近期中国科学家在多学科领域的重要研究成果解读！

本文中，小编整理了近期中国科学家在多学科研究领域取得的最新成果，分享给大家！

【1】STTT：科学家揭示了AMPK信号促进二甲双胍临床应用机制

doi：10.1038/s41392-022-01302-6

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中大多数死亡归因于远处转移。在肺癌的某个阶段，癌细胞会渗入血管，并转移到身体的多个部位。最常见的远处转移是转移到不同的肺叶。此外，肝、骨、脑等血供丰富的器官也是肺癌转移的潜在靶点。因此，了解肺癌转移的病理机制和过程对于识别可用于临床治疗的肿瘤细胞的弱点是至关重要的。

近日，来自中国科学院的研究者们在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志上发表了题为“Phosphorylation of PHF2 by AMPK releases the repressive H3K9me2 and inhibits cancer metastasis”的文章，该研究揭示了AMPK通过PHF2介导的H3K9me2去甲基化抑制肺癌转移的机制，从而促进了二甲双胍的临床应用，突出了PHF2在肿瘤转移中潜在的表观遗传靶点。

AMPK通过表观遗传学抑制肺癌转移的分子机制

图片来源：doi：10.1038/s41392-022-01302-6

上皮向间充质转化(EMT)在肿瘤转移中起着至关重要的作用，伴随着巨大的表观遗传学改变。AMPK是一种细胞能量感受器，在多种生物过程中发挥着调节作用。虽然一些研究已经阐明了AMPK调控癌症转移的机制，但其内部表观遗传机制仍不清楚。在本研究中，研究者表明，二甲双胍激活AMPK解除了H3K9me2介导的上皮基因(如CDH1)在EMT过程中的抑制沉默，并抑制了肺癌的转移。PHF2是一种H3K9me2去甲基酶，与AMPKα2相互作用。PHF2基因缺失加剧了肺癌的转移，并取消了二甲双胍对H3K9me2的下调和抗转移作用。

【2】Acta Pharmacol Sin：科学家揭示Atranolin对NLRP3炎症小体驱动的疾病的潜在治疗作用

doi：10.1038/s41401-023-01054-1

到目前为止，美国食品药品监督管理局还没有批准任何直接针对NLRP3炎症小体的化合物。大多数现有的干预策略都针对上游信号或下游效应因子，而不是NLRP3炎症小体复合物本身。例如，由NF-κB通路激活介导的抑制性启动会产生许多脱靶效应，甚至加剧NLRP3炎症小体依赖性炎症，因为NF-κB通路对先天免疫和适应性反应具有广谱影响。另一方面，用中和抗体靶向IL-1β等下游效应因子可能会增加感染风险。因此，仍然迫切需要寻找直接靶向NLRP3炎症小体的新型抑制剂。

近日，来自中国科学院的研究者们在Acta Pharmacol Sin杂志上发表了题为Atranorin inhibits NLRP3 inflammasome activation by targeting ASC and protects NLRP3 inflammasome-driven diseases”的文章，该研究确定了Atranorin是一种新的NLRP3抑制剂，靶向ASC蛋白，并强调了Atranolin对NLRP3炎症小体驱动的疾病（包括急性炎症、痛风性关节炎和溃疡性结肠炎）的潜在治疗作用。

作为先天免疫的重要组成部分，NLRP3炎症小体的激活有助于抵抗病原体感染和应激损伤，而不受控制的激活会导致炎症效应的放大和器官损伤。NLRP3炎症小体的异常激活与急性炎症、痛风性关节炎和溃疡性结肠炎等全身性和多器官疾病的发生和发展密切相关。然而，到目前为止，还没有直接靶向NLRP3炎症小体的小分子抑制剂被批准。在这项研究中，研究者发现地衣家族的次级代谢产物Atranorin（C19H18O8）可以有效地阻止巨噬细胞和树突状细胞中NLRP3炎症小体的激活。从机制上讲，Atranorin通过直接与ASC蛋白结合来抑制NLRP3激活诱导的细胞因子分泌和细胞焦亡，从而抑制ASC低聚。

【3】Nat Commun：中国科学家开发出有望促进靶向性癌症治疗的相控阵全息声学镊子系统

doi：10.1038/s41467-023-38814-w

声学镊子（Acoustic tweezers）能通过声波和物体之间的动量相互作用来控制目标的移动，由于其具有较高的组织穿透性和强大的声辐射力（acoustic radiation force），这种镊子就能克服光学和磁性镊子的局限性，从而使其更适合于体内的活细胞操作。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“In-vivo programmable acoustic manipulation of genetically engineered bacteria”的研究报告中，来自中科院深圳高新技术学院等机构的科学家们通过研究开发了一种新型声学镊子，即相控阵全息声学镊子系统（PAHAT，phased-array holographic acoustic tweezers system），其是基于一种高密度平面阵列换能器，能够产生可调谐的三维立体声波，研究人员希望这种新型系统能实现药理学版本的心灵遥感（telekinesis）。

