1月Nature杂志重磅级亮点研究成果解读！

时光总是匆匆易逝，转眼间1月份即将结束，在即将过去的1月里，Nature杂志又有哪些亮点研究值得一读呢？小编对相关研究成果进行了筛选整理，分享给大家！

【1】Nature：你的“饮食新习惯”或正在悄悄改造你肠道里的万亿“租客”

doi：10.1038/s41586-025-09798-y

你的肠道里住着数万亿微生物“租客”，它们构成一个比热带雨林更复杂的生态系统。据统计，全球肥胖人数自1975年以来几乎增加了三倍，而2型糖尿病、炎症性肠病等与肠道菌群密切相关的疾病也在全球范围内激增。伴随这些健康趋势的，是人类饮食结构的剧变：精加工食品、合成淀粉、人工添加剂无处不在。我们往往只关注这些食物如何影响我们的腰围和血糖，却忽略了它们可能正在对我们体内的“另一个生态系统”进行一场悄无声息的人工选择实验。

日前，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Gene-specific selective sweeps are pervasive across human gut microbiomes”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究，利用一种名为“综合连锁不平衡评分”的新算法，揭示了这场正在全球数十亿人肠道内上演的“微观进化竞赛”。

在基因特异性选择清除过程中，常见非同义突变与同义突变之间的连锁不平衡

以往，科学家们想了解肠道菌群如何适应人体，就像在黑暗的森林里找一只会伪装的猫——困难重重。因为细菌进化太快，方式太“野”，它们不仅可以通过自身DNA复制时的突变来改变，更擅长一种名为“水平基因转移”的“江湖秘籍”：直接从别的细菌那里“偷”或“借”有用的基因片段。为了捕捉这种动态的、通过基因交换传播的适应性进化，研究团队开发了“综合连锁不平衡评分”这种新型选择扫描统计量。你可以把它想象成一个超级灵敏的“基因雷达”。

【2】Nature：神经细胞的“充电宝”——胶质细胞竟能为疼痛神经元“快递”能量！

doi：10.1038/s41586-025-09896-x

想象一下，你的手脚仿佛时刻被针扎、被火烧，连被单轻轻触碰都如同酷刑—这是全球超过3亿神经病理性疼痛患者的日常。糖尿病、化疗、创伤等多种因素都可导致这种难以治愈的慢性疼痛，而传统镇痛药物往往效果有限且伴随副作用。长期以来，科学家猜测这背后可能与神经细胞的“能量工厂”—线粒体功能失调有关，但具体机制一直成谜。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Mitochondrial transfer from glia to neurons protects against peripheral neuropathy”的研究报告中，来自杜克大学等机构的科学家们通过研究揭示了疼痛背后一个崭新且动人的细胞互助故事：原来，我们体内的卫星胶质细胞竟能通过搭建“纳米隧道”，为能量耗竭的感觉神经元“快递”健康的线粒体，充当起神经细胞的“移动充电宝”；这项研究不仅刷新了我们对神经-胶质细胞对话的理解，更为糖尿病神经病变、化疗后神经痛等疾病的治疗开辟了全新的“能量修复”策略。

背根神经节中的初级感觉神经元拥有极长的轴突，对能量需求极高，其线粒体功能异常早已被证实与糖尿病、化疗后的周围神经病变密切相关。然而，这些神经元如何维持自身的线粒体供应，一直是个未解之谜。研究者表示，通过向受损神经提供新鲜的线粒体（或帮助它们制造更多自己的线粒体），我们就能减轻炎症并促进修复，这种方法有望以一种全新的方式缓解疼痛。

【3】DNA 重复序列竟是“衰老加速器”！Nature 90 万人研究揭示：基因决定扩增速度，关联肝肾疾病风险

doi：10.1038/s41586-025-09886-z

你是否想过，我们的 DNA 序列中藏着一些神秘的 “复读机”？它们由短短 1-6 个碱基不断重复而成，却可能在生命过程中悄然 “拉长”，甚至引发严重疾病。从亨廷顿舞蹈症、强直性肌营养不良，到部分类型的肌萎缩侧索硬化症（ALS），超过 60 种遗传性疾病已被证实与这类 “DNA 重复序列扩增” 有关。

