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2020年9月Cell期刊不得不看的亮点研究

来源:本站原创 2020-09-30 23:58

2020年9月30日讯/生物谷BIOON/---2020年9月份即将结束了,9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:适应小鼠的新型SARS-CoV-2病毒变体可诱导小鼠出现急性肺损伤和死亡
doi:10.1016/j.cell.2020.09.050


在一项新的研究中,Baric团队通过一连串体内进化,筛选出一种新的适应小鼠的SARS-CoV-2病毒变体,他们称之为SARS-CoV-2 MA10。这种病毒变体可在标准实验室小鼠中重现重症COVID-19疾病的多个方面,比如SARS-CoV-2 MA10在BALB/c小鼠中显示出与剂量和年龄相关的致病性增加。相关研究结果于2020年9月23日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A Mouse-adapted SARS-CoV-2 induces Acute Lung Injury (ALI) and mortality in Standard Laboratory Mice”。
图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。

这种SARS-CoV-2模型表现出COVID-19疾病的发病率和死亡率,以及宿主遗传学特性、年龄、细胞嗜性、Th1细胞因子升高、表面活性蛋白(surfactant)表达和肺部功能的损失,这种损失与急性肺损伤(acute lung injury, ALI)和急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)的病理特征有关。

这种SARS-CoV-2模型可以快速利用现有的小鼠资源来阐明宿主遗传学特性的作用、调控SARS-CoV-2发病的基本分子机制,以及与疾病严重程度相关的保护性或致病性免疫反应。该模型有望为研究ALI和ARDS提供一个强大的平台,以便利用标准实验室小鼠评估疫苗和抗病毒药物在包括最脆弱人群(即老年人)在内的人群中的性能。

2.Cell:重大进展!巨噬细胞网络维持心脏中的心肌细胞健康
doi:10.1016/j.cell.2020.08.031


在一项新的研究中,来自西班牙国家心血管病研究中心(CNIC)的研究人员发现一种细胞清洁系统,这是保持心脏健康的关键。这种机制使得心脏的收缩性细胞(心肌细胞)将受损的组分释放到细胞外面,形成称为exopher的颗粒。这些颗粒随后被生活在心脏内部的巨噬细胞网络摄取,这些巨噬细胞负责在它们引起心脏炎症之前将它们清除。相关研究结果于2020年9月15日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A Network of Macrophages Supports Mitochondrial Homeostasis in the Heart”。论文通讯作者为CNIC研究员Andrés Hidalgo博士 和José Antonio Enríquez博士。

这项研究汇总了五年多的研究结果。它提供的新见解表明,在某些情况下,心脏功能障碍可能来自于常驻免疫细胞的缺陷,而不是心肌细胞。这一发现对心脏病的诊断和治疗具有重要意义。

到目前为止,人们的假设是,大多数细胞可以自行处理或循环利用它们的废弃物。然而,在这项新的研究中,CNIC研究团队发现,在心脏中,这一过程需要两类细胞的密切协作,这样物质就会从心肌细胞转移到邻近的巨噬细胞,而巨噬细胞最终负责处理废弃物。

3.Cell:挑战常规!新研究揭示细菌鞭毛旋转马达的定子单元其实也是一个小型的旋转马达
doi:10.1016/j.cell.2020.08.016


在一项新的研究中,来自丹麦哥本哈根大学的研究人员如今从根本上深入了解这种细菌运动的动力,解决了这个领域长达一年的谜团。相关研究结果于2020年9月14日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Structure and Function of Stator Units of the Bacterial Flagellar Motor”。

论文通讯作者、哥本哈根大学健康与医学科学学院诺和诺德基金会蛋白研究中心副教授Nicholas Taylor博士说,“很多细菌可以移动,或者说迁移,这是因为它们有长长的称为鞭毛的丝线,它们可以用这些鞭毛来推动自己前进。它们是通过旋转这些鞭毛来实现的。旋转的动力来自于细菌鞭毛的旋转马达(rotary motor),而旋转马达的动力又来自于一种称为定子单元(stator unit)的蛋白复合物。这在我们的领域内都是众所周知的。我们如今展示的是这种定子单元如何为旋转马达提供动力,这到目前为止还是一个谜。”

令人颇为惊讶的是,Taylor及其研究团队发现这种定子单元本身其实也是一个微小的旋转马达。这个微小的旋转马达为大的旋转马达提供动力,使得鞭毛旋转,从而让细菌移动。这些研究结果与现有的关于定子单元作用机制的理论相矛盾,而这一新知识可能会在对抗细菌类疾病的过程中发挥作用。

4.Cell:首次解析出致幻剂与5-HT2A血清素受体结合在一起时的三维结构
doi:10.1016/j.cell.2020.08.024


诸如麦角酰二乙胺(LSD)、裸盖菇素(psilocybin)和墨斯卡灵(mescaline)之类的致幻剂会导致严重且往往是持久的幻觉,但是它们在治疗重度抑郁症等严重精神疾病方面显示出巨大的潜力。为了充分研究这种潜力,科学家们需要知道这些药物如何在分子水平上与脑细胞相互作用,以引起它们的引人注目的生物效应。

