2021年1月Science期刊不得不看的亮点研究

2021年1月31日讯/生物谷BIOON/---2021年1月份即将结束了，1月份Science期刊又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对此进行了整理，与各位分享。

1.Science：新研究表明BioNTech-Pfizer新冠疫苗基本上仍可有效中和英国突变株B.1.1.7
doi:10.1126/science.abg6105

在一项新的评估BioNTech-Pfizer COVID-19疫苗中和新型冠状病毒SARS-CoV-2英国突变株B.1.1.7（之前称为VOC 202012/01）的能力的研究中，来自德国BioNTech公司和美国辉瑞公司（Pfizer）的研究人员发现，与在武汉发现的SARS-CoV-2参考毒株相比，该疫苗没有丧失对英国突变株B.1.1.7的免疫保护。相关研究结果于2021年1月29日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Neutralization of SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 pseudovirus by BNT162b2 vaccine–elicited human sera”。

英国突变株B.1.1.7中的蛋白编码突变。图片来自bioRxiv, 2021, doi:10.1101/2021.01.24.427991。

在这项新的研究中，这些作者分析了40名在临床试验期间接受过BNT162b2疫苗接种的人的血液样本。他们总结说，他们的结果表明，英国突变株B.1.1.7“不太可能逃脱......这种疫苗介导的免疫保护”。

2.Science论文解读！揭示利用新开发的ExSeq测序技术高分辨率确定RNA在细胞中的位置
doi:10.1126/science.aax2656

在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院和哈佛医学院的研究人员利用一种新的组织扩张技术，设计了一种方法，对组织样本中的信使RNA（mRNA）分子进行标记，然后对mRNA进行测序。相关研究结果发表在2021年1月29日的Science期刊上，论文标题为“Expansion sequencing: Spatially precise in situ transcriptomics in intact biological systems”。

这种方法提供了一个独特的快照，可以了解哪些基因在细胞的不同部位表达，并可以让科学家们更多地了解基因表达如何受到细胞位置或其与附近细胞的相互作用的影响。该技术还可以用于绘制大脑或其他组织中的细胞，并根据它们的功能对它们进行分类。

论文共同通讯作者、麻省理工学院神经技术学教授Ed Boyden说，“基因表达是所有生物学中最基本的过程之一，它在所有健康和疾病相关的生物过程中发挥作用。然而，你需要知道的不仅仅是基因是否开启或关闭。你想知道基因产物的位置。你关心的是它们属于哪种细胞类型，它们在哪个细胞中起作用，甚至它们在细胞的哪个部分起作用。”

3.Science论文解读！揭示湿疹和牛皮癣的发育起源
doi:10.1126/science.aba6500

在一项新的研究中，来自英国韦尔科姆基金会桑格研究所、纽卡斯尔大学和伦敦大学国王学院的研究人员构建出高度详细的皮肤细胞图谱，它揭示了发育中细胞的过程在炎症性皮肤病患者的细胞中被重新激活。他们发现，来自湿疹和牛皮癣患者的皮肤与发育中的皮肤细胞有许多相同的分子途径。这为治疗这些痛苦的皮肤病提供了潜在的新药物靶点。这些结果也为炎症性疾病提供了全新的认识，为针对类风湿性关节炎和炎症性肠病等其他炎症性疾病的研究开辟了新的途径。相关研究结果发表在2021年1月22日的Science期刊上，论文标题为“Developmental cell programs are co-opted in inflammatory skin disease”。

作为旨在绘制人体每一种细胞类型的全球人类细胞图谱（Human Cell Atlas）努力的一部分，这种新的发育中皮肤和成年人皮肤的综合图谱是全球科学家的宝贵资源。它还可能为再生医学提供一个模板，帮助科学家们在实验室中更有效地生长皮肤。

4.Science：重大进展！宿主代谢物琥珀酸促进沙门氏菌存活机制
doi:10.1126/science.aba8026; doi:10.1126/science.abf8414

在一项新的研究中，来自以色列魏茨曼科学研究所和内盖夫本-古里安大学的研究人员发现了沙门氏菌利用一种代谢物对柠檬酸循环（Krebs cycle）进行重编程以促进自身生存的方法。相关研究结果发表在2021年1月22日的Science期刊 上，论文标题为“Host succinate is an activation signal for Salmonella virulence during intracellular infection”。在这篇论文中，他们描述了他们对沙门氏菌对琥珀酸作出的反应的研究，以及揭示了琥珀酸在一般的细菌感染中可能发挥的作用。美国麻省总医院的Jason Lynch和Cammie Lesser在同期Science期刊上发表了一篇标题为“A host metabolite promotes Salmonella survival”的观点类型文章，概述了这项研究。

图片来自CC0 Public Domain。

当细菌进入身体时，免疫系统会做出反应以便杀死它们，从而阻止它们造成损害。该反应的一部分涉及巨噬细胞的激活。之前的研究已表明，它们也会产生化学物质，引发炎症反应，以减缓这种病原体的扩散。在这项新的研究中，这些研究人员仔细观察了这一过程，以更好地理解为什么这种炎症反应并不总是在感染期间发生。

5.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

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。

6.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。”

7.Science论文解读！通过对病毒表面蛋白进行建模，确定流感病毒、HIV和冠状病毒的进化和逃逸突变，从而为开发通用疫苗奠定基础
doi:10.1126/science.abd7331; doi:10.1126/science.abf6894