中国科学家开发出有望促进靶向性癌症治疗的相控阵全息声学镊子系统。

图片来源：Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-38814-w

由于不同组织、器官、骨骼、血管和血流的不同特性，体内环境会变得极其复杂，那么如此复杂的环境就会带来巨大的挑战，科学家们又如何利用这种声学方法来捕获细菌以便其能对肿瘤产生一定的治疗效应呢？文章中，研究人员利用全息声场（holographic acoustic fields）调查了复杂环境中的动态目标操控，随后他们开发了一种高密度的超声换能器阵列，这就能使得产生一种强大的梯度声场并施加精确的时空控制成为一种可能。

随后研究人员利用基因编辑手段在细菌细胞中创造出了亚微米级的气体囊泡，并增强了其声学敏感性。这些遗传工程化修饰的细菌能在声场辐射力的影响下形成细菌集群，听过将显微镜成像与PAHAT技术相结合，研究人员就能实现对活体小鼠体内的细菌集群进行精准化操作，这就阐明了一种在癌症疗法中进行靶向药物运输和细胞治疗的有前景的方法。

【4】Nature：我国科学家分析了中国36个少数民族的基因组序列

doi：10.1038/s41586-023-06173-7

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“A pangenome reference of 36 Chinese populations”的研究报告中，来自中国多个研究机构的科学家们完成了为中国不同祖先的人构建泛基因组参考数据的计划的第一阶段。在他们的项目中，作为中国人群泛基因组联盟（Chinese Pangenome Consortium， CPC）的一部分，该团队试图对中国各地的少数民族群体的基因组进行测序。

CPC是在中国创建的，以解决全球医学界出现的一个问题---大多数基因组测序都涉及来自主要人口群体的人。例如，在中国，汉族是主要的民族，所以中国的大多数基因研究都是使用汉族的基因组进行的。这是一个问题，因为基因组的微小差异可能导致治疗失败，或在少数民族群体中造成意想不到的问题。CPC将它的工作分为几个阶段，第一阶段是选择一个少数民族群体的名单进行研究，然后对从该名单中的每个群体成员收集的组织进行测序和基因分析。

在第一阶段，该团队创建了一份36个少数民族的名单（目前中国有55个已知的少数民族），并从该名单上代表的58人身上收集了组织样本。随后，他们对所有的样本进行了测序，产生了116个基因组组装（每个人两个）。他们进行了单倍型分期（haplotype phasing），按亲缘关系对这些基因组组装进行分类。他们增加了1.89亿个碱基对的组装序列，这些序列在不同个体之间存在差异。他们还发现了1367个编码蛋白的重复序列。

【5】Cell：我国科学家在几种小型哺乳动物物种中发现病毒跨物种传播

doi：10.1016/j.cell.2023.08.029

近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Host traits shape virome composition and virus transmission in wild small mammals”的研究报告中，来自中国复旦大学等机构的研究人员探究了毛茸茸的小型病毒载体如何影响病毒的传播和进化。他们报告了669种病毒的鉴定结果，其中包括534种新型病毒，大大扩展了人们对哺乳动物病毒组（mammalian virome）---包括以前未知的冠状病毒和正腮腺炎病毒（orthorubulavirus）---的了解。

图片来源：Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.06.004

在这项新的研究中，这些作者利用宏转录组测序技术对来自中国四个栖息地的2443只野生蝙蝠、啮齿动物和鼩鼱的内脏器官和粪便样本进行了测序。几乎所有被研究的动物体内都发现了病毒。这些作者发现了与已知人类或家养动物病原体---比如轮状病毒 A、汉城病毒（Seoul virus）、温州哺乳动物沙粒病毒（Wenzhou mammarenavirus）---相关的病毒，包括引起 SARS 和 COVID-19 等疾病的冠状病毒。此外，还有新发现的正腮腺炎病毒、猪流行性腹泻病毒（PEDV）、猪急性腹泻综合征冠状病毒（SADS-CoV）以及与 SARS 相关的冠状病毒。

