心血管疾病是严重危害人类健康的头号杀手。据统计,全球每年约有1700万人死于心血管疾病;在中国每年约有300万人死于心血管疾病，占总死亡原因的41%，而且其死亡率逐年增加。动脉粥样硬化是心血管疾病的病理基础。此类疾病的成因是多因素、多阶段、多基因相互作用的结果，当环境因素作用于机体时，引起生理、生化、氧化应激、炎性反应和免疫应答等反应，这些反应是机体积极的、重要的防御反应，然而如果机体产生过低或过强的反应，就可能对机体不利，就会出现各种早期健康损害。随着对早期健康损害研究和认识的深入，许多早期健康损害的指标可作为疾病或预防、临床的参考指标。如果采取积极的、正确的健康监护等二级预防措施，其早期健康损害则大多恢复为健康，反之，则发展为疾病。因此，对环境因素所致早期健康损害进行定期检测、制定科学预防策略具有重要的战略意义。来自深圳市疾控中心，中山大学公共卫生学院的研究人员发表了题为“Inhibition of S-adenosylhomocysteine Hydrolase Induces Endothelial Dysfunction via Epigenetic Regulation of p66shc-mediated Oxidative Stress Pathway”的文章，首次从分子水平阐明表遗传调控p66shc表达诱导氧化应激损伤血管内皮功能，阐明了SAH水平升高在内皮功能损伤中的作用及分子机制，为探索心血管疾病新的危险因素和动脉粥样硬化的防治提供新的实验依据和理论基础。这一研究成果公布在国际心血管领域高水平期刊Circulation上，文章的通讯作者分别为深圳市疾病预防控制中心分子流行病学重点实验室主任柯跃斌教授和中山大学公共卫生学院前院长凌文华教授。作者为肖云军博士。动脉粥样硬化的危险因素有很多，大量的研究报道认为血浆同型半胱氨酸水平的升高是动脉粥样硬化和心血管疾病的独立危险因素。之前的研究表明同型半胱氨酸（Hcy）的代谢前体S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)水平升高也是增加动脉粥样硬化和心血管疾病风险的危险因素。但是SAH对动脉粥样硬化早期启动事件内皮功能损伤的影响及机制并不清楚。在新研究中，研究人员通过采用药物抑制剂和分子遗传手段下调SAH水解酶(SAHH)的表达升高血浆SAH水平，这个过程通过表遗传调控p66shc表达，p66Shc是调控氧化应激的关键蛋白，诱导氧化应激损伤内皮功能。研究人员通过人群和一系列的动物细胞实验初步阐明了SAH与心血管疾病（CVD）之间的关系以及SAH对动脉粥样硬化（AS）形成的影响和机制，首次提出SAH可能CVD一个新的危险因素及AS形成的真正病因，对蛋氨酸代谢导致CVD的理论基础具有重要的科学贡献，针对高SAH水平寻找有效的干预措施降低SAH水平，或针对SAH代谢关键酶以SAH在AS形成中的作用靶点，开发药物减轻AS的严重程度。进一步研究究发现SAHH抑制通过降低DNA甲基转移酶1(DNMT1)表达及活性降低p66shc启动子甲基化从而激活p66shc的表达。这项研究阐明了SAH水平升高在内皮功能损伤中的作用及分子机制，为心血管疾病的早期预防提供了新思路，对减轻人群心血管疾病死亡的风险也有重要的应用价值。

在一系列的基因组编辑工具中，CRISPR/Cas9系统因简单易用而广受人们欢迎。尽管这是一种强大的工具，但基因组编辑实验的实际效果会受到各种参数和生物学因素的影响。为此，比利时布鲁塞尔自由大学的研究人员在新一期的《BioTechniques》上提出了优化CRISPR/Cas9实验的指南和工具。目标位点的选择研究人员认为，认真确定目标位置是至关重要的。对于许多应用而言，功能丧失（loss-of-function）分析必不可少。常规的策略是利用sgRNA将Cas9核酸酶引导到蛋白质编码基因的N端外显子。在Cas9核酸酶的作用下，通过容易出错的非同源末端连接（NHEJ）来修复双链断裂，从而引入移码突变和提前终止密码子。