制造针对某些病毒（包括流感病毒和HIV）的有效疫苗如此困难的原因之一是，这些病毒变异非常迅速。这使得它们能够通过一种称为 “病毒逃逸”的过程，逃避特定疫苗产生的抗体。

在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院的研究人员如今设计了一种新的基于最初为分析语言而开发的模型的方法，可在计算上构建病毒逃逸的模型。该模型可以预测病毒表面蛋白的哪些部分更有可能发生突变，从而使得病毒逃逸，它还可以识别出不太可能发生突变的部分，使其成为开发新疫苗的良好靶标。相关研究结果发表在2021年1月15日的Science期刊上，论文标题为“Learning the language of viral evolution and escape”。

在这项研究中，Berger和她的同事们鉴定出用于开发针对流感病毒、HIV和SARS-CoV-2的疫苗的潜在靶标。自从这篇论文被接受发表后，这些研究人员还将他们的模型应用于最近在英国和南非出现的SARS-CoV-2新变种。他们说，这一尚未经过同行评审的分析表明应当对这种病毒变种的基因序列进行进一步调查，以确定它们是否有可能逃脱现有疫苗的影响。

8.Science：抑制肾型谷氨酰胺酶依赖性的谷氨酰胺分解可以消除衰老细胞
doi:10.1126/science.abb5916; doi:10.1126/science.abf6368

图片来自University of Tokyo。

在一项新的研究中，来自日本东京大学、庆应义塾大学和九州大学等研究机构的研究人员发现抑制小鼠肾型谷氨酰胺酶（kidney-type glutaminase, KGA）依赖性的谷氨酰胺分解可以消除衰老细胞。相关研究结果发表在2021年1月15日的Science期刊上，论文标题为“Senolysis by glutaminolysis inhibition ameliorates various age-associated disorders”。在这篇论文，他们描述了使用RNA干扰（RNAi）寻找衰老细胞生存所需的酶，随后诱导它们死亡。

这项研究涉及使用RNA干扰来寻找衰老细胞生存所需的酶。这促使他们仔细研究谷氨酰胺代谢，特别是谷氨酰胺酶1（glutaminase 1, GLS1）。测试表明，它对衰老细胞的生存至关重要。然后，这些研究人员抑制了受试小鼠体内的谷氨酰胺酶1途径。在让这些变化有时间发挥作用后，他们发现，抑制这一途径会导致衰老细胞的死亡。从长期来看，他们发现，这也减少了与年龄相关的器官问题，也减少了与肥胖相关的健康问题。

9.Science：重大进展！微管蛋白糖基化控制精子运动机制
doi:10.1126/science.abd4914

每个真核细胞的一个重要组成部分是细胞骨架。微管是由一种叫做微管蛋白的蛋白组成的小管，是细胞骨架的一部分。纤毛和鞭毛，是我们身体中大多数细胞中伸出的天线状结构，含有许多 微管。鞭毛的一个例子是精子的尾巴，它是雄性生育的重要条件，因而也是有性繁殖的重要条件。鞭毛必须以非常精确和协调的方式跳动，才能使精子逐步游动。如果做不到这一点，就会导 致雄性不育。

在一项新的研究中，来自法国巴黎居里研究所、巴黎科钦研究所、德国马克斯-普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所、波恩大学和意大利米兰人类技术中心等研究机构的研究人员如今发现微 管蛋白的一种特殊的称为糖基化（glycylation）的酶修饰是让精子保持直线游动的关键。这些发现提示着对这种修饰进行干扰可能是人类某些形式的男性不育症的根源。相关研究结果发表在 2021年1月8日的Science期刊上，论文标题为“Tubulin glycylation controls axonemal dynein activity, flagellar beat, and male fertility”。

10.Science：在恒河猴中重现HIV包膜蛋白Env和广泛中和抗体的共同进化，为开发高效的HIV疫苗奠定基础
doi:10.1126/science.abd2638

人们普遍认为，开发有效的基于中和抗体的HIV-1疫苗，需要一致性地激活多个表达特异性识别一种或多种经典的广泛中和抗体（bNAb）表位簇的免疫球蛋白受体的生殖系前体B细胞，然后通 过高效的抗原驱动选择来实现抗体亲和力成熟。事实证明，如何通过免疫接种来完成这一壮举是一项艰巨的科学挑战。合理设计HIV-1疫苗的一个障碍是缺乏一种合适的远交系灵长类动物模型 ，在这种模型中bNAb可以被普遍诱导，从而使得负责这类免疫反应的分子、生物学和免疫学机制能够以可重复和迭代的方式进行研究。

在自然感染的人类中，由HIV-1引起的中和抗体与病毒Env以独特的分子模式共同进化，在某些情况下获得了相当大的中和广度。这些研究人员从3个产生了bNAb的HIV-1感染者身上构建了携带 主要传播/创始者Env的SHIV，并使用这些SHIV感染了22只恒河猴。7只恒河猴产生的bNAb表现出相当大的中和广度和效力。相关研究结果发表在2021年1月8日的Science期刊上，论文标题 为“Anterior cingulate inputs to nucleus accumbens control the social transfer of pain and analgesia”。

图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abd2638。

出乎意料的是，SHIV感染在恒河猴身上引起了Env-抗体共同进化的分子模式，这种分子模式反映了在受到携带同源Env的HIV-1毒株感染的人类身上所看到的情况。相似之处包括对表位识别的 保守性免疫遗传、结构和化学解决方案，以及导致病毒持续存在的Env氨基酸的精确替换、插入和缺失。（生物谷 Bioon.com）