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2017年3月15日Science Translational Medicine期刊精华

来源:生物谷 2017-03-20 21:56


图片来自Science Translational Medicine期刊。

2017年3月20日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science Translational Medicine期刊(2017年3月15日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。

1.Science子刊:第三军医大学利用开发出的试纸条30秒内鉴定出人血型,准确率高达99.99%!
doi:10.1126/scitranslmed.aaf9209

在一项新的研究中,中国第三军医大学西南医院中心实验室主任罗阳(Yang Luo)教授团队开发出一种能够在1分钟内鉴定出一个人血型的试纸条。在一篇发表在Science Translational Medicine期刊上的论文中,该团队描述了这种试纸条的工作原理,它的测量准确性如何,以及一旦通过更加严格的测试时,它可能具有哪些用途。

当前的血型测定方法涉及将血液样品送到实验室,在那里,训练有素的技术员利用离心机分离和测试不同的血液部分,而且依赖于具体的情形,这整个过程需要花费30分钟到几个小时。在这项新的研究中,罗阳教授团队制造出一种能够被用来执行相同任务的试纸条,而且人们只需接受几分钟的培训就能够利用这种试纸条在一分钟内给出受试者的血型测试结果,更重要的是,测试结果的准确性也与当前的血型测试方法相差无几。

罗阳教授团队开发出的这种试纸条含有少量抗体和溴甲酚绿染料,当加入一滴血时,这种染料会改变颜色(变成深青色或棕色)。这些颜色变化是由于血液样品中的抗原与固定在试纸条上的抗体相互作用导致的。这种试纸条被放置在一个具有存取窗口的塑料箱内。事实上,制造出的这种试纸条的使用方式非常类似于常见的早孕试纸条。

人血液按血型区分,主要分为A、B、AB和O型。血型是由红细胞表面上存在的抗原决定的---A型血液具有A血型抗原,B型血液具有B血型抗原,AB型血液同时具有A血型抗原和B血型抗原,而O型血液则既没有A血型抗原,也没有B血型抗原。除了ABO血型系统之外,人体还存在另一种复杂的血型系统:Rh血型系统,有阴性与阳性之分。人的红细胞上的Rh血型抗原主要有5种,其中最常见的是D血型物质(抗原)。以D抗原为例,当一个人的红细胞上存在一种D血型物质(抗原)时,则称为Rh阳性;当缺乏D抗原时即为Rh阴性。不同的抗原类型决定血液是阳性还是阴性的。这种测试条依赖于一个事实:抗体攻击外源抗原。比如,如果一个人具有携带A血型抗原的血液,接受携带B血型抗原的血液输入,那么输血者血液中的抗体会攻击B血型抗原,从而让这个输血者处于死亡的风险之中。这就是为什么急救室通常使用O型血液,这是因为这种血液没有可攻击的血型抗原。

罗阳教授团队利用这种试纸条测试了3550种血液样品,结果发现它检测ABO血型抗原和5种主要的Rh血型抗原的准确性是99.99%,而且平均仅需30秒就可给出结果。再者,利用芯片上血液分离可在不用离心的情形下在两分钟内实现同时对100μl全血样品进行ABO血型鉴定正反定型。与此同时,他们还开发出一种机器学习方法来对对应于染料颜色变化的谱图进行分类,从而能够可重复地进行血型自动化测试。

2.三项研究证实合成HIV包膜模拟物有望诱导广谱中和HIV抗体产生
doi:10.1126/scitranslmed.aai7514;
doi:10.1126/scitranslmed.aai7521;
doi:10.1016/j.celrep.2017.02.003

在两项新的研究中,来自美国、南非和马拉维的研究人员描述了保护性HIV抗体产生途径和一种有潜力通过疫苗接种诱导这些抗体产生的合成HIV包膜模拟物。 论文共同通信作者、美国杜克人类疫苗研究所(Duke Human Vaccine Institute, DHVI)主任Barton F. Haynes博士说,“HIV-1疫苗的目标是诱导广泛中和抗体产生。诱导这些所需抗体的一种策略是发现一种方法开发这些所需抗体识别的HIV包膜结构的一小部分。如今,我们证实这个策略是可能的。”

