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2018年10月5日Science期刊精华

来源:本站原创 2018-10-07 18:36

2018年10月7日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2018年10月5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.Science:重大发现!前列腺和肺部中的小细胞癌竟是由相同的机制导致的
doi:10.1126/science.aat5749; doi:10.1126/science.aav1044


对治疗产生抗药性的癌症通常会发展为小细胞癌---也称为小细胞神经内分泌癌(small cell neuroendocrine carcinoma, SCNC),它们具有非常差的预后。某些癌症能够通过改变细胞类型部分地逃避治疗,比如,从侵袭性腺癌发展到小细胞癌。

在一项新的研究中,为了研究这些不同组织中的小细胞癌之间存在的潜在相似性,来自美国加州大学洛杉矶分校等研究机构的研究人员首先将携带着5种基因(统称为PARCB)的人前列腺细胞移植到小鼠体内。当这些人前列腺细胞在小鼠体内生长时,它们表现出人SCNC的 独特特征。相关研究结果发表在2018年10月5日的Science期刊上,论文标题为“Reprogramming normal human epithelial tissues to a common, lethal neuroendocrine cancer lineage”。

这些研究人员还鉴定出当PARCB被导入时,为了让SCNC在前列腺中产生,两种已知阻止正常细胞转化为癌细胞的肿瘤抑制基因---TP53和RB1---必须同时失活。进一步的测试证实携带着PARCB的SCNC细胞(PARCB-SCNC细胞)与来自人体的小细胞前列腺癌(small cell prostate cancer, SCPC)细胞存在着显著的类似性。特别地,RNA表达以及某些基因的开启和关闭几乎是完全一样的。

这些研究人员还研究了大型的基因表达数据库,以便将他们的PARCB-SCNC细胞的基因表达模式与其他器官中的癌症进行比较。他们发现PARCB-SCNC细胞的基因表达模式非常类似于SCPC和小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)。接下来,他们测试了PARCB基因是否 能够将来自人肺部的健康细胞转化为SCLC,结果他们发现它们能够做到这一点。

2.Science:德法科学家质疑美国军方开发生物武器,违反《禁止生物武器公约》
doi:10.1126/science.aat7664


美国军方的一个研究机构正在探索通过利用昆虫传播经过基因修饰的病毒来编辑植物的染色体从而让这些植物更具抵抗性的可能性。一些专家说,这项研究可能被视为开发一种潜在的生物武器。

在一项发表在Science期刊上的标题为“Agricultural research, or a new bioweapon system?”的评论文章中,来自德国马克斯普朗克进化生物学研究所、弗赖堡大学和法国国家科学研究中心(CNRS)的研究人员表示,美国需要为它的昆虫同盟(Insect Allies)项目在和平时期的目的提供更多的理由以避免被视为对其他国家的敌意。其他的专家们对这项旨在寻求给已在田间种植的作物传播保护性性状的研究表达了伦理和安全方面上的担忧。

美国军方的这个研究机构说,它的目标是保护美国的食物供应免受干旱、作物病害和生物恐怖主义等威胁,具体方法就是利用昆虫让抵御这些威胁的病毒感染植物。美国国务院表示,这个项目是出于和平目的,并未违反《禁止生物武器公约(Biological Weapons Convention)》。美国农业部表示,它的科学家们参与了这项正在封闭的实验室中开展的研究。

这种方法可能以不同的方式发挥作用。在第一阶段,蚜虫类动物---通过从被感染的植物中吸吮汁液来进食的微小虫子---利用它们携带的病毒感染植物,从而暂时地导致新的性状产生。但是,人们也正在试图观察病毒是否能够改变这种植物的基因本身,从而在植物的整个生命中抵抗威胁。

然而,这项研究仍然引发人们的担忧。位于美国纽约州加里森市的黑斯廷斯中心生物伦理研究所伦理学家Gregory Kaebnick说,“他们正在讨论通过昆虫产生大规模的基因修饰。”他研究过遗传修饰。虽然他不是这篇评论文章的作者,但是他说,昆虫同盟中采用的技术可能最终具有破坏性。美国约翰霍普金斯大学环境健康与工程教授Tom Inglesby说,正在开发的这种技术专门用于保护作物。但他承认它可能被滥用。

3.Science:重大进展!利用CRISPR基因编辑技术成功地恢复杜兴氏肌肉萎缩症狗模型中的抗肌萎缩蛋白表达
doi:10.1126/science.aau1549


杜兴氏肌肉萎缩症(Duchenne muscular dystrophy, DMD,也译为杜兴氏肌肉营养不良症)是儿童中的一种最常见的致命性遗传疾病。DMD在男孩中的发病率为1/5000。它导致肌肉和心脏衰竭,并导致在30岁出头时过早死亡。当患者的肌肉退化时,他们被迫坐在轮椅上, 而且当他们的横膈膜减弱时,他们最终依赖呼吸器进行呼吸。尽管科学家们几十年来已知抗肌萎缩蛋白(dystrophin)编码基因发生让这种蛋白不能表达的突变导致这种疾病,但是迄今为止还没有一种有效的治疗方法存在着。

