微生物组

从人体微生物组计划(2007年)到国家微生物组计划(2016年),美国酝酿了十年,各国也对微生物组研究投入了大量努力。微生物组学研究发展非常快,肠道微生物组与人体的多种疾病相关联,深刻影响了疾病的治疗和临床研究,包括体重、糖尿病、免疫系统、肠道疾病、代谢疾病、炎症、心脏病、大脑神经系统等等,被认为是人体的“第二基因库”。

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11月Nature杂志不得不看的亮点研究

来源:本站原创 2017-11-27 22:40

不知不觉,11月份已经接近尾声,在即将过去的11月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位一起学习。

【1】Nature:重大发现!揭示出一种触发Th17细胞产生的新机制

doi:10.1038/nature24283

尽管免疫系统在抵抗入侵的微生物中发挥着至关重要的作用,但是它有时也能够对抗身体自身,攻击健康组织,或者参与癌细胞生长。作为一种CD4 辅助性T细胞,Th17细胞在自身免疫疾病、炎性疾病和癌症中发挥着重要的作用,但是人们仍不清楚它们是如何产生的。

在一项新的研究中,来自美国北卡罗莱纳大学莱恩伯格综合癌症中心的研究人员报道了触发Th17产生的新细节。Th17细胞发出信号,以便吸引其他的帮手到达肿瘤部位或感染位点。他们希望他们的发现能够有助人们寻找治疗自身免疫性疾病和癌症的新方法。相关研究结果于2017年10月25日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Reversing SKI–SMAD4-mediated suppression is essential for TH17 cell differentiation”。论文通信作者为北卡罗莱纳大学莱恩伯格综合癌症中心的Yisong Wan博士。

这些研究人员发现一种复杂的信号相互作用如何有助特定位点上的DNA片段松开,从而允许一个在Th17细胞产生中发挥关键性作用的基因表达。首先,IL-6信号让这个关键性基因位点上的DNA片段松开。随后,他们发现通常停留在这个DNA片段上阻止它被读取的分子复合物Ski-Smad4必须被释放出来。他们报道TGF-β信号让Ski-Smad4释放。

【2】Nature:重磅!科学家鉴别出多种类型耐药癌细胞或拥有相同的隐蔽弱点

doi:10.1038/nature24297

日前,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自加州大学旧金山分校的研究人员通过研究发现一种特殊的基因易损性(基因弱点),其或能帮助肿瘤学家有效清除多种类型的耐药癌细胞,相关研究或为研究人员开发新型疗法来抑制癌症复发提供新的思路。

研究人员通常认为,耐药性的产生是癌症通过遗传进化而产生的,一部分患者机体的癌细胞本身会拥有或产生一些新生突变来促进其抵御疗法作用而得以生存,从而导致新型耐药性肿瘤的产生或复发。早在2010年,来自麻省总医院的研究人员就发现了癌症躲避疗法的一种新型通路,这种通路并不需要产生新的突变,肿瘤中一部分持续细胞(persister cells)会促进肿瘤细胞对药物产生耐受性,随后诱发癌症进展。

研究者Matthew Hangauer博士表示,这些持续细胞所扮演的关键角色目前无人知晓,但很多肿瘤学家会告诉你,非遗传性的药物耐受性似乎会在患者身上发生,而且天然高度耐药的细胞或许就会成为解释这一点的强力候选者。2016年研究人员发现,在癌症疗法期间,持续细胞或能扮演肿瘤细胞的残余分子,其会处于休眠状态,而且能够躲过多轮疗法的攻击,最终某些细胞就会进化出传统的遗传抗性,从而导致疾病复发。

【3】Nature:重磅!KO皮肤细胞再生多年争论!利用转基因干细胞再生完整的人表皮

doi:10.1038/nature24487

多亏了一个由科学家和医生组成的国际团队,一名因患上一种危及生命的遗传病而丧失了大部分外层皮肤的7岁叙利亚难民如今在他的大约80%的身体上有了利用他自己的细胞培育出的转基因皮肤。而且正如该团队于2017年11月8日在Nature期刊上在线发表的一篇论文报道的那样,这名男孩表现良好。这篇论文的标题为“Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells”。

意大利圣拉斐尔科学研究所儿科教授Allessandro Aiuti(未参与这项研究)说,“这项研究深入地提供了关于皮肤干细胞的新信息,并且证实了这些干细胞治疗一种毁灭性疾病的巨大潜力。”