在第一项研究中,Haynes和同事们(包括来自DHVI的Mattia Bonsignori博士)花了5年的时间追踪了导致广泛中和抗体在一名HIV感染者体内产生的一系列事件。他们发现这名感染者的免疫系统对HIV病毒作出的反应是利用不同B细胞谱系之间不同寻常的合作诱导广泛中和抗体产生。这种抗体产生过程也涉及获得一种罕见的遗传变化,这种遗传变化对保护性抗体活性是至关重要的。

在第二项研究中,来自美国斯隆凯特琳癌症纪念中心的一个研究小组(在Samuel Danishefsky博士的领导下)利用这种蓝图构建出一种合成分子。这种分子模拟HIV包膜上参与感染的靶位点。他们也测试了在给非人灵长类动物接种这种分子后,它是否能够诱导类似的抗体产生。

作为一种免疫原,这种分子模拟这种病毒中的一个精确的区域(或者说结合位点)。某些广泛中和抗体结合到这个区域上,发动免疫攻击。这种合成免疫原准确地模拟这个结合位点,而且在非人灵长类动物疫苗接种研究中,能够诱导靶向这个关键位点的抗体产生。

这个研究小组报道这种合成分子模拟物比我们在这名HIV感染者体内观察到的更快地诱导靶向这个位点的抗体产生。

第三项来自DHVI的研究证实确实能够给猴子接种HIV包膜,让它们产生靶向HIV包膜糖分子的抗体。在Kevin O. Saunders博士的领导下,这些研究人员在三年的时间里利用HIV包膜给猴子进行免疫,结果发现在这种长时间免疫后,这些猴子产生靶向HIV包膜上的一种广泛中和抗体结合位点(含有糖分子)的抗体。

Haynes说,这三项研究都支持设计模拟HIV包膜关键区域的候选疫苗的想法。他说,目标就是将所有的引发这些保护性抗体产生的HIV组分组装到一种能够在人体中进行测试的疫苗。

3.Science子刊:抗CD47抗体有望高效治疗5种恶性儿童脑癌
doi:10.1126/scitranslmed.aaf2968

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临床前试验中发现在接受儿童脑癌细胞移植的模式小鼠体内,一种导致巨噬细胞吞噬和吃掉肿瘤细胞同时不伤害健康脑细胞的抗体能够安全地和有效地治疗5种儿童脑癌类型。

这种研究的免疫疗法由抗CD47抗体组成。这些抗体靶向癌细胞中的称作CD47 的“不要吃我”信号。这些抗CD47抗体是由斯坦福大学开发的,已正在针对患有非中枢神经系统肿瘤的成年人的早期临床试验中接受测试。但是在此之前,它们从没有针对儿童脑瘤开展过临床试验

这项新研究让抗CD47抗体抵抗在实验室中培养的和移植到小鼠体内的人癌细胞。这些测试靶向5种儿童脑瘤:3型髓母细胞瘤(Group 3 medulloblastoma)、非典型畸胎瘤样/横纹肌样瘤(atypical teratoid rhabdoid tumor)、原始神经外胚层瘤(primitive neuroectodermal tumor)、儿童胶质母细胞瘤(pediatric glioblastoma)和扩散型内因性脑桥胶质瘤(diffuse intrinsic pontine glioma)。

这些抗CD47抗体有助免疫系统检测癌细胞和健康细胞之间存在的重要差异:癌细胞制造“吃我”信号分子,并把这些分子展示在它们的细胞表面上,但是健康细胞则不会这样。然而,癌细胞通过产生大量的CD47将这些“吃我”信号隐藏掉。CD47是一种“不要吃我”蛋白分子,在健康细胞和恶性肿瘤细胞表面上发现到。当CD47被抗体阻断时,称作巨噬细胞的免疫细胞能够检测到这些癌细胞表面上的“吃我”信号。巨噬细胞随后选择性地靶向、吞噬和摧毁这些癌细胞,同时不会伤害健康细胞,这是因为正常的细胞缺乏这些“吃我”信号。