在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学西南医学中心、Exonics治疗公司(Exonics Therapeutics)和英国皇家兽医学院的研究人员首次在4只携带着在DMD患者最常见的突变的狗中利用CRISPR基因编辑技术阻止DMD进展。他们记录了这些DMD狗模型中的肌纤维取得前所 未有的改善。相关研究结果于2018年8月30日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Gene editing restores dystrophin expression in a canine model of Duchenne muscular dystrophy”。论文通信作者为德克萨斯大学西南医学中心哈蒙再生科学与医学中心主任 Eric Olson博士。

Olson及其团队之前通过在重要的DNA突变位点上进行单次切割,在小鼠体内和人细胞中校正了导致DMD的基因突变。在这项最新的研究中,Olson团队使用一种名为腺相关病毒(AAV)的无害病毒将CRISPR基因编辑组分运送到抗肌萎缩蛋白编码基因(共含有79个外显子)的 外显子51上。

这些研究人员利用这种单次切割的CRISPR基因编辑技术恢复这些狗的全身肌肉中的抗肌萎缩蛋白产生,其中它在心脏中的水平恢复到正常时的92%,在横膈膜中的水平恢复到正常时的58%。科学家们已估计若要给患者带来显著的益处,抗肌萎缩蛋白水平需要达到15%的阈 值。

4.Science:冷冻电镜技术揭示Hedgehog信号复合体的结构
doi:10.1126/science.aas8843; doi:10.1126/science.aav1025


Hedgehog信号通路对于胚胎细胞的发育具有重要的作用,该信号的缺失会导致先天性缺陷的发生。然而,对于多数癌症。例如基底细胞癌、脑癌、乳腺癌以及前列腺癌来说,该信号的强度却失去了控制。冷冻电镜技术的发展帮助我们揭示了Hedgehog信号的分子机制。通 过对蛋白结构的进一步认知,能够帮助我们开发靶向该信号的药物分子。

在最近发表在《Science》杂志上的一篇研究中,来自西南医学中心以及洛克菲勒大学的研究者们解析出了原子水平的蛋白结构。研究结果显示,两个PTCH-1分子能够同时结合一个Hedgehog(HH)分子,但结合位点处于不同的部位。这一结合方式对于该信号的传递是十分 必要的。

5.Science:教育能够使人们更加理性?
doi:10.1126/science.aar6987


对于行为和社会科学(包括心理学,经济学和教育学在内)研究者来说,人们是否天生就是理性的,或者是否可以通过教育来提高理性,是他们的研究兴趣所在。根据康奈尔大学助理教授Hyuncheol Bryant Kim等人发表在《Science》上的新研究,发现教育可以用来帮助 提高个人的决策质量或合理性。

“通过模拟现实生活实例以及通过随机对照试验,我们建立了一个因果证据,即教育干预不仅会增加教育成果,还会增加理性,从而衡量人们如何始终如一地决定寻求目标,“作者说道。

Kim和他的同事通过一个非政府组织安排的马拉维教育支持的对照试验来检验这一假设,该组织为近3,000名九年级和十年级女性学生提供教育方面的财政支持。

“我们发现那些受过教育的人有更高的理性特征,这表明教育是提高个人决策质量的工具,”作者说。 “虽然我们知道在以前的工作中已经证明了学校教育对收入和健康等广泛的结果产生了积极影响,但我们的工作提供了证据,证明人们决策能力的提高可能带来额外的 好处。”

6.Science:袋鼠牙齿揭示的秘密
doi:10.1126/science.aas8788; doi:10.1126/science.aav1602


哺乳动物的牙齿显示出对饮食的复杂适应性,因而能够提供了一个了解灭绝物种环境的窗口。 Couzens和Prideaux使用这样的一个窗口来研究澳大利亚最大的食草动物---袋鼠---的扩张和多样化。正如分子结果所提示的那样,真正的袋鼠多样化不是由于中新世(Miocene)期间的干燥,而是由于上新世(Pliocene)期间的草原扩张。 此外,由于,如今已经灭绝的短面袋鼠并没有因为更新世(Pleistocene)末期干旱的增加而下降,相反经历了饮食差异的增加。

7.Science:城市化和湿度影响着美国城市流感疫情的强度
doi:10.1126/science.aat6030; doi:10.1126/science.aav1003


流感病毒在冬季袭击北纬地区的社区,使得医疗保健服务几乎达到了临界点。环境湿度的变化是一个关键驱动因素,但是许多其他的季节性和社会因素都有所贡献。Dalziel等人获得了美国600多个城市的流感样疾病就诊医生的地理分布。一些邮政编码经常经历明显的病例高峰或强烈的流行病,其他的邮政编码则显示了更长的、更广泛的流感季节。在居住密度较低和家庭收入较低的较小城市,这种情况往往会发生。更大的人口密度较大的城市有较多的流行病,这可能是因为个人接触率较高,从而使得流感传播较少受气候变化的影响。

8.Science:探究物种丰富度对中国亚热带森林生产率的影响
doi:10.1126/science.aat6405


在草原中开展的实验研究表明,物种的丧失会对生态系统功能产生负面影响。森林也是如此吗?Huang等人报告了在中国亚热带森林开展的一项大型生物多样性实验的初步结果。这项研究结合了许多重复,实际树木密度和大型地块大小以及各种物种丰富度水平。经过8年的实验,这些研究结果表明树木多样性对森林生产率和碳积累具有强烈的积极影响。因此,从单一种植改为混合森林可能有利于恢复生物多样性和减缓气候变化。(生物谷 Bioon.com)

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