生物谷推荐：2月必看的重磅级研究Top10

转眼间2月份已经接近尾声了，这个月又有哪些亮点研究值得我们深入学习一下呢？小编根据本月新闻的类型、热度和研究领域筛选出了本月的重磅级研究Top10，与大家一起学习！

图片来源：Pixabay/CC0 Public Domain。

【1】Nat Commun：开发高效HIV疫苗有戏！天然样env三聚体在体内产生对抗HIV的Tier-2中和抗体

doi：10.1038/s41467-022-28363-z

在发现HIV病毒近40年后，它已经杀死了3630万人，但迄今为止仍然没有有效的疫苗问世。不过，在一项新的研究中，来自美国威斯达研究所的研究人员在开发HIV疫苗的方向上迈出了充满希望的一步。他们首次证实了使用一种独特的天然样env三聚体（native-like trimer，即类似于天然env三聚体的三聚体）在小鼠中产生对对抗HIV非常重要的Tier-2中和抗体的前景。相关研究结果于2022年2月4日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“Induction of tier-2 neutralizing antibodies in mice with a DNA-encoded HIV envelope native like trimer”。

以前，使用候选疫苗激发这些类型的抗体需要在大型动物模型中进行漫长而昂贵的实验，这对HIV-1疫苗的开发造成了重大瓶颈。论文通讯作者、威斯达研究所疫苗与免疫治疗中心副教授Daniel Kulp博士说，“有了我们的新发现，我们在一种能够产生Tier-2中和抗体的模型中打开了快速、迭代疫苗学的大门，使更先进的HIV疫苗概念的开发成为可能。”

这些作者将这种天然样env三聚体编码到DNA中，以便递送到小鼠体内。这有一个实际的好处，就是把宿主的身体变成了“抗原工厂”，而不是需要一个复杂的疫苗制造过程。他们随后比较了给予DNA编码的天然样env三聚体的小鼠和接受标准蛋白免疫的小鼠的结果。只有那些接受了DNA编码的本天然样env三聚体的小鼠产生了Tier-2中和抗体。

【2】Cell：科学家揭示人类日常饮食、肠道菌群和微生物代谢产物之间的神秘关联

doi：10.1016/j.cell.2022.01.002

我们都知道，生活在机体肠道中的微生物（微生物组）会以多种方式来影响机体的健康，竞争性微生物群落之间的平衡被认为在人类炎性肠病、免疫功能紊乱、神经变性疾病、癌症等多种疾病发生过程中扮演着重要角色。我们所摄入的饮食中的糖分会反过来影响微生物群落的平衡，即哪些微生物会不断生长，而哪些则不会生长；此外，微生物所分泌的成千上万种不同的代谢产物也会影响其彼此的生存，乃至宿主机体的健康。

近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Strain-level fitness in the gut microbiome is an emergent property of glycans and a single metabolite”的研究报告中，来自波士顿儿童医院等机构的科学家们通过研究深入揭示了饮食、肠道菌群及其代谢产物之间的神秘关联；同时研究人员理解了这些复杂的部分是如何结合在一起的，文章中，研究人员重点对人类肠道中最主要的革兰氏阴性菌拟杆菌属(Bacteroides)进行了相关研究。

研究者表示，我们需要理解肠道微生物组中的每个物种，尤其是拟杆菌属细菌是如何在机体肠道中存活的，尤其是在我们想增强或减少它们时。肠道菌群能够竞争使用我们饮食中未消化的糖类来作为其能量来源，其中一些细菌有一半的基因组是专门用来如何更好地利用这些糖类的。研究者Rakoff-Nahoum及其同事系统性地检测了肠道中的代谢产物如何影响拟杆菌属细菌生长的，其中一种代谢产物会明显抑制某些拟杆菌，即一种名为丁酸盐的短链脂肪酸，其在宿主机体中扮演着至关重要的角色，包括免疫系统的发育等。当研究人员在人类饮食的不同糖类中培养拟杆菌时，他们发现，丁酸盐的抗微生物效应取决于每种细菌使用了什么样的糖类。