日前发表在Nature上的一项重磅研究，揭示了更惊人的事实：大多数人的基因组中都含有会随年龄增长而 “扩张” 的重复序列，且个体间的扩增速度可相差高达四倍，这一切竟受自身遗传背景的强烈调控。这项研究不仅刷新了对 DNA 动态性的认知，更为一系列遗传性疾病的预防与治疗打开了崭新大门。

常见的CAG重复序列等位基因在生殖细胞与体细胞中的不稳定性

这项由加州大学洛杉矶分校、布罗德研究所等机构联合完成的研究，堪称一场规模宏大的基因组 “侦探剧”。研究人员整合了英国生物银行（UK Biobank）与 “我们所有人”（All of Us）研究计划的共 90 余万参与者的全基因组测序数据，开发出一套创新的计算方法，成功从标准测序数据中精准检测和测量 DNA 重复序列的长度与不稳定性。他们在全基因组范围内系统扫描了超过 35 万个多态性重复位点，重点追踪了这些序列在血细胞中随年龄增长的长度变化，并深入挖掘了影响扩增速率的遗传因素，最终勾勒出 DNA 重复序列动态变化的全景图。

研究带来了多项颠覆认知的关键发现。首先，年龄驱动的 “序列拉长” 并非罕见现象，而是普遍存在于大多数人体内——血细胞中常见的 DNA 重复序列会随年龄增长持续扩增，说明 “会变长的 DNA 片段” 是人类基因组的常态特征。其次，个体的扩增速度并非随机，而是由遗传因素强力调控：通过全基因组关联分析，团队鉴定出 29 个遗传位点，其携带的变异可显著影响一个或多个 DNA 重复序列在血液中的体细胞扩增速率。根据这些位点构建的多基因评分显示，扩增速率最高的 5% 人群与最低的 5% 人群之间，速率差异可达四倍之多。

【4】Nature：脑内精准静音—基因疗法有望带来无成瘾风险镇痛新希望！

doi：10.1038/s41586-025-09908-w

想象一下，你的大脑里有一台永远调到最大音量的“疼痛收音机”，无论你做什么，那令人崩溃的噪音永不消停，这就是许多慢性疼痛患者的日常。全球有超过15亿人受慢性疼痛困扰，仅在美国就有约5000万患者，每年造成的医疗费用与生产力损失高达635亿美元以上。而传统阿片类药物如吗啡，虽然能“调低音量”，却常常让整台“收音机”失调，引发成瘾、过量甚至死亡的风险。

如今，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Mimicking opioid analgesia in cortical pain circuits”的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过进行一项突破性研究，带来了一款只针对“疼痛电台”的“精准静音旋钮”—一种新型基因疗法；这项研究首次实现了对大脑特定疼痛环路的精准干预，在动物模型中模拟了吗啡的镇痛效果，却完全避免了成瘾风险，从而为慢性疼痛治疗开辟了一条全新的“精准镇痛”之路。

疼痛不仅仅是感官上的“刺痛”或“灼烧”，更包含令人痛苦的情感与动机维度—那种“让人崩溃”“无法忍受”的感受，主要源自大脑的前扣带回皮层。这个脑区负责处理疼痛的情感成分，而阿片类药物正是通过作用于该区域来缓解疼痛的“不快感”。然而，传统阿片类药物作用范围广泛，在缓解疼痛的同时也会影响大脑的奖赏系统，导致药物耐受、依赖和成瘾。2019年全球约60万例毒品相关死亡中，80%与阿片类药物有关。如何在保留镇痛效果的同时规避这些风险，一直是疼痛医学的核心难题。