CRISPR诱导突变的高效率让基因敲除变得很轻松。然而，在靶向细胞必需的基因时，这却成了一个问题。之前，两项不同的全基因组CRISPR筛选已经确定人类基因组中大约有2000个必需基因。最近，Lenoir等人发布了一个数据库，可以从中搜索到不同人体组织中的必需基因。因此，在研究功能丧失时，RNAi或CRISPRi已成为有效的替代研究方法，它们的效果可通过转录组水平的分析来直接评估。同时，诱导型的CRISPR工具实现了时间严格控制的基因组编辑。作者还建议仔细评估目标区域的遗传多态性，因为它可能对CRISPR/Cas9的效果产生相当大的影响。尽管sgRNA与目标序列之间允许存在五个以内的碱基错配，但PAM及其附近序列对序列一致型有着更严格的要求。在选择sgRNA时，应当验证PAM和sgRNA结合位点是否存在SNP，因为这会影响Cas9的结合和切割。值得注意的是，实验室中常用细胞系的DNA序列可能不完全对应于基因组数据库中的序列。在设计sgRNA之前，对目标位点进行测序可解决这一潜在的问题。细胞系倍性也是需要考虑的因素。许多癌细胞系携带四条或更多的染色体拷贝。完全敲除需要在目标基因的所有拷贝上引入突变。在产生突变克隆细胞系时，强烈建议对目标基因座进行测序，以确认纯合性敲除。此外，染色质的状态也大大影响Cas9结合和核酸酶活性。核小体的定位直接阻碍Cas9在体内和体外的结合和切割。染色质高级结构也会影响Cas9结合和酶活。一些研究表明Cas9切割效率与开放染色质呈正相关。虽然一些基因编辑应用程序可以选择易于切割的目标，但这种做法显然不适用于基因修复及其他的治疗应用。模式生物的基因靶向为人们带来了更多的挑战，因为染色质景观在不断变化，以确保早期发育过程中的生长和分化。作者认为，转录组图谱（RNA-Seq）和染色质开放性图谱（ATAC-Seq和ChIP-Seq）是很有用的资源，可以预测sgRNA的效率。全基因组小鼠（Brie）和人类（ Brunello）文库的发表极大地促进了小鼠和人类细胞的基因编辑。导入方法将CRISPR/Cas9组分导入细胞通常是利用DNA导入系统来实现的，比如将编码Cas9和sgRNA的质粒转染到细胞内。病毒颗粒的转导也是一种常用方法，往往比质粒转染更有效，适用于包括原代细胞在内的许多种细胞。质粒转染和病毒转导分别实现了Cas9的瞬时表达和久表达。当然，Cas9的长时间表达会导致脱靶事件的积累。因此，人们试图控制Cas9和sgRNA的表达时间，以便降低脱靶效应。研究发现，强力霉素（doxycycline）诱导的启动子可实现Cas9的瞬时表达，并且与慢病毒载体兼容。若担心质粒整合的问题，可以使用Cas9/sgRNA核糖核蛋白（RNP）复合物来实现基因编辑。Cas9 RNP复合物可自行制备，或从各个供应商处购买。RNP复合物的导入方法也有很多种，比如脂质体转染、电穿孔、显微注射等。对于植物细胞而言，用基因枪导入Cas9 RNP复合物或编码Cas9和sgRNA的质粒似乎是一种不错的方法。研究发现，RNP复合物在导入12至24小时内切割染色体DNA，而基因编辑的频率在1天后到达平台期。若采用质粒来表达Cas9和sgRNA，在导入3天后才能达到相同的基因编辑水平。此外，Cas9蛋白在24至48小时内迅速降解，而质粒可连续表达几天。因此，RNP复合物的使用可减少脱靶效应。RNP复合物的另一个优点是适用于各种模式生物和细胞类型。研究发现，对体内环境而言，Cas9/sgRNA RNP复合物的功能优于其他导入方法。以斑马鱼研究为例，人们将编码Cas9的mRNA或Cas9蛋白连同sgRNA一起显微注射到受精胚胎中进行诱变。与编码Cas9的mRNA相比，RNP复合物在显微注射后立即起作用。若是导入mRNA，还要考虑密码子优化的问题。在利用慢病毒或质粒导入Cas9和sgRNA时，通常利用抗性标记（潮霉素或嘌呤霉素）或报告基因（GFP）来分离成功转导或转染的细胞。在转染RNP复合物时可使用替代报告基因（surrogate reporter）。