研究者表示，如果你将任何两种菌株放到糖类X中生长（在丁酸盐存在的情况下），A菌株就会被杀灭，而B菌株的生长状况就好像丁酸盐完全不存在一样。而在糖类Y中，研究人员恰恰观察到了相反的情况，即B菌株能被丁酸盐杀灭，而A菌株则不受任何影响。为何丁酸盐会杀灭某些拟杆菌而不是其它细菌呢？本文研究确定了第三个层面，即遗传因素，影响辅酶A代谢的基因的轻微变异会导致不同拟杆菌属细菌对丁酸盐敏感性的差异。

【3】Adv Sci：全球首次！科学家开发出工程化的人类脊髓植入物 或有望让瘫痪患者重新获得行走能力！

doi：10.1002/advs.202105694

利用诱导多能干细胞衍生的神经元的细胞疗法被认为是一种非常有希望的疗法来再生受损的脊髓；近日，一篇发表在国际杂志Advanced Science上题为“Regenerating the Injured Spinal Cord at the Chronic Phase by Engineered ipsCs-Derived 3D Neuronal Networks”的研究报告中，来自以色列特拉维夫大学等机构的科学家们通过研究在世界上首次通过工程化的人类脊髓移植物来有望帮助治疗人类瘫痪。文章中，研究人员设计出了工程化的3D人类脊髓组织，并将其植入到长期慢性瘫痪的实验室模型中，结果让研究人员非常不可思议，这种策略或能在恢复试验模型行走能力上达到约80%的成功率，如今研究人员正在计划进行人类患者的临床试验，他们希望在几年内，这种工程化的组织或能被植入到人体内，从而让瘫痪患者获得重新站立和行走的能力。

研究者Dvir教授说道，这项技术基于从患者机体中移取一小块腹部脂肪组织，这种组织与机体中所有的组织一样，都是由细胞和细胞外基质（比如胶原蛋白和糖类等物质）组成；将细胞与细胞外基质分离后，研究人员利用遗传工程化技术对细胞进行重编程，并使其恢复到类似于胚胎干细胞的状态，即能转变成为机体中任何类型细胞的细胞。随后研究人员利用细胞外基质产生了一种个体化的水凝胶，当其植入后并不会诱发免疫反应或排斥反应，研究者将干细胞包裹到水凝胶中，并在模仿脊髓胚胎发育的过程中，将细胞转变为包含运动神经元的神经元网络3D植入物。

研究人员将人类脊髓移植物植入到实验模型后分为两组，即最近才瘫痪的研究组（急性模型）和长期瘫痪的研究组（慢性瘫痪，相当于人类瘫痪1年）；当植入后，100%的急性瘫痪实验模型和80%的慢性瘫痪实验室模型都能重新获得行走的能力。研究者表示，模型动物会经历一种快速的康复过程，在这个过程结束后其就能够更好地行走了，这是世界上首个植入工程化人类组织在长期慢性瘫痪的动物模型中产生康复效果的案例，此外该模型也是人类瘫痪疗法的最相关研究模型。世界上有数百万人因脊柱受伤而瘫痪，目前并没有有效的治疗方法；而在小时后发生脊柱受损的个体注定要在轮椅上坐一辈子，这就会承担瘫痪的所有社会、经济和健康相关的费用；研究者的目标是开发一种针对每名瘫痪患者的个体化脊髓植入物，从而在没有任何排斥风险的前提下再生患者机体受损的组织。

天然牙釉质和合成牙釉质交叉方向的透射电镜图像和高分辨透射电镜图像。

图片来源：Science, 2022, doi:10.1126/science.abj3343。

【4】Science：我国科学家开发出一种合成牙釉质，其性能类似于天然牙釉质

doi：10.1126/science.abj3343

在一项新的研究中，来自中国北京航空航天大学、北京大学口腔医学院和美国密歇根转化纳米技术研究所的研究人员开发出一种合成牙釉质（synthetic enamel），其特性类似于天然牙釉质。相关研究结果发表在2022年2月4日的Science期刊上，论文标题为“Multiscale engineered artificial tooth enamel”。在这篇论文中，他们描述了这种合成牙釉质，以及在测试时与天然牙釉质的对比情况。