【5】痛感神经元竟是过敏 “始作俑者”！Nature 揭秘神经-免疫对话改写过敏治疗思路

doi：10.1038/s41586-025-09921-z

你是否有过这样的经历：皮肤一痒就开始打喷嚏，或者肚子一痛就觉得快喘不上气？这些看似不相干的症状背后，可能藏着同一个 “总指挥”——痛感神经元。全球约有 4 亿人受哮喘困扰，过敏性鼻炎患者更是超过 10 亿，然而当前主流生物制剂仅对约 50% 的患者有效，部分人还会随时间推移逐渐失效。为什么这些针对免疫系统的 “王牌药物” 有时会失灵？答案或许与体内另一套 “通讯网络” 有关。

近日发表在Nature上的一项重磅研究，揭示了颠覆传统认知的发现：肠道中的痛感神经元竟能直接 “唤醒” 免疫反应，驱动过敏与哮喘发生，这一发现不仅改写了我们对过敏机制的理解，更指向了全新的 “神经-免疫-上皮” 三方对话通路，为更精准有效的治疗带来新希望。

2 型炎症是人体在皮肤、肠道、呼吸道等屏障表面的进化保守反应，原本用于对抗寄生虫感染、促进组织修复。传统观点认为，这种炎症主要由上皮细胞感知环境刺激后启动，神经元信号仅起调节作用，但具体如何整合来自上皮、神经元和免疫细胞的多样感觉输入，一直是未解之谜。

为破解这一难题，威尔康奈尔医学院等机构的研究人员选择用肠道蠕虫（旋毛虫）感染模型模拟过敏反应，重点观察了痛感感受器（伤害性神经元）的活动——这类神经元遍布全身，专门传递疼痛和瘙痒信号，能感知辣椒素等刺激物，研究人员推测它们可能也能感知过敏原。结果令人惊讶：寄生虫确实激活了痛感神经元，促使其释放神经肽 CGRP，而 CGRP 就像一个 “启动键”，迅速触发了后续的免疫级联反应。

【6】Nature：炎症变“疤痕”？科学家揪出肠病纤维化的幕后黑手

doi：10.1038/s41586-025-09907-x

你听说过“炎症”和“纤维化”这两个词吗？它们就像身体里一对不请自来的麻烦搭档—炎症是急性反应的“先头部队”，而纤维化则是它“赖着不走”时留下的顽固疤痕。在溃疡性结肠炎、克罗恩病等炎症性肠病（IBD）中，这种慢性炎症导致的组织纤维化，常常引发肠梗阻、功能障碍，甚至需要手术干预。全球有近700万人受IBD困扰，其中约三分之一患者会发展出不同程度的肠道纤维化，而目前临床上几乎没有直接抗纤维化的特效药。

不过近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Bidirectional CRISPR screens decode a GLIS3-dependent fibrotic cell circuit”的研究报告中，来自博德研究所等机构的科学家们通过研究揭开了炎症如何一步步“变”成纤维化的细胞分子谜团，并指出了一个全新的治疗靶点—GLIS3，相关研究结果不仅为IBD患者带来新希望，也可能为肺纤维化、系统性硬化症等其他慢性炎症相关纤维化疾病提供共通的治疗思路。

我们身体的间质细胞（尤其是成纤维细胞）在组织稳态中扮演“协调员”角色，它们与免疫系统合作，共同调控炎症的发生、放大与消退。然而，如果炎症持续不退（即“慢性炎症”），组织修复的阶段性调控就会失衡，最终走向纤维化—也就是正常组织被粗糙的疤痕组织替代，失去原有功能。在IBD中，成纤维细胞一直被怀疑是导致治疗抵抗和纤维化的“帮凶”，但其具体激活机制始终不明。慢性炎症存在的地方，纤维化就是个大问题，目前还没有任何能直接针对纤维化的疗法，因此我们有很大的进步空间来改善慢性炎症患者的健康。”

【7】大脑记忆的“分工密码”！Nature 揭秘：两类神经元“组队”，让你跨场景认人不迷糊

doi：10.1038/s41586-025-09910-2

你有没有想过，为什么我们能在不同场合轻松认出同一个朋友—不论是在餐厅聚餐还是会议室开会？明明是同一个人，大脑却能自动关联起完全不同的情境信息，让我们游刃有余。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Distinct neuronal populations in the human brain combine content and context”的研究报告中，来自波恩大学医院等机构的科学家们通过研究揭开了人脑如何实现这种“内容与情景分离存储、灵活调用”记忆机制的神秘面纱。

