2024年10月Celll期刊精华

2024年10月份即将结束，10月份Cell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.Cell：构建出一种追踪斑马鱼发育的新型细胞图谱——Zebrahub

doi:10.1016/j.cell.2024.09.047

当早期的制图师利用六分仪、罗盘和手绘图表进行危险的探险，绘制世界上未知角落的地图时，他们不可能想到有一天任何人只要有互联网连接，就能在自己家中无缝查看整个地球。

如今，科学家们正在努力为一个更微小但同样重要的领域创造类似的体验：发育中的胚胎。人们的目标是跟踪并绘制每一个细胞共同创造一个成年生命形式的行为图谱，并将该图谱以可点击、可导航的方式显示出来，这就像是发育生物学中的谷歌地球。

斑马鱼发育细胞图谱——Zebrahub

如今，来自陈-扎克伯格旧金山生物中心的研究人员在一篇新的论文中，公布了他们在这方面的最新进展。他们构建出一种最先进的数据图谱，即Zebrahub，它将斑马鱼胚胎中新出现细胞的高分辨率延时视频与大量数据结合在一起，这些数据显示了当单个细胞导航到它们的最终位置并“决定”它们最终将在成年鱼体内扮演什么角色时，哪些基因开启或关闭。相关研究结果于2024年10月24日发表在Cell期刊上，论文标题为“A multimodal zebrafish developmental atlas reveals the state-transition dynamics of late-vertebrate pluripotent axial progenitors”。

Zebrahub对所有人免费开放，内置专为生物学家设计的分析工具。创建Zebrahub需要建立一套新的仪器和软件。作者在这篇论文中写道，这是同类产品中最全面的图集，是“开创发育和进化生物学新时代”的重要一步。

2.Cell：IgG特异性内糖苷酶CU43有望治疗诸如重症肌无力之类的IgG 媒介病症

doi:10.1016/j.cell.2024.09.038

重症肌无力（myasthenia gravis, MG）是一种慢性自身免疫疾病，在这种疾病中，抗体会阻碍神经和肌肉之间的交流，导致骨骼肌无力。它可导致复视、吞咽困难，偶尔还会出现严重的呼吸困难等症状。许多自身免疫性疾病（比如 MG）以及一系列其他人类疾病都是由于无法调节 IgG 抗体的活性所致，这些疾病统称为 IgG 媒介病症（IgG-mediated pathology）。

一种IgG特异性内糖苷酶对 IgG 媒介病症的有效作用

在一项新的研究中，来自埃默里大学的研究人员发现了一个酶家族，它们能在诸如MG之类的疾病中减少IgG 媒介病症。这些涉及小鼠模型的研究结果表明，一种特定的酶——一种名为CU43的内糖苷酶，对治疗那些由过度活跃的抗体引起的疾病特别有效。相关研究结果于2024年10月21日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Potent efficacy of an IgG-specific endoglycosidase against IgG-mediated pathologies”。

论文共同通讯作者、埃默里大学医学院生物化学研究员Eric Sundberg说，“人类抗体虽然在对病原体做出免疫反应和对抗疾病方面至关重要，但有时也会引发疾病，包括自身免疫疾病。我们发现的酶可以改变抗体，使其不再致病。”

3.Cell：开发出一种新型纳米抗体平台，用于解决诸如新冠病毒之类的病毒通过快速变异逃避现有疫苗和疗法的能力

doi:10.1016/j.cell.2024.09.043

在一项新的研究中，来自西奈山伊坎医学院的科学家们与该领域的同行合作开发了一种创新抗体平台，旨在解决治疗像 SARS-CoV-2 这样快速进化的病毒所面临的最大挑战之一：病毒变异和逃避现有疫苗和疗法的能力。相关研究结果于2024年10月23日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Adaptive multi-epitope targeting and avidity-enhanced nanobody platform for ultrapotent, durable antiviral therapy”。

