2021年2月5日Science期刊精华

2021年2月11日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2021年2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：多能性因子Oct4与颅神经嵴细胞分化潜能扩展密切相关
doi:10.1126/science.abb4776

细胞分化通常被描述为一种通过一系列谱系限制事件进行的单向过程，随着胚胎的发育，细胞的分化潜力越来越小，这一概念在Conrad Waddington的表观遗传学景观中得到了著名的阐述。然而，称为颅神经嵴细胞（cranial neural crest cell, CNCC）的脊椎动物特异性瞬态细胞群体挑战了这种模式。虽然CNCC起源于外胚层，并且能够分化成这种外胚层典型的细胞类型，但是它们也可以产生与中胚层谱系相关的间充质细胞类型，如骨细胞、软骨细胞和平滑肌细胞。CNCC如何将它们的分化潜力扩展到它们起源的胚胎层之外，仍未得到解决。

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院的研究人员推测在哺乳动物CNCC发育的早期阶段，对转录异质性的无偏分析可能会确定一个前体细胞群体，并针对这些特殊的细胞如何获得其非凡的分化潜力提供线索。为了测试这一点，他们将分期小鼠胚胎中小鼠CNCC的单细胞RNA测序分析与后续的谱系追踪、功能丧失和表观基因组分析实验相结合。相关研究结果发表在2021年2月5日的Science期刊上，论文标题为“Reactivation of the pluripotency program precedes formation of the cranial neural crest”。

他们发现，迁移前的CNCC是异质性的，并携带反映其起源于神经上皮的位置信息，但这种早期的位置信息随后被抹去，位置信息被抹去的CNCC表现出相对统一的转录特征，后来随着CNCC经历第一次细胞定型（cell commitment）而重新多样化。

他们确定了一个早期的前体细胞群体，这些前体细胞表达典型的多能性转录因子，并产生CNCC和颅面结构。多能性因子Oct4并非由外胚层维持，而是在头部褶皱形成后，在预期的CNCC中短暂地重新激活，并且随着发育的进展，它的表达从颅部区域的最前部转移到更后部。

2.Science：HSP70伴侣蛋白驱动未结合RNA的TDP-43发生相分离形成不均小体
doi:10.1126/science.abb4309

RNA结合蛋白TDP-43的聚集是包括肌萎缩侧索硬化症（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）在内的几种与年龄相关的神经退行性疾病所共有的病理特征。主要存在于细胞核的TDP-43通常会发生液-液相分离（liquid-liquid phase separation, LLPS），即均相溶液分成两部分，类似于醋中的油滴。

细胞核内的TDP-43在生理条件下可以发生相分离。细胞应激可以诱导细胞质TDP-43液滴形成，而TDP-43液滴可以转变为固体状态，这表明在神经变性中观察到的TDP-43聚集可能是由LLPS启动的。驱动相分离和聚集的机制仍不清楚。

在一项新的研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校和北卡罗来纳大学教堂山分校等研究机构的研究人员确定了TDP-43在体外细胞培养物和啮齿动物神经系统神经元中发生相分离的关键调控机制。相关研究结果发表在2021年2月5日的Science期刊上，论文标题为“HSP70 chaperones RNA-free TDP-43 into anisotropic intranuclear liquid spherical shells”。

存在RNA结合缺陷的TDP-43由导致ALS或FTD的突变或TDP-43的RNA识别基序发生的翻译后乙酰化修饰引起，并发生相分离形成不均小体（anisosome），即具有对称液态球壳和液态核心的液滴。他们发现未结合RNA的TDP-43富集在不均小体的壳体中，它的浓度是周围核质中的50倍。它的RNA识别基序乙酰化通过废除RNA与TDP-43的相互作用促进了不均小体的形成。不均小体的壳体表现出双折射性（即活细胞内蛋白形成的液晶区室存在的证据）。正如用低温电子断层扫描法测定的那样，不均小体的壳体是紧密包装的，对一些核蛋白和RNA产生了一个无膜的的选择性屏障。

3.Science论文详解！新研究表明对SARS-CoV-2的保护性免疫可持续8个月或更长时间
doi:10.1126/science.abf4063

在一项新的研究中，来自美国拉霍亚免疫学研究所（LJI）、加州大学圣地亚哥分校和西奈山伊坎医学院的研究人员指出几乎所有COVID-19幸存者都拥有对抗再次感染所需的免疫细胞。这一发现基于对188名COVID-19患者血液样本的分析，表明在最初感染的症状出现后，学会如何对抗特定病原体的“适应性”免疫系统中所有主要参与者对新型冠状病毒SARS-CoV-2的反应可以持续至少8个月的时间。相关研究结果于2021年1月6日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Immunological memory to SARS-CoV-2 assessed for up to 8 months after infection”。论文通讯作者为LJI教授Alessandro Sette博士、LJI教授Shane Crotty博士和LJI研究助理教授Daniela Weiskopf博士。

Sette说，“我们的数据表明，免疫反应是存在的，并且保持不变。”Crotty说，“我们同时测量了抗体、记忆B细胞、辅助性T细胞和杀伤性T细胞。据我们所知，这是有史以来规模最大的研究，对于任何急性感染，测量了免疫记忆的所有四个组成部分。”

这些研究结果可能意味着COVID-19幸存者在感染SARS-CoV-2病毒后的几个月也许是几年内，对SARS-CoV-2病毒感染引起的严重疾病具有保护性免疫力。

4.Science：超级传播事件深刻地改变了美国波士顿及其周边地区的COVID-19疫情进程
doi:10.1126/science.abe3261; doi:10.1126/science.abg0100