在图片呈现过程中，内侧颞叶神经元能编码刺激与情境信息

记忆问题不仅是日常生活的核心，也牵动着全球数以亿计受记忆相关疾病困扰的人群。据统计，全球约有5000万人患有痴呆症，其中阿尔茨海默病是最常见类型；每年还有数百万人因脑损伤、癫痫或精神疾病面临记忆功能障碍的挑战。理解记忆的形成与提取机制，对于开发针对性治疗手段至关重要。

长期以来，科学家们已知内侧颞叶（尤其是海马体）在情景记忆中扮演关键角色。在动物（如小鼠）实验中，研究人员常发现单个神经元会同时编码记忆内容（例如“饼干”）与情景（例如“在厨房”）会形成所谓的“情境混合神经元”。然而，在人脑中情况似乎大不相同，之前的研究已发现一种叫“概念细胞”的神经元，它们对特定概念（比如某个名人）产生反应，且不受环境变化的影响，表现出高度的情景不变性。这引发了科学家们的好奇：如果内容与情景在人脑中是分开表示的，那它们又是如何“组队合作”，在我们需要时准确提取“某物在某情境中”的完整记忆的呢？

【8】为什么会焦虑成瘾？Nature 找到答案：大脑三通道编码失衡是关键

doi：10.1038/s41586-025-09902-2

想象一下，深夜听到楼道里传来陌生脚步声，你的心会瞬间提到嗓子眼；而手机弹出的外卖送达通知，则会让你心情愉悦。为什么不同外界信号能引发如此迅速又截然不同的反应？这背后是一场发生在你大脑深处的精妙“信息分拣”。据世界卫生组织统计，全球有近10亿人受到焦虑、抑郁等精神障碍的困扰，这些疾病的共同核心是大脑对“意义”的评估出现了偏差。要理解这些疾病，首先要回答一个根本问题：健康的大脑是如何编码、组织和处理外部刺激的不同维度，从而驱动我们的行为和决策的？

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Prefrontal neural geometry of learned cues guides motivated behaviours”的研究报告中，来自哥本哈根大学等机构的科学家们通过研究，利用在体钙成像技术首次在自由活动的小鼠大脑内，成功“解码”了背内侧前额叶皮层（dmPFC）神经元如何同时且独立地处理外界刺激的三个核心属性：显著性、效价和价值。（1）显著性：刺激有多“抓人眼球”？（如刺耳的警报声）（2）效价：刺激是“好”是“坏”？（正/负情绪）（3）价值：刺激有多重要或多具激励性？（决定行动的动力大小）。

研究人员发现，dmPFC中的神经元群体并非混为一谈，而是像设置了三条独立的“信息高速公路”，同时并行处理这三种信息。比如，捕食者的声音会激活“高显著性”、“负效价”、“高价值”这三个通道，使小鼠迅速做出逃跑决定。这种并行处理的“几何结构”，使得大脑能高效、精准地评估复杂环境，驱动趋利避害的动机行为。

【9】冷肿瘤“热”起来！Nature 新突破：iVAC 双功能嵌合体逼癌细胞“自我招供”

doi：10.1038/s41586-025-09903-1

想象一下，癌细胞在我们的身体里，不仅疯狂增殖，还善于“伪装”和“沉默”，让免疫系统这支“警察部队”对其视而不见。这类肿瘤被称为“免疫冷肿瘤”，是当前癌症免疫治疗面临的最大挑战之一。据统计，仅有约20-30%的癌症患者对以PD-1/PD-L1抑制剂为代表的免疫检查点阻断疗法产生显著且持久的响应。多数实体瘤因无法有效呈递抗原、缺乏浸润的T细胞，使得免疫疗法效果大打折扣。