AMETA纳米抗体平台构建

他们的研究成果（包括小鼠临床前实验）介绍了自适应多表位靶向和活性增强（Adaptive Multi-Epitope Targeting and Avidity-Enhanced, AMETA）纳米抗体平台（Nanobody Platform）。这是一种新的抗体方法，可用于解决导致 COVID-19 的 SARS-CoV-2 等病毒如何进化以逃避疫苗和治疗的问题。

自COVID-19大流行开始以来，SARS-CoV-2迅速发生变异，使许多疫苗和治疗方法的效果大打折扣。为了解决这个问题，伊坎西奈山医院的 Yi Shi 博士和他的团队创建了 AMETA纳米抗体平台，这是一个多功能平台，利用工程纳米抗体同时靶向这种病毒的多个不易变异的稳定区域。

4.癌细胞的隐形斗篷——核糖体？Cell：癌细胞竟可利用核糖体逃避免疫系统的识别

doi:10.1016/j.cell.2024.09.039

想象一下，我们的身体里有一百万个微小的蛋白工厂，它们就是核糖体。这些工厂负责制造我们身体所需的所有蛋白质。长期以来，科学家们认为所有的核糖体都是一样的，只是按照指令机械地工作。然而，一项新的研究改变了这一看法，揭示了核糖体的多样化功能，尤其是它们在帮助癌细胞躲避免疫系统方面的作用。

荷兰癌症研究所的研究人员最近发现，癌细胞可以利用核糖体来增强它们的“隐形斗篷”，从而逃避免疫系统的监视。相关研究结果于2024年10月21日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“P-stalk ribosomes act as master regulators of cytokine-mediated processes”。

P-stalk核糖体在细胞因子介导的过程中起主要调节作用

我们的免疫系统就像一个全天候的保安，时刻监控着我们的身体。为了生存，癌细胞必须找到办法躲避这种检查。论文通讯作者、荷兰癌症研究所的Liam Faller博士说：“让癌细胞更容易被免疫系统发现已经引发了治疗上的重大变革。然而，许多患者对这些免疫疗法没有反应，或者产生了抗药性。那么，癌细胞究竟是如何设法避开免疫系统的呢？这是一个价值百万美元的问题。”

原来，癌细胞可能会利用人体自身的蛋白工厂——核糖体，来藏身。Faller解释说：“每个细胞中都有大约一百万个这样的微型工厂，它们制造我们需要的所有蛋白质。这项研究非常重要，因为所有生命都依赖于核糖体！这就是为什么人们一直认为每个核糖体都是一样的，只是被动地按照细胞核的指令制造蛋白质。但现在我们证明，情况并非如此。”

新研究表明，当细胞收到来自免疫系统的危险信号时，它们会改变核糖体的组成。Faller说：“它们会调整平衡，倾向于一种具有灵活手臂的核糖体，这种核糖体被称为P-stalk核糖体。这样一来，细胞就能更好地向免疫系统展示自己。”

5.Cell：新研究指出在脊椎动物中，一种保守的三聚体复合物让精子和卵子融合在一起

doi:10.1016/j.cell.2024.09.035

受精是有性生殖的基础，精子和卵子的结合与融合是受精的高潮。尽管已知脊椎动物中有几种蛋白对这一过程至关重要，但人们对其分子机制仍然知之甚少。

在一项新的研究中，来自奥地利维也纳生物中心等研究机构的研究人员提供了诱人的线索，表明受精过程就像一把锁和一把钥匙，在整个动物王国，从鱼类到人类，都在发挥作用。相关研究结果发表在2024年10月17日的Cell期刊上，论文标题为“A conserved fertilization complex bridges sperm and egg in vertebrates”。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.035

通过 AlphaFold 多聚体筛选，作者鉴定出了蛋白 Tmem81，它与重要的受精因子 Izumo1 和 Spaca6 形成一种保守的三聚体精子复合物。他们证明了 Tmem81 对斑马鱼和小鼠的雄性生育能力至关重要。与这种三聚体精子复合物的形成相一致，他们证明了 Izumo1、Spaca6 和 Tmem81 在斑马鱼精子中的相互作用，以及它们的人类直向同源物在体外相互作用。