这些作者提供了病毒跨物种传播的有力证据。例如，在多种野生小型哺乳动物体内发现了病毒，这表明这些病毒可以在不同动物物种之间传播，其中可能包括人类。一种蝙蝠沙粒病毒的鉴定表明，沙粒病毒已使宿主从啮齿动物转移到蝙蝠。这一发现为这些病毒的进化提供了系统发育方面的启示。

【6】Science：我国科学家从结构上揭示CAF-1参与核小体组装机制

doi：10.1126/science.add8673

细胞分裂过程中的染色质遗传涉及 DNA 的复制和核小体在复制的 DNA 上的组装，因为 DNA 复制叉的通过会破坏 DNA 上的核小体。这种DNA复制偶联的核小体组装（DNA replication-coupled nucleosome assembly）所需的组蛋白一半来自被破坏的亲代核小体，另一半是新合成的。染色质组装因子-1（chromatin assembly factor-1， CAF-1）是一种进化保守的异源三聚体蛋白复合物，负责将新合成的组蛋白 H3 和 H4 沉积到 DNA 上。然而，CAF-1结构信息的缺乏阻碍了人们对从头组装核小体的分子机制的了解。

近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“Structural insights into histone binding and nucleosome assembly by chromatin assembly factor-1”的研究报告中，来自中国科学院生物物理研究所等机构的研究人员报告了人类CAF-1核心结构域在不存在组蛋白的情形下的晶体结构，并且利用低温电镜解析出CAF-1与组蛋白H3-H4结合在一起时的高分辨率结构。体外超卷曲试验（supercoiling assay）和体内新生核小体图谱分析证实了这些结构发现。他们还利用单分子自由轨道磁镊（freely orbiting magnetic tweezer， FOMT）方法研究了由 CAF-1 组装的核小体前体的手性。

CAF-1 核心结构域的晶体结构显示，在没有组蛋白的情况下，它采用双叶结构，而且它的p48 和 p60 亚基通过 p150 亚基的中间结构域自由地拴在一起。当与 H3-H4 异源二聚体结合时，p48 和 p60 会紧紧抓住拉长的 H3-H4 异源二聚体的两端，而 p150中带负电荷的 ED 环则穿过 H3-H4 二聚体带正电荷的弯曲表面，以确保这种结合。

【7】Cell：我国科学家揭雌配子控制开花植物受精恢复的新机制

doi：10.1016/j.cell.2023.06.024

近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Central-cell-produced attractants control fertilization recovery”的研究报告中，来自中国科学院等机构的研究人员通过研究揭示了开花植物的雌配子通过分泌花粉管吸引分子来控制受精恢复。他们探讨了为什么胚珠（ovule）在双受精失败后仍能继续吸引花粉管，也为一些植物物种在进化过程中失去助细胞（synergid cell）后的生存提供了分子线索。

受精产生种子对植物繁殖和种子作物产量至关重要。早在1904年，植物学家们就观察到一个有趣的现象，即一个胚珠内会有多个花粉管。这个被称为“受精恢复（fertilization recovery）”的过程被认为是受精失败造成的。据推测，这种受精失败会引发额外花粉管的吸引，从而通过引入更多雄配子来挽救受精过程。然而，它的内在机制并未得到解释。

一般来说，开花植物（也称被子植物）的胚囊包含两个助细胞、两个雌配子（即一个卵细胞和一个中央细胞）和三个反足细胞（antipodal cell）。在过去的二十年中，越来越多的证据表明助细胞在分泌花粉管吸引分子从而促进成功受精方面起着至关重要的作用。科学家们已经提出，如果第一个助细胞未能吸引到含有两个可育雄配子的花粉管，这两个助细胞会给植物第二次恢复受精的机会。然而，李红菊研究团队最近的研究已表明，拟南芥胚珠在实验中去掉了两个助细胞后，仍能吸引花粉管并结出种子。这一观察结果表明，存在另一种受精恢复机制。

【8】Science：我国科学家发现驱动鹿角再生的干细胞

doi：10.1126/science.add0488

近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers”的研究报告中，来自中国多个研究机构的研究人员通过哺乳动物器官再生，发现发现鹿角芽基祖细胞（deer antler blastema progenitor cell）是高等脊椎动物中保守的再生性细胞的可能来源。他们指出这一发现可应用于临床骨修复。随着关键特征基因的激活，它有可能被用于再生医学中的骨骼、长骨或肢体再生。