荧光形式的Cas9（比如Cas9-GFP或Cas9-Cy3）可用来分选RNP转染的细胞。向导RNA的效率和特异性对于同一基因而言，不同sgRNA的表现也许千差万别。目前有许多生物信息学工具可用来设计sgRNA，其中一些工具可对sgRNA进行打分。不过，没有一种工具可以保证sgRNA的效果，因此在可能的情况下，尽量测试多个sgRNA，并利用核酸内切酶切割实验来鉴定sgRNA在体外的切割效果。当然，这不能保证体内有效性，因为还取决于染色质开放性。Cas9的靶向特异性取决于20 nt的sgRNA向导序列以及基因组中与目标序列相邻的PAM的存在。值得注意的是，将sgRNA向导序列缩短至17 nt，可明显提高靶向特异性。许多在线工具可以辅助sgRNA的设计，但预测效果和实际效果往往有很大差异，因为光凭序列同源性不能完全预测脱靶位点。理论上来说，对编辑前后的细胞进行全基因组测序（WGS）分析可无偏向地检测脱靶。不过，WGS本身也面临挑战，可能不适用于脱靶突变的检测。尽管测序成本不断下降，但人们需要一定程度的生物信息学知识来检测小的插入缺失，并将信号和噪声区分开。此外，克隆扩增期间也可能出现许多自发的新突变，无法与脱靶效应区分。为了克服这些限制，人们最近开发了几种方法来检测基因组中Cas9的脱靶活性，比如BLESS（标记DSB后富集和测序）、HTGTS（高通量的全基因组易位测序）、GUIDE-Seq（通过测序实现全基因组内DSB的无偏向鉴定）、Digenome-Seq（体外Cas9消化的WGS）、IDLV（利用整合酶缺陷型慢病毒载体检测脱靶）以及最近的SITE-Seq（鉴定DNA切割位点的生化方法）和CIRCLE-Seq（体外鉴定脱靶突变的方法）等。染色质免疫沉淀（ChIP）是研究蛋白质-DNA相互作用的技术。因此，您可以通过ChIP-qPCR来评估dCas9在目标区域的特异性富集，同时还可以将这种方法扩展到ChIP-Seq，实现无偏向的脱靶位点分析。作者认为，基于dCas9的ChIP-PCR/Seq是一种强大的方法，能够快速经济地评估几条sgRNA。不过，没有一种方法能保证完全覆盖脱靶位点，因此理想的方案是结合使用多种方法。展望未来作者认为，若要将Cas9应用于基因治疗，必须要解决几个问题。首先，Cas9核酸酶通常来源于常见的人类病原体。最近的报道称人群对SpCas9和SaCas9已经有免疫力。如何控制Cas9引起的免疫应答，这是一个问题。其次，另一个限制是Cas9比较大，无法包装到腺相关病毒载体中，可以考虑Cas9核酸酶家族的其他成员，比如Cas12a（Cpf1）。此外，Cas13a和CasRx也为基于RNA编辑的新疗法铺平了道路。

一样的数据，不一样的结果。贝勒医学院和贝勒遗传学公司（Baylor Genetics）领导的研究团队对六年前测序的临床外显子组结果进行重新分析，发现诊断率几乎提高了一倍。研究人员首先分析了250名个体的外显子组测序结果，这些人曾于2011-2012年期间在贝勒医学院的认证实验室进行测序。之后，他们再将分析扩展到另外2,000个病例，他们是在2012-2013年期间测序的。对于每个队列，研究人员发现通过手动或者半自动的重新分析，分子诊断率有了明显增加。他们之后对近二十家医疗保健供应商进行调查，了解如何向患者传达新的诊断结果，以及重新分析的后果如何。这项结果近日发表在《新英格兰医学杂志》上。贝勒医学院分子和人类遗传学系刘鹏飞（Pengfei Liu，音译）及其同事认为，有必要对医生和患者进行教育，让他们认识到分子解释是不断发展的。他们表示：“定期且经济的重新分析可能让患者及其家庭和医生受益。”在初步分析中，研究人员手动重新分析了250个病例，将分子诊断率提高到近47%，而在首次评估这些外显子组数据时诊断率不到25%。利用这些数据，他们设计了一种基因优先级排序方法，随后对另一组更大的外显子组数据进行半自动化分析。对于这组2,000个病例，研究人员发现分子诊断率略有上升，从最初的25%上升至这一次的近37%。