如何“加热”这些冷肿瘤，让它们重新暴露在免疫系统的火力之下，成为科学家们攻坚的焦点。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Intratumoural vaccination via checkpoint degradation-coupled antigen presentation”的研究报告中，来自北京大学化学与分子工程学院等机构的科学家们通过研究提出了一种全新的解决方案：他们开发了一种名为“iVAC”的肿瘤内疫苗接种嵌合体，能够像“特洛伊木马”一样潜入肿瘤内部，迫使癌细胞“自我招供”，从免疫逃逸者转变为免疫激活的“帮手”。

传统的免疫疗法，无论是激活T细胞的“油门”，还是阻断PD-1/PD-L1这类“刹车”，主要作用对象都是免疫细胞本身。陈鹏教授团队则另辟蹊径，将“手术刀”直接指向了癌细胞。他们设计的iVAC分子，是一个精巧的“双功能”嵌合体：（1）一把“拆除工具”：分子的一端是一个共价工程化的PD-L1降解剂。它能精准地找到癌细胞表面的免疫检查点蛋白PD-L1，并将其送入溶酶体彻底“拆除”。这就相当于搬走了阻挡免疫T细胞攻击的“路障”。（2）一份“通缉令”：分子的另一端连接着经过设计的免疫原性抗原（可以理解为癌细胞的“特征照片”）。当iVAC分子进入癌细胞后，这份“通缉令”会被癌细胞的抗原加工系统处理，并强制性地呈递到细胞表面的MHC分子上。

【10】Nature：生死分水岭—年龄竟是决定感染生死的“隐藏开关”

doi：10.1038/s41586-025-09923-x

想象一下：两位不同年龄的患者因同一种细菌感染，使用相同剂量的抗生素治疗，最终却走向截然不同的结局。这不是医疗事故，而是我们身体免疫系统随年龄变化而展现出的“两面性”。全球每年有超过1100万人死于败血症，其致死率高达20%，已成为全球公共卫生的重大挑战。更令人揪心的是，在全球抗生素耐药性危机日益严峻的背景下，寻找替代传统抗生素与抗炎药的全新治疗策略，显得尤为迫切。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Disease tolerance and infection pathogenesis age-related tradeoffs in mice”的研究报告中，来自美国索尔克研究所等机构的科学家们揭示了这背后的奥秘；文章中，他们发现，在败血症（一种由感染引发的过度免疫反应导致的多器官衰竭综合征）中，年轻小鼠和老年小鼠展现出完全不同的疾病发展轨迹和生存机制。

这项研究中，研究人员创新性地使用了一种名为“半数致死剂量（LD50）”的感染模型，能清晰区分出感染后存活与死亡的小鼠。结果显示：年轻小鼠死亡更快，而老年小鼠病程更长。更重要的是，决定生死的“疾病耐受性”防御机制竟随着年龄发生了“逆转”。

【11】Nature：剿灭癌症“变形军团”！靶向少数“高度可塑性”细胞有望破解耐药与复发难题

doi：10.1038/s41586-025-09985-x

当肿瘤学家与癌症缠斗时，最令人头痛的往往不是最初的肿瘤本身，而是它那近乎“妖孽”的适应与进化能力。化疗或靶向药起初可能效果显著，但一段时间后，肿瘤常常“死灰复燃”，且对先前有效的药物变得无动于衷。这种治疗耐药性是导致癌症复发和患者死亡的主要原因之一。全球每年有近千万人死于癌症，其中实体瘤的耐药与转移贡献了绝大部分“杀伤力”。 长久以来，科学家们猜测，肿瘤内部可能存在一小撮“特别能耐”的细胞，它们如同“变形金刚”，能够改变身份，帮助肿瘤适应压力、逃避追杀。然而，如何从亿万肿瘤细胞中精准找出这些细胞，并证明它们确是“罪魁祸首”，一直是巨大挑战。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Critical role for a high-plasticity cell state in lung cancer”的研究报告中，来自纪念斯隆凯特琳癌症中心等机构的科学家们通过研究不仅在肺癌小鼠模型中成功锁定并追踪了这群被称为“高度可塑性细胞状态”（HPCS）的细胞，更证明了靶向清除它们能有效遏制肿瘤恶化、防止耐药产生，甚至让已形成的肿瘤显著缩小，这一发现可能为对抗占所有癌症80-90%的上皮来源的癌开辟全新的治疗思路。