在一项新的研究中，来自美国波士顿及其周边地区的多家研究机构的研究人员发现一些证据表明超级传播事件可能会深刻地改变COVID-19疫情的进程。相关研究结果于2020年12月9日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Phylogenetic analysis of SARS-CoV-2 in Boston highlights the impact of superspreading events”。在这篇论文中，他们描述了他们对波士顿及其周边地区SARS-CoV-2疫情爆发初期的基因组研究。

随着COVID-19大流行持续影响全球数十亿人，科学家们对SARS-CoV-2病毒以及及其造成的流行病有了更多的了解。当前这种流行病的一个值得注意的方面是超级传播事件较为突出。超级传播事件指的是在摇滚音乐会、政治集会或摩托车节等活动中，少数人感染了许多其他人。在这项新的研究中，这些研究人员仔细研究了波士顿在COVID-19大流行早期的超级传播事件，以及它们对其进程的影响。

5.Science：粪便移植能够提高癌症患者的治疗效果
doi:10.1126/science.abf3363; doi:10.1126/science.abg2904

近日，UPMC Hillman癌症中心和美国国家癌症研究所（NCI）的研究人员表明，改变肠道微生物组可以提高晚期黑素瘤患者的免疫治疗效果。

这项第二阶段临床试验的结果今天在线发表在《Science》杂志上。在这项研究中，来自UPMC Hillman的研究人员团队对所有可用疗法（包括抗PD-1）均无效的黑色素瘤患者进行了粪便微生物菌群移植（FMT）和抗PD-1免疫治疗，然后追踪了临床和免疫学结果。 NCI的合作者分析了这些患者的微生物组样本，以了解为什么FMT似乎可以增强他们对免疫疗法的反应。

匹兹堡大学医学助理教授Diwakar Davar博士及其同事收集了对抗PD-1免疫疗法反应非常好的患者的粪便样本，并通过结肠镜检查将样本送给以前从未对免疫疗法作出反应的晚期黑素瘤患者进行了病原体检测。然后为患者提供抗PD-1药物pembrolizumab。在接受FMT和抗PD-1联合治疗的15名晚期黑色素瘤患者中，有6名肿瘤减少或疾病稳定持续了超过一年。

这项研究的共同作者，癌症免疫学家，CIIP的共同负责人Hassane Zarour博士说：“在该试验中接受治疗的患者对第二次抗PD-1免疫疗法的自发反应的可能性非常低。因此，任何积极的反应都应归因于粪便移植。”

6.Science：揭示RNA-RNA相互作用的新模式
doi:10.1126/science.abe6523

生物体内最保守的RNA修饰之一是在RNA分子的3′端添加聚腺苷尾巴，即poly(A)尾巴。顺式作用的RNA稳定元件，如形成三螺旋的核表达元件（element for nuclear expression, ENE），延缓RNA的衰变，从而控制细胞转录本的成熟和丰度。Torabi等人测定了两个ENE与28-mer poly(A)形成的复合物的高分辨率晶体结构，揭示了RNA-RNA相互作用的新模式，包括一个保护poly(A)尾巴3′端的口袋基序。这种相互作用的发现为更好地理解poly(A)尾巴在RNA生物学中的功能开辟了新的途径。

7.Science：揭示碘氧酸在大气气溶胶成核中的作用
doi:10.1126/science.abe0298

碘是已知能产生新的气溶胶颗粒的少数大气气体之一，这些气溶胶颗粒在控制气候的辐射强迫方面起着核心作用。He等人报告了来自欧洲核子研究中心宇宙户外水滴计划（CERN Cosmics Leaving Outdoor Droplets, CLOUD）的实验证据，这些证据表明，碘酸和亚碘酸会迅速形成新的颗粒，并能在原始地区与硫酸竞争。

8.Science：粪便微生物群移植促进免疫治疗难治性黑色素瘤患者出现缓解反应
doi:10.1126/science.abb5920; doi:10.1126/science.abg2904

在临床前小鼠模型和观察性患者队列中，肠道微生物组已被证明影响肿瘤对抗PD-1免疫疗法的反应。然而，在临床试验中尚未研究癌症患者肠道微生物群的调控。在一项新的研究中，Erez N. Baruch等人进行了一项1期临床试验，以评估在10名对抗PD-1免疫疗法产生抵抗力的转移性黑色素瘤患者中进行粪便微生物群移植（FMT）和重新引入抗PD-1免疫疗法的安全性和可行性。他们观察到3名患者出现临床反应，其中2人出现部分反应和1人出现完全反应。值得注意的是，FMT治疗与肠道固有层（gut lamina propria）和肿瘤微环境中免疫细胞浸润和基因表达谱的有利变化有关。这些早期发现对调控癌症治疗中的肠道微生物群具有意义。

9.Science：气候变化会导致沙漠哺乳动物群落稳定和鸟类群落急剧下降
doi:10.1126/science.abd4605

了解气候变暖对脆弱物种的影响是至关重要的。然而，预测反应是复杂的，这是因为物种是复杂的，可能以不同的方式适应或反应。Riddell等人将莫哈韦沙漠一个世纪以来的物种丰富度数据集与现代调查进行了比较，以衡量鸟类和小型哺乳动物群落中与气候相关的变化。他们发现哺乳动物的丰富度或占有率变化不大，但鸟类的下降幅度很大。他们将这些差异归因于小气候机会的不同：具体来说，哺乳动物可以通过穴居来减轻温度的影响，而鸟类通常更容易受到影响。（生物谷 Bioon.com）