值得注意的是，在斑马鱼中，这种三聚体精子复合物的形成为卵子受精因子 Bouncer 创造了结合位点。他们的研究结果为脊椎动物的受精过程提供了一个全面的模型：一种保守的三聚体精子复合物与不同的卵蛋白结合---鱼类中的Bouncer和哺乳动物中的JUNO，从而介导精子与卵子的相互作用。

简而言之，他们发现，精子表面上的三种蛋白——Izumo1、Spaca6和Tmem81，结合在一起，形成了一把钥匙，可以打开卵子，让精子附着在卵子上。他们的发现来自对斑马鱼、小鼠和人类细胞的研究，显示了这一过程是如何在数百万年的进化过程中持续存在的。

6.肠道微生物中的“双面特工”？Cell：利用人工智能确定对人体健康至关重要的一组肠道微生物

doi:10.1016/j.cell.2024.09.019

在一项新的研究中，来自中国上海交通大学、启东市人民医院、香港大学、江南大学附属医院、罗格斯大学新布朗斯维克分校、新泽西州立大学和塔夫斯大学的研究人员推出了一种新方法，用于鉴定人类常见的、对健康至关重要的一组肠道微生物。这一发现为精准营养和旨在控制与肠道微生物组失衡有关的慢性疾病（包括糖尿病、炎症性肠病和癌症）的个性化疗法提供了新机会。相关研究结果于2024年10月7日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“A core microbiome signature as an indicator of health”。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.019

核心微生物组（core microbiome）是指消化道中的一组在维持消化、免疫防御和心理健康等功能方面发挥着关键作用的微生物。当核心微生物组减少或丧失时，这会导致一种称为菌群失调（dysbiosis）的疾病，即肠道中有益微生物和有害微生物之间的失衡。菌群失调与许多慢性疾病有关，包括炎症性肠病、代谢紊乱、神经系统疾病、慢性肾病和某些癌症。

许多研究已表明，将有益的粪便微生物群从健康的结肠转移到患病的结肠可以缓解这些疾病，这有力地表明核心微生物组对维持人体的健康至关重要。核心微生物组的基本结构——两个不同的细菌群体，分别称为基础菌群（foundation guild）和病原菌群（pathobiont guild），它们进行着动态和稳定的相互作用，对维持人类健康至关重要。

7.Cell：50年的谜团终解决！新研究揭示S构型BMP合成途径，有望开发针对神经退行性疾病的疗法

doi:10.1016/j.cell.2024.09.036

在一项新的研究中，来自霍华德-休斯医学研究所和斯隆-凯特琳研究所的研究人员对一种调节大脑脂质水平的分子有了更深入的了解。这一突破最终可能导致针对额颞叶痴呆症和阿尔茨海默病等疾病的治疗方法。相关研究结果于2024年10月17日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“PLD3 and PLD4 synthesize S,S-BMP, a key phospholipid enabling lipid degradation in lysosomes”。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.036

BMP，即双（单酰甘油）磷酸酯，是一种位于溶酶体的磷脂。霍华德-休斯医学研究所研究员Tobias Walther说，“BMP是一种参与降解的辅助因子，但其本身却非常非常稳定，而且具有不寻常的化学性质。因此，没有人知道它是如何制造出来的。”

在这项新的研究中，Walther 和斯隆-凯特琳研究所细胞生物学项目的Robert Farese团队报告说，在实验室实验以及人体细胞和动物模型中，制造 BMP 需要两种酶，即磷脂酶D3（PLD3） 和磷脂酶D4（PLD4）。

8.AI揭示16万新病毒！Cell：我国科学家领衔利用人工智能技术发现161979种新的RNA病毒

doi:10.1016/j.cell.2024.09.027

人工智能（AI）正在帮助科学家们揭开生活在我们脚下和全球每个角落的多种多样的基本生命分支的神秘面纱。在一项新的研究中，来自中国中山大学、阿里巴巴集团、复旦大学、浙江大学、广州大学和澳大利亚悉尼大学等研究机构的研究人员利用一种机器学习工具发现了161,979种新的RNA病毒。他们认为这将极大地改善地球上的生命图谱，并有助于识别数百万种尚未表征的病毒。相关研究结果于2024年10月9日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Using artificial intelligence to document the hidden RNA virosphere”。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.027

