8月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究！

时间匆匆易逝，转眼间8月份即将结束，在即将过去的8月里，Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对相关文章进行了整理，与大家一起学习！

【1】Nature：科学家揭示特殊肠道菌群影响宿主机体免疫力的分子机制

doi：10.1038/s41586-022-04985-7

从机体免疫力到新陈代谢再到心理健康，似乎肠道微生物组已经与人类健康和疾病的方方面面联系在了一起。然而，由于数百种细菌群落存在于机体胃肠道内，想要确定哪些细菌制造的分子会影响哪些生物学过程，以及其是如何做到的，对于科学家们而言或许是一项艰巨的任务。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Akkermansia muciniphila phospholipid induces homeostatic immune responses”的研究报告中，来自哈佛医学院等机构的科学家们通过研究解析了肠道菌群影响机体免疫力的新型分子机制。

研究者Ramnik Xavier说道，微生物组的研究需要从建立关系到确定功能和因果关系，这些知识对于学习如何操控肠道菌群来治疗或预防疾病显得尤为重要；文章中，研究人员就将一种重要的肠道菌群的这些关键点连接了起来，本文研究工作的真正意义在于将一种细菌、其所制造的分、运作的途径以及所产生的生物学结果联系了起来。

图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35896748/

研究人员重点对名为Akkermansia muciniphila的肠道菌群进行研究，其在肠道微生物组中占到了大约3%的比例，这让科学家们印象深刻，其名字来自于其所分解的的肠道粘膜。目前多项研究表明，该菌在维持机体健康免疫过程上扮演着关键角色，其似乎能保护机体抵御多种疾病的发生，比如2型糖尿病和炎性肠病等，同时还能促使癌细胞对免疫检查点疗法更加敏感。在本文研究之前，并没有人能通过研究来确认这种关联，文章中，研究人员发现，这种关联或许始于Akkermansia muciniphila细胞膜上的一种脂质分子，这一研究发现或许让研究人员非常惊讶，诱发机体免疫反应的“嫌疑者”或许是一种蛋白质或糖类。

【2】Nature：新研究发现氯胺酮不太可能导致成瘾

doi：10.1038/s41586-022-04993-7

在一项新的研究中，来自瑞士日内瓦大学的研究人员发现，氯胺酮不太可能让长期使用它的人上瘾。相关研究结果于2022年7月27日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Dual action of ketamine confines addiction liability”。在这篇论文中，他们描述了他们对这种合成化合物对小鼠大脑的影响的研究，以及他们了解到的它对不同大脑区域的影响。

氯胺酮（1962年首次合成）是一种合成化合物，在临床实践中被用作麻醉药。它也被发现在某些情况下作为一种抗抑郁疗法是有用的。氯胺酮作为一种非法的致幻剂也变得越来越流行。由于它可能被用作治疗抑郁，也由于非医学界对它的使用，人们对这种药物可能会成瘾的问题产生了兴趣。在这项新的研究中，这些作者试图通过研究该药物对小鼠大脑的影响方式来找到答案。

这些作者开始了他们的研究，比较了氯胺酮对之前没有接触过氯胺酮或可卡因的小鼠行为的影响。他们发现，在有选择的情况下，小鼠对其中的任何一种选择没有偏好。他们随后对该药物影响小鼠大脑的两个部分---腹侧被盖区（ventral tegmental area， VTA）和伏隔核（nucleus accumbens， NAc）---的方式进行了研究。他们发现，与其他药物一样，让腹侧被盖区接触氯胺酮会导致多巴胺的产生增加。这种多巴胺进入了神经细胞被激活的伏隔核。

【3】Nature：重大进展！新技术可以恢复死猪中的细胞和器官功能

doi：10.1038/s41586-022-05016-1

在最后一次心跳的几分钟内，由缺乏血流、氧气和营养物引发的一连串生物化学事件开始破坏身体中的细胞和器官。不过，在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学的研究人员发现，大规模和永久性的细胞衰竭不一定会发生得这么快。利用他们开发的一项新技术，向器官和组织输送一种专门设计的细胞保护液，他们在猪死亡一小时后恢复了它们的血液循环和其他细胞功能。这些发现可能有助于在手术期间延长人类器官的健康，并扩大捐赠器官的可用性。相关研究结果于2022年8月3日在线发表在Nature期刊上。

论文共同第一作者、耶鲁大学医学院神经科学副研究员David Andrijevic说，“所有细胞都不会立即死亡，有一系列更持久的事件发生。这是一个你可以干预、停止并恢复一些细胞功能的过程。”研究者Sestan说，“如果我们能够在死亡的大脑---一种已知最容易受到缺血[血液供应不足]影响的器官---中恢复某些细胞功能，那么我们假设在其他重要的可移植器官中也能实现类似的功能。”