在一项新的研究中,美国北卡罗来纳大学教堂山分校的Bryan L. Roth博士和斯坦福大学的Georgios Skiniotis博士及其同事们朝着这个方向迈出了一大步。他们首次解析出这些致幻剂与脑细胞表面上的5-HT2A血清素受体(5-HT2A serotonin receptor, HTR2A)结合在一起时的高分辨率结构。相关研究结果发表在2020年9月17日的Cell期刊上,论文标题为“Structure of a Hallucinogen-Activated Gq-Coupled 5-HT2A Serotonin Receptor”。
图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.08.024。

这一发现已经在引导人们探索更精确的化合物,这些化合物可以消除幻觉,但仍有很强的治疗效果。此外,科学家们还可以有效地改变LSD和裸盖菇素等药物的化学成分,其中裸盖菇素是蘑菇中的致幻化合物,已被美国食品药品管理局(FDA)授予治疗抑郁症的突破性地位。

5.Cell:在肿瘤发生过程中,氧化代谢促进神经干细胞永生化
doi:10.1016/j.cell.2020.07.039


肿瘤发生的一个关键步骤是确定驱动肿瘤细胞起始的机制,这会触发它们产生肿瘤的命运。到目前为止,对它们的研究主要是在基因调控水平上,通过研究肿瘤抑制基因MYC、p53或KRAS。肿瘤细胞内的代谢变化是一个众所周知的特征,但是这些变化是肿瘤细胞永生化的结果还是原因仍不清楚,因此这也是奥地利科学院分子生物技术研究所(IMBA)的Juergen A. Knoblich团队近期研究的重点。

在一项新的研究中,Knoblich团队选择了黑腹果蝇作为肿瘤模型---这种建立起来的但又有些非传统的模型生物在肿瘤研究中拥有悠久的历史,在肿瘤抑制基因突变方面的发现可以追溯到20世纪70年代。从这种简单的模型生物中获得的知识就可以用作一种强大的工具,成为进一步研究人类基因的基础。在果蝇中,他们可视化观察到了肿瘤起始细胞成为永生化细胞的确切时间点,并在遗传学上操纵了这一过程---由于哺乳动物肿瘤的高度复杂性,这在哺乳动物肿瘤中是不容易完成的。相关研究结果发表在2020年9月17日的Cell期刊上,论文标题为“Oxidative Metabolism Drives Immortalization of Neural Stem Cells during Tumorigenesis”。

Knoblich解释说,“我们使用了一种果蝇神经干细胞(NSC)肿瘤模型,这种模型是通过剔除广为人知的肿瘤抑制基因Brat而诱导出的。通过使用这种模型,我们研究了代谢是否在Brat肿瘤细胞永生化中发挥着积极作用。随后,我们在果蝇中的发现将作为后续人细胞研究的基础,并为人类癌症的机理研究奠定基础。”

6.Cell:发现预测哪些患者最可能死于金黄色葡萄球菌菌血症的生物标志物
doi:10.1016/j.cell.2020.07.040


如今,自从收到第一个患者血液样本进行研究以来,仅仅两年时间,Gonzalez和同事们就确定了一系列与金黄色葡萄球菌菌血症(Staphylococcus aureus bacteremia)引起的死亡相关的蛋白和代谢物特征,其中作为一种血液中的细菌感染,这种细菌血症会杀死20%到30%的感染患者。在实验室里,科学家们说,这些分子指标,或者说生物标志物,可以特别准确地预测哪些患者死于感染的风险最高。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Mortality Risk Profiling of Staphylococcus aureus Bacteremia by Multi-omic Serum Analysis Reveals Early Predictive and Pathogenic Signatures”。

在这项研究中,Gonzalez及其团队描述了迄今为止对人类感染患者的血清进行的最全面的分子评估之一。他们还在金黄色葡萄球菌菌血症的小鼠模型中验证了他们的发现。

Gonzalez说,“这一发现是迈向开发细菌血症风险的即时预测工具的一个飞跃。它还开启了许多关于我们的免疫系统如何应对感染的新的基本生物学问题。”

7.Cell:世界上首次实时揭示肺泡巨噬细胞与细菌之间的战斗
doi:10.1016/j.cell.2020.08.020


在一项新的研究中,来自加拿大卡尔加里大学的研究人员发现了如何捕捉肺部免疫细胞的“活”图像。他们是世界上首次找到一种方法来实时记录免疫系统如何与影响小鼠肺部肺泡的细菌进行战斗。这一发现为人们提供了关于免疫系统的清洁工---所谓的肺泡巨噬细胞---的新见解。肺泡巨噬细胞曾经被认为是静止不动的,如今他们观察到它们在发挥作用,在肺泡空间上、之间和周围移动,以便寻找细菌和病毒。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Patrolling Alveolar Macrophages Conceal Bacteria from the Immune System to Maintain Homeostasis”。
图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.08.020。