论文共同通讯作者、悉尼大学医学与健康学院的Edwards Holmes教授说：“我们看到了地球生命中原本不为人知的部分，揭示了非凡的生物多样性。这是单项研究中发现的数量最多的新病毒物种，极大地扩展了我们对生活在我们中间的病毒的了解。一下子就发现这么多新的病毒，真是令人震惊，而且这仅仅是触及了表面，为我们打开了一个发现的世界。还有数以百万计的病毒有待发现，我们可以用同样的方法来识别细菌和寄生虫。”

虽然RNA病毒通常与人类疾病有关，但它们也存在于世界各地的极端环境中，甚至可能在全球生态系统中发挥关键作用。在这项研究中，作者发现它们生活在大气、温泉和热液喷口中。

Holmes教授说：“极端环境中携带着如此多种类的RNA病毒，再次证明了它们惊人的多样性和在最恶劣环境中生存的顽强生命力，有可能为我们提供病毒和其他基本生命形式是如何形成的线索。”

9.Cell：新研究发现肺泡巨噬细胞阻止转移性癌症形成机制

doi:10.1016/j.cell.2024.09.016

转移性疾病，即癌症从原发肿瘤扩散到身体其他部位，其是大多数癌症死亡的原因。虽然科学家们了解癌细胞如何从原发部位逃逸而产生新肿瘤，但却不太清楚为什么有些难以捉摸的癌细胞会产生新的肿瘤——有时是在几十年后，而另一些则不会。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.016

如今，在一项新的研究中，来自蒙蒂菲奥里-爱因斯坦综合癌症中心（MECCC）的研究人员在小鼠体内发现了一种天然免疫机制，它能阻止逃逸的癌细胞在体内其他部位发展成肿瘤。相关研究结果于2024年10月7日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Lung-resident alveolar macrophages regulate the timing of breast cancer metastasis”。

论文通讯作者、MECCC 癌症休眠研究所主任Julio Aguirre-Ghiso博士说，“预防或治愈转移是癌症领域最严峻的挑战。我们认为我们的发现有可能为预防或治疗转移性疾病提供新的疗法。”论文第一作者为Aguirre-Ghiso实验室的Erica Dalla博士和Michael Papanicolaou博士。

10.Cell：利用高通量电化学技术研究细菌维持低能量状态的机制

doi:10.1016/j.cell.2024.09.042

就像冬眠的熊一样，某些细菌细胞能够进入一种“低能量”代谢状态，在这种状态下，它们可以稳定地存活而不生长。这种状态经常出现在抗生素耐药性感染中，因为细菌会形成一种叫做生物膜（biofilm）的粘性物质；这种低能量状态使生物膜核心中的细菌能够抵抗常用的抗生素。在这种情况下研究细菌一直是科学家们面临的技术挑战。

如今，在一项新的研究中，来自加州理工学院生物学与地质生物学教授Dianne Newman及其团队与日本国立材料科学研究所的 Akihiro Okamoto及其团队开发出了基于实验室的技术，利用一种高度通用的高通量系统，研究微型液体悬浮液中生物膜核心的代谢状态。这种新设备采用了 96 通道恒电位仪（一种测量电压差的设备），通过微小电极测量每个液孔的功率输出。相关研究结果于2024年10月23日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Mechanistic study of a low-power bacterial maintenance state using high-throughput electrochemistry”。

利用高通量电化学技术研究细菌维持低能量状态的机制

作者利用这种新设备研究了低能量代谢状态下的铜绿假单胞菌，其中铜绿假单胞菌是一种主要的医院获得性病原体，可引起多种急性和慢性感染。

Newman实验室研究假单胞菌已有几十年的历史。特别是，他们发现了一种叫做酚嗪（phenazines）的小分子，这种细菌在缺氧的情况下利用酚嗪来促进代谢。由于传染性生物膜深处通常没有氧气，吩嗪是假单胞菌生存的重要途径，因此也是开发治疗性药物的潜在有效靶点。（生物谷Bioon.com）