几千年来，人类一直在努力防止蛀牙，远远早于牙科领域的出现。虽然已经取得了很多进展，但有一个主要领域的进展却滞后了---当牙釉质受损或开始磨损时，可以对它进行替换。在这项新的研究中，这些作者构建出一种牙釉质类似物，并指出有一天可以用它来补充人类牙齿中的牙釉质。

先前的研究表明，人类的牙釉质之所以如此坚固而又略带弹性，是因为它由钙制成的细棒组成，这些细棒像盒子里的铅笔一样紧紧堆积在一起。在这项新的研究中，这些作者试图通过使用界面非晶相（amorphous intergranular phase， AIP）包被的羟基磷灰石纳米线生产一种材料来尽可能地模拟牙釉质，其中这些羟基磷灰石纳米线使用一种涉及应用聚乙烯醇的冷冻技术进行平行排列。

【5】Sci Rep：睡眠不好或会让中年人群患心脏病的风险增加近3倍

doi：10.1038/s41598-022-05203-0

睡眠不好的个别方面或许不利于机体心脏健康，但如果将其结合起来，或许就能让机体患心脏病的风险增加141%，相关研究结果“Sleep health composites are associated with the risk of heart disease across sex and race”于近日发表在国际杂志Scientific Reports上。

文章中，来自南佛罗里达大学等机构的科学家们回顾了6820名平均年龄为53岁的美国成年人的睡眠数据，其自我报告了关于睡眠的特征和心脏病史情况，在这些参与者中，有633名个体还在手腕上佩戴了一种能捕获睡眠活动的研究设备—腕动计（actigraphy）。研究人员重点关注了睡眠健康的多个方面，比如规律性、满意度、清醒时的警觉性、睡眠时间、睡眠效率和睡眠持续时间，并将其与医生所诊断的心脏疾病关联起来；结果发现，参与者自我报告的睡眠健康问题每增加一个，其心脏病的风险就会增加54%，而对于那些通过自我报告和研究设备提供睡眠数据的个体而言，其与睡眠健康问题增加相关的心脏疾病风险或许要高得多，其风险或许增加了141%，这个数字或许是更为准确的。

研究者Soomi Lee教授说道，本文研究发现揭示了评估个体机体内部的共存睡眠健康问题来掌握其机体患心脏病风险的重要性，这是首个在机体功能良好的中年人群进行的相关研究，结果表明，存在更多睡眠健康问题或会增加机体患心脏病的风险；在那些自我报告和使用腕动计提供睡眠数据的个体中，其患心脏病的风险或许较高，这就表明，准确且全面地测定睡眠健康对于增加心脏疾病风险的预测或许至关重要。

【6】PLoS Med：改变日常不健康的饮食模式或能让人群的预期寿命增加至少10年时间

doi：10.1371/journal.pmed.1003889

解释和利用营养研究的结果对于临床医生、政策制定者、甚至研究人员而言都是一种挑战。近日，一篇发表在国际杂志PLoS Medicine上题为“Estimating impact of food choices on life expectancy： A modeling study”的研究报告中，来自卑尔根大学等机构的科学家们通过研究发现，通过将美国年轻成年人的饮食模式从典型的西方饮食转换为优化的饮食模式，即包括更多的豆类、全谷物和坚果、并减少红肉和加工肉类的摄入，那么其预期寿命或许会增加10年以上；而对于老年人群而言，从这种饮食模式改变中所获得的预期寿命效益或许较小，但仍然非常可观。

食物是机体健康的基础，据估计，在全球范围内，饮食风险因素每年会导致1100万人死亡和2.55亿的伤残调整生命年（disability-adjusted life-years）；在这项最新研究中，研究人员利用来自“全球疾病负担研究计划”（Global Burden of Diseases）中的综合性分析和数据，建立了一种模型，其能帮助研究者即时估计一系列饮食变化对机体预期寿命的影响，目前该模型也能作为一种公开的在线工具，其称之为“Food4HealthyLife计算器” (https：//food4healthylife.org/)。