论文共同通讯作者、卡尔加里大学的Paul Kubes博士说,“巨噬细胞会移动是有道理的,但我们只能假设是这样,这是因为我们无法观察到它们的行动。如今我们可以做到这一点。肺部中的肺泡比巨噬细胞多得多,这些微小的清洁工能非常有效地保护每个肺泡。”

8.Cell:揭示失控的cAMP分子诱发肝癌的分子机制
doi:10.1016/j.cell.2020.07.043


自从人类第一次控制火以来,他们就开始在火周围扎营、传播信息,当有危险靠近时互相发出信号,同样地,细胞周围携带特殊信息的特定分子或许也能根据需要来帮助调节我们机体的功能,一种被称为环AMP(cAMP)的分子或许就在细胞内自由移动,并帮助管理机体的不同过程,而不可思议的是,其似乎会在正确的地方和正确的时间对环境的变化不断做出反应,那么cAMP到底是如何做到这一点的,目前科学家们并不清楚,日前来自加利福尼亚大学等机构的科学家们就对此进行了解释,相关研究结果刊登在了国际杂志Cell上。

研究者Susan Taylor教授说道,我们非常感兴趣研究cAMP对机体健康的影响,这项研究中,我们通过对荧光工具进行工程化修饰使其能将基因编辑技术CRISPR与生物传感器技术相结合;这种荧光探针就能帮助研究者以一种全新的方式来观察细胞内部,结果发现,失控的cAMP或许会导致一种罕见肝癌的发生,即纤维板层肝细胞癌(FLC,fibrolamellar carcinoma)。研究者解释道,cAMP和钙离子是人类细胞所需的两种重要的次级信号分子,其作用位点通常是由结合蛋白、激酶和支架蛋白精心调节的,从而就会形成信号分子群落。

9.Cell:临床研究证实接种卡介苗可让老年人减少75%的呼吸道感染
doi:10.1016/j.cell.2020.08.051


卡介苗(BCG vaccine)对免疫系统具有广泛的刺激作用。这使得它对各种感染具有有效的预防作用--可能也对COVID-19有预防作用。新的研究正在对此进行调查。卡介苗经常给儿童使用,但是在一项新的称为ACTIVATE的双盲随机临床研究中,来自荷兰拉德堡德大学医学中心和希腊雅典大学等研究机构的研究人员发现老年人也能从卡介苗中受益。相关研究结果于2020年8月31日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“ACTIVATE: randomized clinical trial of BCG vaccination against infection in the elderly”。

在拉德堡德大学医学中心,实验内科教授Mihai Netea正在研究卡介苗对各种感染的这种保护作用,这种作用被称为“训练免疫(trained immunity)”。Netea教授说,“两年前,我们开始了ACTIVATE研究,目的是为了证实接种卡介苗是否能保护脆弱的老年人免受感染。65岁以上入院的患者在出院时随机接受卡介苗或安慰剂接种。我们对他们进行了一年的跟踪调查,以了解卡介苗是否能保护他们免受广泛的感染。”

10.Cell:研究揭示免疫疗法引发神经毒性的原因
doi:10.1016/j.cell.2020.08.022


最近一项新研究发现,在保护血脑屏障(BBB)的脑细胞中发现了CD19分子。众所周知,CD19是CAR-T细胞免疫疗法中的明星靶点,广泛表达于白血病,淋巴瘤和多发性骨髓瘤细胞表面。

Perelman医学院系统药理学和转化治疗学助理教授Avery Posey博士领导的研究小组发现表明,这可能是接受CD19 CAR T细胞免疫疗法的患者出现神经毒性的原因。相关结果发表在《Cell》杂志上。Posey说:“我们的研究表明,部分非B细胞中存在CD19表达,这可能与我们在以CD19为靶点的CAR T细胞疗法治疗的患者中观察到的神经毒性有关。因此,我们是否可以确定一个更好的靶标来消除CD19以外的与B细胞相关的恶性肿瘤,或者我们可以围绕CD19的这种脑细胞表达进行工程改造,并对CAR T细胞进行优化。”
图片来源:Www.pixabay.com。

该小组观察到,将CAR T细胞靶向导入小鼠中时,即使小鼠缺乏B细胞,其大脑血脑屏障通透性也会提高,但是当以人CD19作为对照治疗时(小鼠不表达人CD19),血脑屏障通透性则没有明显变化。与针对其他B细胞蛋白(例如CD20)的治疗相比, CD19免疫治疗中神经毒性的发生率更高,该研究强调了寻找除B细胞之外的任何潜在表达CD19分子的细胞亚群的重要性。 (生物谷 Bioon.com)

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