“考虑到任务太重，我们并没有对第二个队列的外显子组序列进行手动分析，”研究人员解释说。“导致两个队列的整体诊断率出现差异的潜在因素包括孟德尔疾病患者的比例不同，以及手动分析和半自动分析之间的敏感性差异。”对于64名在此过程中获得新诊断结果的患者，研究人员联系了他们的医疗保健供应商。超过一半的供应商（66%）进行了回复。在23家医疗保健供应商中，13家指出订购医生希望收到重新分析的结果，另外10家供应商则建议，应将重新分析的结果告知患者护理团队中的所有医生。调查结果显示，大约四分之三的患者在重新分析后再次进行了遗传咨询。对于这64名患者，随着外显子组内新的分子诊断线索出炉，17名患者的临床管理方案发生了变化

6月20日在Cell杂志上发表的两篇论文分别表明埃及果蝠和小鼠可以在社交活动中会“同步”脑电波。之前的研究表明人类对话时，双方大脑中的神经活动会同步，这是由于一个人从另一个人获取社交线索，并基于这些线索调节他们自己的行为。这些研究现在表明，当动物参与自然的社会交流中，也会发生类似的事情。其中一篇论文的作者，加州大学伯克利分校生物工程系的Michael Yartsev表示，“动物模型对于在人体通常无法研究的水平上分析大脑现象非常重要。由于果蝠是一种群居性动物，自然生活在高度复杂的社会环境中，因此它们是解决社会行为及其潜在神经机制的重要科学问题的绝佳模式。”另外一篇论文的作者，加州大学洛杉矶分校生物化学与神经生物学系的Weizhe Hong则认为，“如果你认为大脑就像一个黑盒子，它接收输入，提供输出作为回应，那么研究社交互动就像试图理解一个盒子的输出如何为另一个盒子提供输入，以及这两个盒子如何一起工作，创造一个循环的。我们对小鼠中的研究使我们能够在这些黑匣子内部进行观察，更好地了解它们的内部机器。”以前针对人体神经活动在社交互动过程中是如何变得同步的研究，是通过包括fMRI和EEG在内的技术，这些技术以相对粗略的空间和时间分辨率观察大脑活动。这些研究发现，当两个人互动时，他们大脑中的结构会同时解码，并响应来自另一个人的信号。新研究在人体难以获得的细节水平上观察神经活动，探索这种现象背后的详细神经机制。伯克利分校的团队通过各种自然社交互动（例如梳理，交配和战斗）监控果蝠，他们利用高速摄影机每次约100分钟拍摄，仔细描述了它们的特定行为和相互作用。研究人员采用了一种称为无线电生理学（ wireless electrophysiology，生物通注）的技术，同时记录蝙蝠前额皮质中大脑活动的各种神经信号，从大脑振荡到个体神经元和局部神经群。他们观察到不同蝙蝠的大脑变得高度相关，并且这种相关性在大脑振荡的高频范围内最为明显。此外，个体蝙蝠的大脑之间的相关性延伸到多个社会交互的时间尺度，从几秒到几小时不等。值得注意的是，通过观察相关程度，他们可以预测蝙蝠是否会发起社交互动。洛杉矶分校的团队采取了不同的策略：他们使用一种称为微型内窥镜（miniaturized microendoscope，生物通注）的设备来监测社交场合中小鼠的大脑活动。这些仅重2克的微型装置安装在小鼠身上，让研究人员可以同时监测两只动物的数百个神经元的活动。他们发现小鼠在自然社交互动中也表现出大脑间的相关性，动物之间可以自由地相互作用。此外，对数以千计的单个神经元的分析，研究人员对动物的决策过程有了新的理解，并且揭示了不同的神经元组合出现了间脑相关性，这些神经元编码了个体自己的行为和社会伙伴的行为。社交互动通常伴有社会层级的出现，通过在竞争性社交互动中对两只小鼠进行成像，研究人员发现优势动物的行为比下属动物的行为更加强烈地同步。值得注意的是，他们还发现两个大脑之间的相关程度可以预测小鼠对彼此行为的反应，以及它们之间发展的支配关系。“自然社会互动是复杂的，”文章一作，Wujie Zhang说，“为了理解神经层面的现实社会互动，接受这种复杂性非常重要。”“我们知道人类的许多精神疾病都会改变社会交往，包括自闭症谱系障碍和精神分裂症，开发一种可遗传易处理的模型系统，开辟了探索这些患者为何出现同步被破坏的新途径，并提供了可能干预的新信息。”