对于美国的年轻成年人而言，该模型推测，从20岁开始，从典型的西方饮食到最佳饮食的持续改变。将会使得女性（10.7年，不确定区间为5.9-14.4年）和男性（13.0年，不确定区间为6.9-17.3年）的预期寿命增加10年以上。多吃豆类（女性： 2.2 [1.0-3.4]； 男性： 2.5 [1.1-3.9]）、多吃全谷物(女性： 2.0 [0.7-3.3]； 男性： 2.3 [0.8-3.8])和多吃坚果(女性： 1.7 [0.8-2.7]； 男性： 2.0 [1.0-3.0])，、少吃红肉(女性： 1.6 [0.7-2.5]； 男性： 1.9 [0.8-3.0])和少吃加工肉类(女性： 1.6 [0.7-2.5]；男性： 1.9 [0.8-3.0])仍然会使得人群机体的寿命得到最大的提高。而从60岁开始将饮食模式从典型的饮食转变到优化的饮食，仍然能使得女性的预期寿命增加8年（4.8-11.2年），使得男性的预期寿命增加8.8年（5.2-12.5年）；而80岁的人群则能从诸如此类饮食改变中获得3.4年的预期寿命（女性： 2.1-4.7；男性：2.1-4.8）。

来自肠道中的γδT细胞。

图片来源：Robin Dart, Experimental Histopathology, Francis Crick Institute

【7】Nat Immunol：科学家揭示特殊的免疫细胞监督机制

doi：10.1038/s41590-021-01124-8

淋巴细胞在感染之外的一般生理学和免疫监督上越来越多的影响提出了一个问题，即其抗原受体是如何参与其中的。近日，一篇发表在国际杂志Nature Immunology上题为“Normality sensing licenses local T cells for innate-like tissue surveillance”的研究报告中，来自Francis Crick研究所等机构的科学家们通过研究识别出了一种专业的免疫细胞—γδT细胞，其或能感知机体的现状并促使其评估表面组织的健康状况，甚至还能保护机体抵御促癌DNA损伤。相关研究结果强调了这些安全卫士免疫细胞的独特属性。

大多数T细胞存在于血液和淋巴结中，当其识别到一种特殊的靶点或威胁（通常是来自外部的感染性病原体）时其就会变得活跃，但γδT细胞位于诸如皮肤和肠道内壁的上皮组织中，其能调查机体自身的细胞所出现的任何损伤或疾病迹象，然而，截止到目前为止，研究人员还并不清楚这些特殊的细胞如何区分健康和受损的组织。为了尝试解决这一问题，研究人员分析了皮肤中的γδT细胞和形成小鼠皮肤结构的细胞之间发生的相互作用，结果发现，大多数正常的T细胞都能识别出来自病毒或细菌所产生的蛋白质，而γδT细胞则能感知能在健康皮肤细胞中存在的Skint1分子。

这或许就帮助确定了，γδT细胞在没有任何明显威胁的情况下能积极进行监测并与周围的环境互动，而这是T细胞生物学中一个此前未被重视的研究性概念。当研究人员阻断Skint1分子的结合时就能阻断γδT细胞感知皮肤的状态，随后他们发现，γδT细胞或许无法正常发挥功能；因此，皮肤的屏障功能或许就会受损，这就再次提供证据表明，T细胞每天都在工作来保护机体表面，即使没有可识别的威胁存在时。随后研究人员将皮肤暴露于常见的压力形式下，包括紫外线辐射和刺激性化学物质等，结果发现，当γδT细胞不能看到Skint1分子时，其就无法辨别这些环境中的挑战，并能帮助进行皮肤的恢复。

【8】JAMA Netw Open：中国科学家新发现！空气污染或会减少男性机体的精子活力！

doi：10.1001/jamanetworkopen.2021.48684

目前研究人员并不清楚接触颗粒物（PM）对男性生育力的健康效应，尽管此前研究人员发现PM的暴露与男性精子质量存在一定关联，但其所得到的结果并不一致。近日，一篇发表在国际杂志JAMA Network Open上题为“Association of Exposure to Particulate Matter Air Pollution With Semen Quality Among Men in China”的研究报告中，来自中国上海市第一妇婴保健院等机构的科学家们通过研究发现，生活在严重污染地区的男性或许会经历精子活动性较差的情况，文章中，研究人员对来自中国数千名男性的医疗记录进行了相关分析。