美国洛克菲勒大学皮肤科学家Elaine Fuchs(未参与这项研究)说道,“它是干细胞治疗领域的一个里程牌事件。此外,它还在解决表皮干细胞领域的一个愈演愈热的争议方面取得了相当大的进展。”特别地,这项新的研究阐明了皮肤细胞再生的方式,这一直是皮肤生物学家激烈讨论的话题。

【4】同期两篇Nature:科学家开发出首个能预测癌症患者因免疫疗法治疗成功的数学模型

doi:10.1038/nature24462   doi:10.1038/nature24473

近日,刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自西奈山伊坎医学院的研究人员通过研究开发了首个数学模型来预测癌症患者如何因特定的免疫疗法而获益。

长期以来,研究人员一直希望能够找到一种方法帮助确定是否患者会对新型的检查点抑制剂免疫疗法产生反应,以及更好地理解这种新型疗法如何有效治疗肿瘤;这项研究中研究人员提出的数学模型能够收集肿瘤进化各个方面的信息以及肿瘤和机体免疫系统之间相互作用的细节,相比此前的基因生物标志物而言能够更加准确地预测肿瘤对免疫疗法如何产生反应。

研究者Benjamin Greenbaum博士说道,我们展示了一种跨学科的方法来研究免疫疗法和肿瘤免疫监督之间的关系,这种新方法有望帮助我们开发更好的预测模型,并且设计新型疗法来促进机体免疫系统识别并且杀灭肿瘤。此外,研究者所开发的新型模型还能够帮助寻找免疫系统新作用的靶点,以及为那些对免疫疗法不产生反应的患者设计新型疫苗。

【5】Nature:重磅级成果!科学家发现关键酶类的错误调节或会诱发白血病和脑癌

DOI:10.1038/nature24294

来自德国癌症研究中心等机构的研究人员通过研究发现,机体中负责分解食物中特殊氨基酸的关键酶类或许在脑癌和白血病发病上扮演着关键角色,相关研究刊登于国际杂志Nature上,文章中,研究人员阐明了能量代谢和所谓的表观遗传学代码的关联,癌症干细胞的DNA标签能够帮助决定基因的活性,以及多种细胞功能,同时研究者还认为阻断该酶类的活性或许能帮助有效抵御癌症的发生。

急性髓性白血病(AML)是一种恶性的血液癌症,其通常会在患者成功初次治疗后悄悄复发,而对疗法耐受的干细胞被认为是引发这种白血病复发的罪魁祸首;科学家们想通过研究理解这种耐药性产生背后的分子机制,他们对患者的样本进行检测,对比了AML干细胞及不具干细胞特性的白血病细胞中蛋白质组分的差异性。

研究人员发现,癌症干细胞中名为BCAT1的酶类水平较高,在癌症复发期间其水平依然会不断增加,因此研究者认为BCAT1或许和癌细胞对疗法耐受有关,有时候酶类BCAT1主要负责分解机体摄入食物中的特殊蛋白质,而研究者推测酶类BCAT1和恶性肿瘤的发生直接相关,BCAT1的过量产生会增加恶性脑瘤及乳腺癌的恶性程度。

【6】Nature:重大发现!揭示慢性炎症导致肝癌机制

doi:10.1038/nature24302

众所周知,慢性炎症会导致许多癌症,尤其是肝癌。长期以来,科学家们一直认为,这是因为炎症直接影响癌细胞,促进它们增殖,保护它们免受细胞死亡。但是,如今,在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员发现,慢性肝脏炎症也会通过抑制免疫监测(immunosurveillance)来促进癌症产生。免疫监测是一种自然防御机制。人们认为在免疫监测中,免疫系统会抑制癌症产生。相关研究结果于2017年11月8日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Inflammation-induced IgA+ cells dismantle anti-liver cancer immunity”。论文通信作者为加州大学圣地亚哥分校医学院的Michael Karin教授和Shabnam Shalapour博士。

Karin说,“癌症免疫疗法---比如免疫检查点抑制剂和过继T细胞转移---近期取得的成功证实活化的免疫细胞能够根除肿瘤,但是迄今为止我们仍然没有充分理解免疫监控或者适应性免疫在肿瘤形成中的作用。这项研究为证实适应性免疫有效地阻止肝癌产生提供了最强有力和最直接的证据之一。”