每年心脏病发作的患者不计其数，由于心肌细胞不能再生，心脏病发作后，许多心肌细胞会不可逆地受损，永久变成瘢痕组织细胞，严重影响心脏功能。但是，如果科学家能够将这些被称为成纤维细胞的瘢痕组织细胞重新编程为健康心肌细胞，那对于心脏病患者来说意义重大。此前，一些科学家门通过实验室实验和小鼠实验在这方面取得了很多进展，但人类心脏重编程仍然是一个巨大的挑战。近日北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员首次开发出一种稳定，可重复的平台，可将人成纤维细胞重编程为心肌细胞。他们通过利用最新的单细胞技术和数学模拟，制定了一个高分辨率的分子路线图，指导精确有效的重编程。这一研究成果公布在6月20日的Cell Stem Cell杂志上，由北卡罗来纳大学教堂山分校McAllister心脏研究所钱丽（Li Qian）博士领导完成。钱博士一直致力于人类患者的心脏重编程研究，她表示，“我们相信，将生物实验与单细胞基因组分析相结合的跨学科方法，能激发未来关于理解人类心肌细胞性质的关键步骤，并将这些知识转化为再生疗法。”这一研究组在人类心脏成纤维细胞中加入了三种基因：Mef2c，Gata4和Tbx5的混合物，其剂量经过特殊的优化。为了提高效率，他们筛选了一系列补充因子，从中鉴定了MIR-133，MIR-133这是一种小RNA分子，当把它加入到三基因混合物时，就能将人心脏成纤维细胞重编程为心肌细胞，效率高达40％至60％。之后，他们希望能解答这种细胞是如何转化为心肌细胞的分子机制。为此，研究人员研究了重编程过程中各个细胞的分子变化，这样他们找到了重编程过程中的一个关键点，也就是细胞必须“决定”编程心肌细胞，还是回归到它们之前成纤维细胞命运之间的关键点。一旦这个过程开始了，就会有一系列的信号分子和蛋白质让细胞进入到不同的分子途径上，这决定了它们分化的细胞类型。此外，研究人员还创建了一种独特的细胞命运指数，定量评估重编程的进展。利用该指数，研究人员发现人类心脏重编程的进展速度比先前描述的小鼠重编程慢得多，这揭示了物种和重编程条件之间的关键差异。“你可以把这个细胞重编程过程想象成谷歌上的地图路线，”钱博士说，“起始的疤痕形成成纤维细胞，就像汽车寻找合适的GPS指令，我们的研究工作发现了路障，错误的出口斜坡和加油站，也就是遗传因子，可以让成纤维细胞到达我们想要的目的地。我们新开发的细胞命运指数就像仪表板上的仪表一样，可以预测目的地的距离。”这项工作阐明了之前从未发现过的人类心脏重编程特征，并提供了新的研究工具，有助于更好地了解细胞命运变化，以及人体内重编程的过程。“我们的单细胞途径和新算法当然可以用于研究其他生物过程，包括细胞的分化，去分化或药物反应。”钱博士补充道，“这种研究方法并不局限于心脏，但作为世界头号的心脏病，依然是我们实验室的主要焦点。”

以前，科学家们利用传统意义上的光，X射线和电子显微技术来观察组织和细胞。今天，科学家们可以在整个大脑中追踪线状的神经纤维，甚至可以看到心脏还在砰砰跳动的活体小鼠胚胎。但是这些显微镜无法看到：在基因组水平的细胞中发生了什么？为此，一组研究人员发明了一种非传统的成像方法，他们将其称为“DNA显微镜（DNA microscopy，生物通注）”，研究人员利用这种技术确定了分子在样品中的相对位置，而不用于依赖光或任何类型的光学器件。这项新发明公布在6月20日的Cell杂志上，由霍华德休斯医学研究所（HHMI）的张锋研究员，Aviv Regev研究员领导完成。文章一作，霍华德休斯医学研究所的生物物理学家Joshua Weinstein表示，通过DNA显微镜，科学家们可以构建细胞图像，积累大量的基因组信息。 “这为我们提供了另一层我们之前无法看到的生物学。”“这是一种全新的显微镜类别，”Regev说，这不仅仅是一种新技术，而且开创了新的领域，带来了之前我们从而想到过的事情。