在这项新的研究中，这些作者---包括Sestan及其同事Andrijevic、Zvonimir Vrselja、Taras Lysyy和Shupei Zhang---将一种名为OrganEx的BrainEx改良版应用于整只猪。该技术包括一个类似于心肺机（在手术中承担心脏和肺部的工作）的灌注装置以及一种含有化合物的实验性液体，这些化合物可以促进细胞健康并抑制整个猪体的炎症。在麻醉的猪身上诱发了心脏骤停，在死后一小时用OrganEx处理。在使用OrganEx处理6小时后，这些作者发现，猪身体的许多部位---包括心脏、肝脏和肾脏---的某些关键细胞功能是活跃的，并且一些器官功能已经恢复。例如，他们在心脏中发现了电活动的证据，而且它保留了收缩的能力。Sestan说，“我们还能够恢复整个身体的血液循环，这让我们感到吃惊。”

【4】Nature：重大进展！揭示较低温度抑制癌症生长机制，有助开发新的抗肿瘤疗法

doi：10.1038/s41586-022-05030-3

在一项针对小鼠的新研究中，来自瑞典卡罗琳学院等研究机构的研究人员发现调低自动调温器的温度似乎会使癌细胞更难生长。他们发现，寒冷的温度会激活产热的棕色脂肪，而激活后的棕色脂肪会消耗肿瘤茁壮成长所需的糖分。在一名暴露于较低室温下的癌症患者身上也发现了类似的代谢机制。相关研究结果于2022年8月3日在线发表在Nature期刊上

研究者Yihai Cao教授说，“我们发现，寒冷激活的棕色脂肪组织与肿瘤竞争葡萄糖，并能帮助抑制小鼠体内的肿瘤生长。我们的研究结果表明，冷暴露（cold exposure）可能是一种有希望的癌症治疗新方法，尽管这需要在更大的临床研究中得到验证。”

冷暴露抑制异种移植肿瘤和遗传自发肿瘤生长，延长荷瘤小鼠的总体生存和改变肿瘤微环境。

图片来源：Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05030-3。

这项新的研究比较了患有各种类型癌症（包括结肠直肠癌、乳腺癌和胰腺癌）的小鼠在暴露于寒冷与温暖的生活条件下的肿瘤生长和生存率。适应4℃温度的小鼠的肿瘤生长速度明显较慢，与生活在30℃房间的小鼠相比，它们的寿命几乎是后者的两倍。为了找出其中的原因，这些作者分析了组织中的标志物以研究细胞反应，并使用成像测试来检查葡萄糖代谢情况。癌细胞通常需要大量的葡萄糖来生长。他们发现，低温引发了棕色脂肪组织（也称为棕色脂肪）对葡萄糖的大量吸收，其中棕色脂肪是一种在寒冷条件下负责保持身体温暖的脂肪。与此同时，葡萄糖信号在肿瘤细胞中几乎检测不到。

【5】Nature：科学家首次绘制出了机体免疫系统相互连接的完整图谱 有望帮助开发新型疾病疗法

doi：10.1038/s41586-022-05028-x

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“A physical wiring diagram for the human immune system”的研究报告中，来自苏黎世联邦理工学院等机构的科学家们通过研究开发出了构成人类免疫系统连接网络的首张全面图谱，其或能帮助研究人员开发新型免疫疗法来治疗癌症、感染性疾病和免疫系统在其中扮演重要角色的其它疾病。

在创建这种免疫系统图谱的过程中，研究人员揭示了机体的免疫细胞是如何连接和沟通的，研究者表示，他们发现了此前许多未知的相互作用，其或能共同揭示机体免疫防御系统的组织架构，这或许就为目前用于治疗患者的免疫疗法存在的长期问题提供了一定的答案，未来这种公开且详细的免疫系统图谱或许就能为开发新型疗法提供重要的见解。免疫系统由专门的细胞组成，其中一些细胞能单独在机体中“巡逻”来扫描机体损伤或疾病的迹象，一旦这些细胞检测到威胁，其就需要将信息传达给其它细胞从而产生有效的免疫反应，这种细胞间信号传递的方式是通过细胞表面蛋白来完成的，这种表面蛋白能与其它细胞表面的受体蛋白结合，此前，研究人员仅绘制出了机体不同类型免疫细胞的这些受体相互关联的不完全图谱。

如果想要设计出新型疗法来增强机体免疫系统的功能从而帮助抵御疾病（比如免疫疗法），深入理解免疫细胞之间的相互作用并阐明这种相互作用是如何融入整个机体的，就显得尤为重要了。如今，免疫疗法在治疗某些疾病上展现出了巨大潜力，最引人注目的就是某些癌症，然而，这些疗法仅对某些患者群体以及在特定条件下能产生良好的效果，理解免疫受体连接的图谱或许能帮助解释为何免疫疗法仅能对一类患者有效，同时还能提供重要靶点，来帮助设计未来的免疫疗法，从而更好地对无法从目前这些疗法中获益的患者进行治疗。