【7】Nature:重大突破!IL11才是导致器官纤维化的元凶

doi:10.1038/nature24676

在一项新的研究中,来自杜克-新加坡国立大学医学院和新加坡国家心脏中心等研究机构的研究人员通过鉴定心脏、肾脏和其他组织中的慢性纤维化疾病的关键促进物,发现一种被称作白细胞介素11(IL11)的关键性蛋白导致纤维化疾病和器官损伤。令人吃惊的是,IL11的重要性被忽视和误解了如此长的时间,但是如今这项研究非常清楚地证实了这一点。相关研究结果于2017年11月13日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“IL11 is a crucial determinant of cardiovascular fibrosis”。

一种被称作转化生长因子β1(TGFB1)的蛋白长期以来被认为是身体器官纤维化和产生瘢痕组织的主要原因,但是基于关闭这种蛋白的疗法具有严重的副作用。如今,这些研究人员发现在导致纤维化的过程中,IL11要比TGFB1发挥着更加重要的作用,因此相比于TGFB1,IL11是一种更好的药物靶标。

【8】Nature:发现让生殖细胞返老还童的潜在新机制

doi:10.1038/nature24620

在一项新的研究中,来自美国加州大学旧金山分校和Calico生命科学公司(Calico Life Sciences)的Adam Bohnert和Cynthia Kenyon在实验室中利用线虫开展研究,针对人类生殖细胞如何恢复活力提出了一种可能的新解释。他们的发现可能对人类生殖产生着重要的影响。相关研究结果于2017年11月22日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A lysosomal switch triggers proteostasis renewal in the immortal C. elegans germ lineage”。

围绕着人类和大多数其他动物生殖的秘密之一就是它们的生殖细胞如何保持青春。之前的研究已表明随着时间的推移,细胞中的蛋白发生变形并聚集在一起,这是衰老过程的一个主要部分。人们也已知道当一个细胞发生分裂时,它遭受的损伤会存在于它的两个子细胞中。这提示着随着时间的推移,这些错误应当会阻止一种物种通过生殖加以繁衍---该物种的生殖细胞应当遭受着太多的破坏。事实上,这并不是大量研究的目标。如今,在这项新的研究中,这两名研究人员似乎发现了其中的原因。

【9】Nature:肠道有益细菌可阻止高盐饮食诱导的高血压

doi:10.1038/nature24628

在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院、德国马克斯-德尔布吕克分子医学中心和弗里德里希-亚历山大大学的研究人员在小鼠和人类中发现高盐饮食会降低某种有益细菌的数量。结果就是被称作Th-17的促炎性免疫细胞的数量增加了。相关研究结果于2017年11月15日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Salt-responsive gut commensal modulates TH17 axis and disease”。论文通信作者为麻省理工学院微生物组信息学与治疗学中心主任Eric Alm教授和马克斯-德尔布吕克分子医学中心的Dominik Muller。

这些免疫细胞与高血压存在关联,但是迄今为止,它们如何导致高血压的确切机制一直是不清楚的。

过多的盐分

科学家们早就知道高盐饮食能够导致心血管疾病。当钠离子在血液中堆积时,人体就会获得更多的液体来稀释这种钠离子,而心脏和血管必须更加努力地泵出更多的水。这能够让血管变硬,从而潜在地导致高血压、心脏病和中风

【10】Nature:重大进展!揭示不同的肌纤维在组织再生中起着不同作用

doi:10.1038/nature24660

在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院怀特海德生物医学研究所的研究人员阐明了不同的肌肉细胞类型在协调组织再生过程中所起的重要作用。他们揭示出在一种扁形虫中,一种肌纤维类型是触发启动组织再生程序的基因活性所必需的。值得注意的是,在缺乏这种肌纤维类型的情况下,再生无法进行。他们报道,另一种肌纤维类型也是为再生的组织提供正确的再生模式(比如形成一个头而不是两个)所必需的。相关研究结果于2017年11月22日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration”。

论文通信作者、怀特海德生物医学研究所研究员、麻省理工学院生物学教授、霍华德休斯医学研究所研究员Peter Reddien说,“器官和组织再生的关键奥秘之一就是动物如何启动导致再生的所有细胞步骤和分子步骤?令人吃惊的是,我们揭示出一种分子程序---它协助提供在遭受损伤后启动适当的组织再生所需的分子信息---在一种肌纤维类型中发挥作用,从而有助解决解答这个问题。”(生物谷Bioon.com)

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