传统技术到目前为止，显微镜分为两大类。第一类是基于光学，比如光学显微镜就可以追溯到17世纪，依靠可见光来照亮样品。科学家们已经对这种方法感到不满，因此创造了超越可见光谱的技术，这些电子显微镜，荧光显微镜等都基于样品发射光子或电子的原理。第二类是基于在显微镜定义下的位置解剖样品，然后，计算机程序将每个解剖的片段拼接成完整样本的完整图片。光学成像可以提供亚细胞结构和行为的复杂成像；基于解剖的显微镜可以为科学家提供遗传信息。而这篇文章的研究人员想要发明一种一石二鸟的方法，一次性完成所有这些任务：拍摄细胞位置的图片，并拼出驱动它的特定基因序列。这种组合对于研究遗传多样性细胞的科学家来说非常重要。 免疫系统就是一个很好的例子。免疫细胞基因可以变化为单个DNA字母。每种变异都可以引发细胞产生的抗体类型的显著变化。当组织内细胞发生变化，也可以改变抗体的产生。如果只能完成其中一项，那就只能得到部分图片。工作原理捕获一个完整的细胞图片并不需要昂贵的显微镜或许多花哨的设备。最开始你只需要一个标本和一个移液器。对于这项技术来说，研究人员首先将实验室中培养的细胞固定在反应室中。然后，他们添加了各种各样的DNA条形码，它们“挂在”RNA分子上，给每个分子一个独特的标签。接下来，研究人员利用化学反应来制作每个标记分子的副本，形成一个从每个分子的原始位置扩展出来的不断增长的分子堆。“可以把每一个分子想象成一个向外发送信号的无线电塔，”Weinstein说。最终，标记的分子与其他标记的分子碰撞，迫使它们成对连接在一起。彼此靠近的分子更容易碰撞，产生更多的DNA对。DNA测序仪可以拼出样品中每个分子的字母，这需要长达30个小时的时间。之后通过研究人员创建的算法解码数据，在最新研究中，研究人员获得了来自每个原始样本大约5000万个基因序列的DNA数据，然后将原始数据转换为图像。“这样就能基本上完全重建你在光学显微镜下看到的东西，”Weinstein说。这两种方法是互补的。 光学显微镜可以很好地看到样品中分布不密集的分子，DNA显微镜在分子密集时也能看清楚，甚至是堆积在一起的分子。研究人员认为，未来有一天DNA显微镜可以让科学家加速免疫疗法治疗的发展，帮助患者免疫系统对抗癌症。 这种方法可能潜在地识别出最适合靶向特定癌细胞的免疫细胞。张锋表示，每个细胞都有独特的DNA字母或基因型组成。 “DNA显微镜通过直接从被研究的分子中捕获信息，开辟了一种将基因型与表型联系起来的新方法。”Regev补充说，这类显微镜的可能性是开放的。 “我们希望它能激发想象力——人们都会受到之前从未想到过的伟大创意的启发。”

阿尔兹海默症（AD）属于中枢神经系统退行性疾病，除了散发型AD(sAD)外，已知APP、PSEN1和PSEN2等基因的突变会引发家族型AD(fAD)。AD的主要病理特点是细胞内由过度磷酸化的Tau蛋白异常聚集引起的神经原纤维缠结的形成和Aβ(白-amyloid peptides)多肽为核心的老年斑在前脑基底、大脑皮层和海马体中的沉积。在阿尔兹海默症相关研究中，研究者可以通过直接向小鼠和大鼠脑内注射毒性Aβ多肽或使用东莨菪碱等化合物损伤胆碱能神经元来模拟阿尔兹海默症病症。通过手术或药物处理的损伤模型操作简单，造模时间短，但个体差异较大。表达人类APP突变体(K670N/M671L、V717I、V717F和D23N系)， PSEN1(PS1系)和PSEN2(PS2系)突变体的小鼠均表现出渐进的、早发型的痴呆症状，但都缺乏神经元纤维缠结的形成。目前，已有成熟的双转基因APP/PS小鼠和三转基因3×Tg小鼠系(包含人类APP、PS1突变和Tau突变)模型用于AD研究。5×FAD小鼠系是结合三个人类APP突变体和两个PS1突变建立起来的，该小鼠模型更早地出现淀粉样病变、认知障碍及神经元损失。这些多转基因小鼠较单转基因小鼠的病理表现与阿尔兹海默症更相似，具有更高的应用前景。不过这些模型难以评估一些新发现的基因突变是否对AD的发生发展有影响。