【6】Nature：震惊！巨型噬菌体形成类似于人类和动物细胞核的结构，有助于开发更好的噬菌体疗法

doi：10.1038/s41586-022-05013-4

人类并不是病毒的唯一目标。像我们一样，细菌也会被许多类型的病毒所感染。事实上，在数十亿年的时间里，细菌和病毒为了生存进行了一场不间断的进化军备竞赛，包括无数的创新和反适应。最近，生物医学科学家对称为噬菌体的病毒产生了浓厚的兴趣，它们能够感染并杀死危险的细菌。地球上最为丰富的噬菌体如今被认为是对抗细菌感染的一种有希望的工具，因为科学界正在为不断上升的抗生素抗药性浪潮寻求新的疗法。科学家们希望揭开噬菌体在与细菌持续冲突中的进化策略的秘密。

在一项新的研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员如今利用新技术对以前没有认识到的噬菌体生物结构和过程进行了深入研究。他们对一个尚未充分研究的称为“巨型噬菌体（jumbo phage）”的家族以及它们针对细菌的明显进化的防御措施进行了前所未有的观察。相关研究结果于2022年8月3日在线发表在Nature期刊上。

201phi2-1噬菌体细胞核的原位断层扫描和子断层扫描图分析。

图片来源：Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05013-4。

在这项新的研究中，这些作者发现巨型噬菌体构建了一个屏蔽性的区室，其作用类似于人类和动物细胞的细胞核，并保护病毒的核心遗传物质，这是复制和传播所需要的。他们首次使用领先的技术，包括低温电镜和断层扫描，以细胞成像的最高分辨率，描述了这种类似细胞核的区室的结构。研究者Elizabeth Villa说，“这是一种不同的区室，与我们在自然界中看到的任何东西都不同。我们能够描述这种区室的特征：它是如何在最基本的层面上进行组装和运作的，从每个原子到整个有机体的规模。”

【7】Nature：揭示机体免疫细胞克服免疫耗竭的新型分子机制

doi：10.1038/s41586-022-05105-1

当对慢性病毒感染或癌症产生反应时，CD8+ T细胞的主要特征就是表达诸如PD-1（程序性细胞死亡蛋白1）的异质性受体以及细胞因子的产生受损。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“MYB orchestrates T cell exhaustion and response to checkpoint inhibition”的研究报告中，来自慕尼黑工业大学等机构的科学家们通过研究发现了一类新型的免疫细胞群，其对于维持机体抵御慢性感染和癌症的免疫反应至关重要，这类T细胞群还能利用检查点抑制剂来介导对免疫疗法的反应；这一研究发现或能帮助解释为何免疫疗法在某些患者中会失效，并有望帮助开发治疗癌症或严重病毒性感染的更多有效的新型疗法。

长期以来我们一直知道，严重疾病会损伤机体的免疫系统，免疫耗竭（immune exhaustion）就是一种经常出现在癌症患者或慢性病毒感染患者（比如HIV或肝炎等，其主要会影响患者机体称之为细胞毒性T细胞的免疫细胞群的功能）的现象，细胞毒性T细胞在杀灭癌细胞或被病毒感染的细胞上扮演着关键角色。这项研究报告中，研究人员就发现了一类新型的细胞群，其或能在慢性病毒感染期间帮助克服免疫细胞的耗竭并维持长期的T细胞反应。

在此前的研究报告中，研究人员识别出了一类特定的记忆T细胞亚群，其拥有干细胞样的自我更新能力，能在体内追踪单一T细胞所衍生的免疫反应，在相关研究中，研究人员发现，在慢性疾病中并非所有的T细胞都会耗竭且失去其功能，所谓的耗竭T细胞前体细胞或Tpex细胞就能在很长一段时间内保持其功能。文章中，研究人员重点分析了一类特殊的Tpex细胞亚群，其拥有干细胞样的功能，这些细胞就像是T细胞免疫力的青春之泉，能促进耗竭的T细胞自我更新并维持功能。

【8】Nature：挑战常规！揭示单核细胞利用胃饥饿素愈合皮肤伤口机制

doi：10.1038/s41586-022-05044-x

在一项新的研究中，来自加拿大卡尔加里大学、美国德克萨斯农工大学和德国雷根斯堡大学医院的研究人员发现了一种有潜力治疗细菌性皮肤感染的新方法。他们取得的新见解有可能导致治疗细菌感染和伤口的进步。相关研究结果于2022年8月10日在线发表在Nature期刊上。