高可塑性细胞状态（HPCS）是体内细胞状态转换的中枢

想象一下，我们的身体组织在受伤后，会启动一套精密的修复程序。此时，局部的一些细胞会暂时进入一种“高度可塑”或“超级干细胞”状态，它们比普通干细胞更“多才多艺”，能快速分化出多种所需细胞类型来愈合伤口。这本是生命体精妙的自我保护机制。然而，癌细胞却狡猾地“盗用”了这套本该只在损伤修复时才激活的程序。问题就在于，癌细胞借用了这些通常只对干细胞开放的程序。

【12】Nature：遗传“发条”走快走慢？科学家揭秘女性孕期流产的隐藏基因密码

doi：10.1038/s41586-025-09964-2

当一对夫妇满怀期待地迎接新生命时，可能很少有人意识到：从受孕到顺利诞生，人类胚胎其实经历了一场极其严苛的“自然选择”。据统计，人类成功活产的概率甚至不足一半—绝大多数胚胎在早期就已悄悄停止发育，而其中最主要的原因，就是染色体数目异常（非整倍体）。长期以来，科学界已知这与母亲年龄密切相关，但除此之外，是否还存在由基因决定的“先天易感性”？

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Common variation in meiosis genes shapes human recombination and aneuploidy”的研究报告中，来自约翰霍普金斯大学等机构的科学家们通过研究首次在人类身上系统揭示了那些隐藏在DNA深处、影响女性卵子染色体稳定性的常见遗传变异，为理解“为何怀孕失败如此普遍”提供了前所未有的分子视角。

人类正常体细胞拥有23对染色体，而精子和卵子需要通过一种特殊的细胞分裂——减数分裂—将染色体数目减半，形成单倍体配子。当卵子与精子结合，染色体重新配对，恢复为二倍体，新生命由此开始。然而，减数分裂是一个极其精密且易出错的过程，尤其是在女性中。女性卵母细胞的减数分裂早在胎儿时期就已开始并暂停，直到排卵前夕才恢复。这意味着卵子的染色体“发条”需要稳定地“暂停”数十年。在这漫长的等待中，确保染色体正确配对、交换并牢固粘连的“分子胶水”（粘连蛋白）若出现老化或先天不足，便容易导致染色体过早分离或错误分配，形成染色体数目异常的卵子。

【13】Nature：幼儿园也是“菌群社交场”？科学家发现，宝宝的肠道菌友竟有一半来自小伙伴

doi：10.1038/s41586-025-09983-z

提到婴儿肠道菌群的建立，我们过去总认为这主要归功于妈妈—从分娩过程到母乳喂养，母亲是宝宝最初的“菌群供应商”。然而，最新科学研究揭示了一个有趣的事实：宝宝的肠道菌群不仅来自家庭，更来自他们人生第一场“社交活动”—幼儿园！肠道菌群被称为人体的“第二基因组”，与免疫发育、代谢健康甚至情绪行为密切相关。近年来，多项流行病学研究指出，早期菌群结构异常与儿童过敏、哮喘、肥胖等疾病风险上升有关。因此，理解婴儿期菌群如何建立，不仅是科学问题，更是关乎下一代健康的公共卫生议题。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Baby-to-baby strain transmission shapes the developing gut microbiome”的研究报告中，来自意大利特伦托大学等机构的科学家们通过研究首次将目光投向了“幼儿园”这个被忽视的微生物交换“热点”，为我们揭开了婴儿肠道菌群“社会化”传播的生动图景。

“微触-婴儿研究”（microTOUCH-baby study）及入学前后物种水平的微生物组构成变化

这项研究中，研究人员跟踪调查了134名参与者，包括41名4-15个月大、刚进入幼儿园的婴儿，以及他们的家人、老师和幼儿园工作人员。在2022年9月至2023年7月整整一学年中，研究人员收集了超过1000份粪便样本，通过高通量测序与自主研发的计算分析方法，精确追踪了细菌菌株在人与人之间的传播路径。（生物谷Bioon.com）

生物谷更多精彩盘点！敬请期待！