有研究将上万个AD患者的DNA信息与其他没有患病的老年人进行比较，从而筛选出可能与AD发病相关的基因；一些研究通过外显子测序发现一些与AD相关的突变位点。如进一步验证这些新基因或新突变是否是会导致AD发病，就需要应用相关基因敲除、敲入或条件性敲除小鼠模型。如何利用动物模型探究Nestin在神经发育过程中的作用机制动物体早期发育过程中，中枢神经系统发育是一个重要事件。Nestin是一种中间丝蛋白，它在哺乳动物神经前体细胞中高表达，已被广泛用作神经前体细胞的标志分子。因此，nestin的表达情况对分析神经系统的进化具有重要作用，同时也可以作为神经系统病变和损伤的快速敏感诊断指标之一。在成体组织中，nestin只在部分具有分化潜能的细胞中表达，如在皮肤、心血管再生过程中表达增高。此外，nestin在多种肿瘤组织中表达增加，蛋白表达量与肿瘤的恶性程度成正相关，因此nestin对研究神经系统病变与肿瘤相关疾病具有重要的意义。Nestin基因敲除小鼠的相关研究表明：nestin+/-基因型的杂合子小鼠中，虽然nestin的表达量大幅减少，但并不引起可见的表型。说明nestin的表达量可能并不影响小鼠的发育和生存。但纯合子小鼠，nestin-/-基因型的小鼠在胚胎发育过程中神经管发育缺陷并致死。这说明Nestin缺失可引起神经管细胞大量凋亡，且导致凋亡的作用和nestin的细胞骨架功能无关。众多研究表明，Nestin表达模式特别：其一般表达于分化未成熟的细胞，细胞分化成熟后其表达下降直至不表达。Nestin过表达能否维持细胞的增殖状态？发育过程中过表达能否影响细胞的正常凋亡过程? Nestin表达部位也特别：一般情况下，nestin表达于细胞质内，但有些细胞又表达于核上。说明nestin可能与DNA或者核蛋白有相互作用，通过影响染色体的形态或者结构来影响其它基因的表达。但Nestin完全性基因敲除小鼠胚胎早期(E10.5)致死限制了对Nestin在干细胞增殖分化作用机制的深入研究。因此，可通过建立Nestin条件基因敲除小鼠模型或过表达小鼠模型，在神经发育不同阶段阶段灭活/增多Nestin基因，在整体、细胞、分子水平观察nestin缺失/增多对组织器官形成、发育、功能的影响，研究Nestin与神经干/祖细胞增殖、分化、凋亡、迁移的关系。这不仅有助于阐明Nestin在神经发育过程中的作用机制，也为探讨Nestin在其它组织器官（如毛囊、新生血管等）干/祖细胞中的作用机制奠定坚实的基础。无论您的研究是涉及到Nestin，还是其它细胞过程中的因子，赛业生物都可为您定制相关基因敲除、敲入或条件性敲除小鼠模型，助力您的研究取得突破性进展。

你的器官有多老？近期一项有关细胞衰老的研究让科学家惊讶，因为有些器官既包含老细胞，又包含新细胞；而有些器官中的细胞与神经元一样老。神经元通常被认为是体内年龄最长的细胞，因为它们会伴随我们一辈子。不过，近日发表在《Cell Metabolism》杂志上的一项新研究发现，小鼠肝脏、胰腺和大脑中含有一些与神经元同样年长的细胞。作者、索尔克研究所的Rafael Arrojo e Drigo表示：“人们普遍认为神经元很年长，而体内的其他细胞相对年轻，并且在人们的一生当中不断再生。于是，我们就想看看其他器官是否也有与神经元一样年长的细胞。”在此，他们利用电子同位素标记和多同位素成像质谱-电子显微镜（MIMS-EM）来观察幼龄和老龄小鼠大脑、肝脏和胰腺中的细胞和蛋白质。让人们惊讶的是，血管内壁上的内皮细胞也与神经元的年龄相仿，表明一部分非神经细胞在一生中也不会再生。神经元是处于相对静止状态的细胞，在一生当中，它们不会积极分裂，也不会被替换。因此，研究人员利用神经元的年龄作为研究的“年龄基线”，以比较其他非分裂细胞的年龄。此外，研究人员还发现了“年龄镶嵌现象（age mosaicism）”，也就是说不同年龄的细胞紧密排列在一个组织或器官中。最明显的例子是胰腺的Langerhans胰岛。