研究者Rachel Kratofil博士说，“虽然将我们的研究从实验室转化到临床实践需要更多的实验，并涉及一种与人类疾病更密切相关的模型，但令人激动的是，我们已经取得了一项基本的发现，这可能改善人类的感染和组织修复，特别是难以治疗的病例。”

传统上，人们认为，中性粒细胞和单核细胞（两种白细胞）都被招募来清除皮肤表面上感染部位的细菌。当这些细胞一起发挥作用时，它们作为免疫系统的第一道防线在我们体内发挥作用。然而，这项新的研究显示，单核细胞单独能够促进伤口的快速愈合。单核细胞在伤口修复过程中通过调节瘦素（leptin）水平和血管生长来帮助愈合过程。它们还产生胃饥饿素（ghrelin），即一种帮助伤口更有效愈合的激素。

胃饥饿素是在你饥饿时由胃部产生的，而瘦素---也是一种激素---是在你吃完饭并感到饱时由脂肪细胞产生的。胃饥饿素和瘦素之间的这种平衡早已被理解为对代谢和饮食至关重要，但在此之前，人们还不知道它与免疫机制和组织修复的关系。

【9】Nature：淋巴细胞在一生中获得基因组突变以抵御感染

doi：10.1038/s41586-022-05072-7

在一项新的研究中，来自英国韦尔科姆基金会桑格研究所和约克大学等研究人员对称为淋巴细胞的免疫细胞比以往更详细地进行了基因测序，有助于人们深入了解这些细胞的突变如何和何时积累，以及它们如何影响衰老过程。相关研究结果于2022年8月10日在线发表在Nature期刊上。

在这项新的研究中，这些作者开发出一种新的实验流程，使他们能够从单个细胞中培养B细胞和T细胞集落并进行测序，这种技术也可能用于其他研究领域。他们发现在健康B细胞中看到的突变与在癌变的B细胞中看到的突变基本相似，这表明癌症的产生源于相同的突变过程。更多地了解导致这些突变在一些细胞而不是其他细胞中触发癌症产生的因素，可能有助于阐明这种疾病的起源。

这些称为淋巴细胞的免疫细胞的突变也可能影响衰老和免疫系统的其他疾病，而且了解更多关于这些突变在人的一生中何时以及如何发生的信息，可以增加我们对衰老过程中发生的事情的了解。称为淋巴细胞的免疫细胞是适应性免疫系统的一部分，包括记忆B细胞和记忆T细胞，这两种细胞都经历了一定程度的基因突变，以便能够识别和抵御病原体。

实验设计与淋巴细胞突变负荷随年龄的变化。

图片来源：Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05072-7。

在这项新的研究中，这些作者发现，虽然这些正常的基因突变主要针对的是编码抗体的基因，但在基因组的其他地方也会发生令人惊讶的附带损害。正是这种脱靶突变会导致淋巴细胞发生癌变，并产生一类称为淋巴瘤的癌症。除此之外，他们还发现，当淋巴细胞在体内扩散以调查感染情况时，它们会接触到额外的DNA破坏剂，这可能会进一步增加突变的数量。

【10】Nature：新冠病毒基因组重组并不常见，但集中发生在它的刺突蛋白编码区域

doi：10.1038/s41586-022-05189-9

在一项新的研究中，来自美国加州大学圣克鲁兹分校等研究机构的研究人员对数百万个SARS-CoV-2基因组的分析发现，该病毒的重组并不常见，但当这种重组发生时，它最常发生在该病毒的刺突蛋白区域，该区域使这种病毒能够附着并感染宿主细胞。相关研究结果于2022年8月11日在线发表在Nature期刊上。

这项新的研究详细介绍了这些作者开发的一个新软件，用于搜索COVID-19系统发育树，即SARS-CoV-2病毒的进化历史图，以寻找重组的发生。这个软件是开源的，允许公共卫生官员使用它来追踪他们社区内的重组情况。当这种病毒的两种遗传上不同的形式发生杂交时，就会发生重组。这项新研究着重关注可检测的重组，即杂交产生一个新的基因序列，而不是两个序列结合形成一个与现有序列相同的序列。

研究者Russell Corbett-Detig说，“这对重建这种病毒的进化历史真的很重要。当出现重组时，它不是一棵树，而是许多树，能够准确地追踪这一点对于理解这种病毒的进化真的很关键。”这些作者分析了160万个SARS-CoV-2基因组序列，发现了589个重组事件，这表明只有大约2.7%被测序的基因组是由重组造成的。这些序列来自加州大学圣克鲁斯分校SARS-CoV-2浏览器，这是一个SARS-CoV-2基因组数据的储存库，现在是有史以来最大的单一物种的基因组序列集合，目前有近1200万个序列。（生物谷Bioon.com）

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