鹿角再生过程的细胞图谱

图片来源：Science, 2023, doi:10.1126/science.add0488

肢体和器官的再生是医学科学中长期以来梦寐以求的技术。人类有一些有限的再生能力，主要在我们的肝脏。如果肝脏的一部分被切除，剩余的肝脏将开始生长，直到达到原来的功能大小。肺部、肾脏和胰腺也能做到这一点，尽管没有那么彻底或有效。与此相比，蜥蜴可以再生尾巴，斑马鱼可以再生鳍，龙虾可以再生爪子，蝾螈可以重建器官、四肢、脊髓，甚至丢失的脑组织。

在此不提水螅，只是因为它能够在被切成两半后再生出整个头部（因为另一半生成了新的身体，形成了两条水螅），这引起了太多关于“自我”的意义的哲学问题，在此不作讨论。至少它超出了目前医学研究人员考虑在人体组织再生方面进行更温和的尝试。有一种哺乳动物以一种非常常规和可靠的方式从事再生行为，那就是鹿。雄性鹿的鹿角每年都会作为活体组织重新生长，血管和神经包裹着快速生长的骨骼结构。这些作者记录了鹿角再生过程中出现的类似于芽基的结构，这种结构类似于参与两栖动物肢体再生的结构，表明脊椎动物组织再生可利用的一种保守的生物特征。

【9】Cell：我国科学家揭示芸薹属作物抵抗根肿病的新机制

doi：10.1016/j.cell.2023.05.023

近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“WeiTsing，a pericycle-expressed ion channel，safeguards the stele to confer clubroot resistance”的研究报告中，来自中国科学院等机构的科学家们通过研究展示了植物如何抵抗根肿病（clubroot），即一种威胁油菜等芸薹属作物生产力的主要根部疾病。他们发现了植物免疫的新机制，并有望为作物育种提供一条新途径。

根肿病是一种土壤传播的疾病，是一种对芸苔属作物最具破坏性的疾病。在中国，每年大约有320～400万公顷的农田受到根肿病的影响，导致20%～30%的产量损失。根肿病的病原体芸薹根肿菌 (Plasmodiophora brassicae， Pb)的静止孢子在土壤中可存活20年之久，使得被污染的土壤不适合种植十字花科作物。迄今为止，仅克隆了两个根肿病抗性基因，并且由于新进化的毒性Pb分离株，这两个基因的根肿病抵抗性已经被破坏。

在这项新的研究中，这些作者新发现的抗性基因WTS对所有测试的Pb分离株都有抵抗性，包括对现有抗性油菜品种有毒性的Pb分离株。因此，WTS是一个广谱抗性基因，为培育农作物的根肿病抗性提供了巨大的潜力。WTS在没有病原体的情况下不表达。然而，当Pb感染时，WTS仅在柱鞘（pericycle）中被强烈诱导，其中柱鞘是围绕维管柱（stele）的一个关键的根细胞层。维管柱是根的圆柱形中央维管部分，包含关键组织，包括木质部和韧皮部，对营养物和水的运输至关重要。

【10】Cell：我国科学家成功开发出针对α-突触核蛋白的PET示踪剂

doi：10.1016/j.cell.2023.06.004

脑成像扫描是诊断帕金森病（PD）和排除其他运动障碍的有力工具。PD患者大脑---特别是大脑中的黑质（substantia nigra）---的路易体（Lewy body）和路易神经突（Lewy neurites）中存在的α-突触核蛋白（α-synuclein，α-Syn）可将这种疾病与其他类帕金森病（parkinsonism）区分开来。遗憾的是，目前还没有有效的α-Syn PET示踪剂。

图片来源：Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.06.004

近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Development of an α-synuclein positron emission tomography tracer for imaging synucleinopathies”的研究报告中，来自中国科学院深圳先进技术研究院等机构的科学家们通过研究发现了一种名为F0502B的化合物，有望用于α-Syn的成像和突触核蛋白病（synucleinopathy）的诊断。

这些作者发现，在PD猴子模型中，[18F]标记的F0502B以高亲和力与α-Syn原纤维特异性结合，将它们与Aβ和Tau原纤维区分开来。对PD猴子模型的PET成像显示，[18F]-F0502B可特异性检测到α-Syn聚集物。聚集的α-Syn水平可能随着时间的推移而增加，从而导致PET特异性结合信号升高。

F0502B可作为神经成像放射性示踪剂，这是因为它具有某些化学和药理特性，包括通过血脑屏障的高渗透性、从正常脑组织和血液中的快速清除性以及对靶标的高亲和力结合和选择性。叶教授说，“我们的研究结果表明F0502B可选择性地与聚集的α-Syn结合，从而成为一种特异性PET示踪剂。这可以增强我们对疾病进展的了解，并有可能便于在临床试验中对疗效进行监测。（生物谷Bioon.com）

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