-2冠状病毒传播越广，让他们优先接种疫苗就越重要。

这是来自美国科罗拉多大学博尔德分校的研究人员于2021年1月21日在线发表在Science期刊上的一篇标题为“Model-informed COVID-19 vaccine prioritization strategies by age and serostatus”的新论文的关键结论。这篇论文利用数学模型对全球各国不同的疫苗分发策略将如何发挥作用进行预测。这项研究为美国疾病控制中心（CDC）和世界卫生组织（WHO）提出的优先考虑老年人而不是医务工作者的政策建议提供了依据。

6.Science论文解读：临床前研究表明plitidepsin比所谓的神药瑞德西韦更能有效地抵抗新冠病毒
doi:10.1126/science.abf4058; doi:10.1126/science.abg6837

抗病毒药物瑞德西韦（remdesivir）于2020年获得美国食品药品管理局（FDA）紧急使用授权，用于治疗COVID-19。plitidepsin是一种受到有限批准的用于治疗多发性骨髓瘤的药物。在一项新的研究中，通过在临床前模型中开展研究，来自美国西奈山伊坎医学院、马里兰大学医学院和加州大学旧金山分校等研究机构的研究人员报道，plitidepsin比瑞德西韦更有效地抵抗SARS-CoV-2。相关研究结果于2021年1月25日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Plitidepsin has potent preclinical efficacy against SARS-CoV-2 by targeting the host protein eEF1A”。

这些作者说，这些结果表明plitidepsin应当作为COVID-19疗法接受进一步评估；由于它靶向一种宿主蛋白而不是病毒蛋白，如果这种治疗在人类中被证明是成功的，SARS-CoV-2病毒就不容易通过突变获得对这种药物的抗药性。

7.Science解读！科学家开发出了一种能直接揭示细胞内基因组序列和结构的新技术！
doi:10.1126/science.aay3446

近日，一篇刊登在国际杂志Science上题为“In situ genome sequencing resolves DNA sequence and structure in intact biological samples”的研究报告中，来自博德研究所等机构的科学家们通过研究将DNA测序从测序仪中“提取”了出来直接应用到细胞中，揭示了细胞基因组的全新视角；文章中，研究人员报道了一种基因型原位基因组测序的新方法，他们首次精确地分析了DNA测序是如何在细胞内组装和排列的。

这种新方法能将DNA测序技术与显微镜相结合，从而精确地确定完整细胞内特定DNA序列的位置，尽管其它方法能让科学家们重建基因组的结构信息，但这篇研究报告中，研究人员开发出了一种能够直观观察基因组的测序技术，同时该技术还未研究广泛的生物学问题创造了新的机会，比如DNA三维结构是如何影响其功能和结构改变，以及与机体多种疾病相关的染色体重排等。

8.Science：揭示Shulin锁定动力蛋白马达机制
doi:10.1126/science.abe0526

运动性纤毛和鞭毛是重要的细胞器，其功能包括设置左右体轴、清理呼吸道的粘液和驱动单细胞运动。纤毛的跳动是由数组动力蛋白（dynein）马达驱动的。作为关键的力量产生器，动力蛋白马达是外部动力蛋白臂（outer dynein arm, ODA）复合物。Mali等人利用原生动物四膜虫（Tetrahymena），发现一种他们命名为Shulin的因子可以结合新合成的ODA。低温电镜揭示了Shulin如何通过关闭动力蛋白马达活性将动力蛋白马达锁定在一起，并促进ODA从细胞质输送到纤毛的最终位置。

9.Science：幼年恐龙对群落结构和多样性的影响
doi:10.1126/science.abd9220

现代食肉动物群落包括各种体型的物种。例如，在非洲大草原上，有小型物种(獴)、中型物种(野狗)和大型物种(狮子)。这种变化反映了最适合每个群体的可用猎物来源。然而，食肉恐龙群落缺少了属于中食肉恐龙（mesocarnivore）的物种。Schroeder等人研究了不同的群落、空间和时间，发现这种缺失似乎是由恐龙独特的生物学特性所驱动的，其中巨大的成年恐龙从很小的幼仔开始发育。成长中的幼年恐龙因此填补了其他的生态位，限制了营养物种多样性。（生物谷 Bioon.com）