论文共同通信作者、斯坦福大学医学院神经外科助理教授Samuel Cheshier博士及其团队利用不同体外培养的肿瘤细胞和健康细胞和接受人脑癌细胞移植的多种模式小鼠开展一系列实验。他们的实验亮点包括:(1)该团队证实所有接受测试的多种儿童脑癌都表达CD47“不要吃我”信号和一种称为CRT的“吃我”信号;(2)在培养皿中,接受抗CD47抗体处理的3型髓母细胞瘤细胞被巨噬细胞吞噬和吃掉,但是健康的脑细胞并未受到伤害;(3)在具有部分功能性免疫系统的且已接受这5种儿童脑瘤中任何一种肿瘤移植的小鼠体内,接受抗CD47抗体治疗的小鼠显著地降低这些肿瘤的存在;(4)在小鼠体内,在注射到腹膜间隙中后,这些抗体大量地跨过血脑屏障。这是一项重要的发现,这是因为一些其他的免疫药物不能够跨过这道屏障。在接受3型髓母细胞瘤移植的小鼠体内,如果将抗CD47抗体注射到腹膜间隙中,它会更加有效地治疗着原发性肿瘤,但是如果直接将它注射到脑脊髓液中,它会更好地治疗转移性肿瘤;(5)将健康的人神经前体细胞与抗CD47抗体混合在一起就这些细胞的活力和增殖能力而言,并不给它们带来伤害,这提示着这些抗体不会干扰大脑发育。在具有完全功能性免疫系统的且已接受高分级胶质瘤细胞系移植的小鼠体内,抗CD47抗体显著地延长这些小鼠的存活:从未接受治疗的小鼠平均存活21天增加到接受低剂量抗CD47抗体治疗的小鼠平均存活32天,接受高剂量抗CD47抗体治疗的小鼠平均存活38天; (6)在接受抗CD47抗体治疗的小鼠体内,它们的大脑在治疗后接受研究,结果表明巨噬细胞在这些肿瘤部位上聚集。进一步的测试表明巨噬细胞位于这些肿瘤内部。

这些研究人员注意到,这些抗CD47抗体并不完全清除所有的肿瘤,这提示着这些抗体可能并不能够完全穿入大块肿瘤中。

Cheshier注意到,抗CD47抗体可能也比其他的免疫药物具有一种优势:它们激活巨噬细胞,让它们完全地吞噬和吃掉癌细胞。他说,“在很多免疫药物中,你靶向的细胞发生死亡和溅出它们的内含物,这能够导致失去调节的免疫反应。尽管仍然需要接受测试,抗CD47抗体可能产生更少的副作用。”

4.Science子刊:利用基因疗法攻击镰状细胞
doi:10.1126/scitranslmed.aam9864

在体外,利用慢病毒将基因导入造血干细胞中。针对接受这种造血干细胞治疗的一名病人的报道表明基因疗法有望治疗镰状细胞性贫血

5.Science子刊:利用个人化基因组代谢模型获得更加丰富的数据
doi:10.1126/scitranslmed.aam9865

个人化基因组代谢模型(genome-scale metabolic model, GEM)会获得更多的临床肝脂肪变性(hepatic steatosis)数据,并且促进开发基于谷胱甘肽储存的疗法。

6.Science子刊:病毒蛋白参与配子融合
doi:10.1126/scitranslmed.aam9866

包膜病毒感染可能与有性生殖相关联。

7.Science子刊:利用人神经元建立阿尔茨海默病模式小鼠
doi:10.1126/scitranslmed.aam9867

移植到阿尔茨海默病模式小鼠体内的人神经元表现出人特异性的对β淀粉样蛋白斑块的脆弱性,而且可能有助鉴定出新的治疗靶标。

8.Science子刊:开发出首个全体正电子发射计算机断层扫描仪
doi:10.1126/scitranslmed.aaf6169

首个全体正电子发射计算机断层扫描仪(total-body positron emission tomography, TB-PET)代表着实验医学和诊断医疗发生的一项突破性变革。(生物谷 Bioon.com)

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