此前研究结果表明，自20世纪70年代以来，生活在北美、澳大利亚和欧洲的男性的精子质量一直在下降，然而科学家们并不清楚为何会出现这种现象，但他们推测，出现这种情况似乎与空气污染有关；近些年来，科学家们进行的多项研究都尝试理解精子健康和涉及颗粒物的空气污染之间的关联，但不幸的是，此类研究所得到的结果好坏参半；这项最新研究中，研究人员想试图通过研究来自中国130个城市生育诊所的33876名男性的健康记录来寻找其中的关联。

这项研究中，研究人员根据男性居住地的空气污染程度首先将患者分为四组，随后他们研究了在生育诊所由医生所进行的精子实验的结果，他们重点关注了精子计数、精子的浓度和运动性/活力等参数，精子的活力描述的是精子平均向前游动的能力，其被认为是精子健康的一个标准。

【9】Cell：肥胖对健康的负面影响不在于脂肪过多而在于功能丧失

doi：10.1016/j.cell.2021.12.016

众所周知，肥胖会导致高血压和糖尿病等心脏代谢疾病，但将这些疾病仅归因于过多的脂肪是一种简化。在基本层面上，脂肪充当储存能量的容器，但仔细观察，它在免疫反应、胰岛素敏感性的调节和体温维持等重要的身体过程中发挥着重要的作用。在发表在2022年2月3日的Cell期刊上的一篇标题为“Adipose tissue plasticity in health and disease”的评论类型文章中，研究人员认为，肥胖对健康的负面影响不仅源于脂肪过多，还源于它对变化的反应能力下降，或者换句话说，它的可塑性下降。

脂肪组织的构成和功能会随着体重波动和衰老而变化。由于衰老和肥胖导致脂肪的可塑性下降，它失去了对身体线索做出反应的能力。在这种现象的当前模型中，脂肪组织的快速生长超过了其血液供应，从而剥夺了脂肪细胞的氧气并导致不再分裂的脂肪细胞堆积。这会导致胰岛素抵抗、炎症和细胞死亡，并伴随着这些细胞中不受控制的脂质溢出。

图片来源：Yale University

【10】Science子刊：科学家有望开发出治疗三阴性乳腺癌的新型疗法

doi：10.1126/scitranslmed.abf5473

由于缺乏有效的疗法，癌症转移往往是癌症相关死亡发生的主要原因，现有证据表明，特定的表观遗传学和转录调节子或会驱动癌症发生转移，且能成为开发治疗癌症转移疗法的新型靶点。近日，一篇发表在国际杂志Science Translational Medicine上题为“CECR2 drives breast cancer metastasis by promoting NF-κB signaling and macrophage-mediated immune suppression”的研究报告中，来自耶鲁大学医学院等机构的科学家们通过研究发现，抑制CECR2基因或能阻止三阴性乳腺癌的进展或转移，这一研究发现或许是寻找治疗三阴性乳腺癌新型疗法的早期步骤，三阴性乳腺癌是一种非常难以治疗的乳腺癌亚型。

研究者Qin Yan教授说道，这些研究结果让我们非常高兴，因为一旦三阴性乳腺癌发生转移，其有效的治疗方法就非常少了，为此我们一直在寻找新型疗法来帮助患者并改善其生活质量。这篇研究报告中，研究人员对来自乳腺癌患者的13对原发性和转移性乳腺癌肿瘤样本进行分析，结果识别出了一种名为CECR2的基因或能作为一种新型的治疗性靶点，该基因会在扩散到远端器官中的肿瘤中高度表达。

研究者发现，CECR2基因能允许乳腺癌细胞迁移并入侵到邻近组织中，并能躲避宿主机体免疫系统的监视和攻击，因此，靶向作用CECR2就会导致T细胞的激活并能预防肿瘤扩散。此外研究人员还发现，CECR2的小分子抑制剂或能抑制三阴性乳腺癌细胞在细胞培养物和动物模型中进行扩散的能力，这或许就为治疗晚期恶性疾病提供了一种新型的治疗性手段，据研究者介绍，本文研究或能转化为对目前免疫疗法更多的反应，这些疗法作为单一疗法在治疗乳腺癌上的疗效非常有限。（生物谷Bioon.com）

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