其中，生成胰岛素的β细胞相对年轻，因为它们不断复制；相比之下，δ细胞就非常老，根本没有复制。同样，他们也在小鼠的肝脏中观察到“年龄镶嵌现象”。这个结果很让人意外，因为其他研究已经证明了成年人的肝脏具有再生能力，故研究人员一开始假设肝脏中只能发现相对年轻的细胞。这种“年龄镶嵌现象”的概念也可以延伸到分子水平。研究人员发现，在一些非分裂细胞内，蛋白质复合物的年龄也是各不相同的。通讯作者、索尔克研究所的副总裁Martin Hetzer评论道：“（这些结果）表明细胞的复杂程度比我们之前想象的要大得多，并且也会影响我们判断器官的衰老，如大脑、心脏和胰腺。”“确定成年生物体内细胞和亚细胞结构的年龄，有助于人们了解细胞维持和修复机制，以及成年期积累的变化对健康和疾病的影响。我们的最终目标是利用这些机制来预防或延迟与年龄相关的器官衰老，”Hetzer补充道

目前超过四分之三的基因组数据来自欧洲人后裔，其他种族群体的研究得不充分。为了解决这个问题，来自西奈山伊坎医学院，Fred Hutchinson癌症研究中心等处的研究人员分析了近50,000名非欧洲人的基因组，希望能最大程度的发现基因，减少临床差异性。这一研究发现公布在6月19日的Nature杂志上。这项研究揭示了少数民族人群中基因与疾病之间近1500种联系。作者认为这项研究非常重要，因为种群间基因突变可能存在差异，比如导致糖尿病等慢性疾病的基因突变在所有种族中可能并不相同。遗传关联研究寻找导致疾病的基因组或基因组区域，但迄今为止大多数全基因组关联研究都集中在欧洲血统群体上。事实上，遗传结构在种族和种族多样化的群体中存在差异，因此从有限的样本中得出普遍的结论可能会产生误导甚至危险，从而加剧了临床治疗的差异。“之前的论文也曾指出在全基因组研究中需要多种族多样性，但是我们的研究是第一个使用对少数群体遗传样本进行详细分析，明确界定问题范围的研究，”文章作者，Fred Hutch癌症研究所Christopher Carlson说。为此，这一研究组完成了这项被称为PAGE（Population Architecture using Genomics and Epidemiology，基因组学和流行病学人口结构，生物通注）研究，研究评估了来自美国的49,839名非欧洲人的26种临床和行为特征的遗传关联，包括肥胖，生活方式风险和心脏代谢特征，如体重指数，每天吸烟量，消耗的咖啡量，血压，2型糖尿病等疾病。“到目前为止，已有数百万个基因组被测序，但缺乏种族多样性，”伊坎医学院基因组健康中心主任，医学和遗传学副教授Eimear Kenny博士说，“由于非欧洲基因组数据的可用性有限，现有的临床疗法可能不成比例地进一步扩大了临床治疗的差距。”在这篇文章中，研究人员利用各种分析工具，员创建了一个分析不同人群中遗传关联的蓝图，并确定了27个新的特征变异关联。“通过检查以前代表性不足的人群，我们发现了新的血统特异性关联，进一步加深了我们对特征遗传结构的理解，并强调了在这些研究中纳入不同人群的重要性”。研究人员解释道，PAGE研究中的受试者不是离散的人群，而是基于遗传祖先的连续统一体上，因此结果表明，祖先特异性的发现可能在共有遗传祖先的群体之间转移。例如，研究人员在一些西班牙裔/拉丁美洲人中发现了最近在非裔美国人中报道的一种遗传关联，这种联系是非洲共同的血统。“除此之外，这种特定的遗传变异可以通过倾斜葡萄糖测试的结果来增加2型糖尿病并发症的风险。这一发现表明这些类型的不同的人群基因组研究可以帮助平衡临床实践环境和扩大精确医疗的范畴，”文章作者，Charles Kooperberg博士说。

比利时VIB-KU Leuven微生物学中心教授Jeroen Raes于2012年成立了Flemish Gut Flora计划，旨在确定健康相关肠道微生物群的普遍界限，对3000多名健康志愿者的粪便样本进行了测序。最近，他们在《Nature Microbiology》发表文章，描述了缺乏某些抗炎细菌的B2肠型在多诊断中的高患病率研究。比较微生物组炎症性肠病（IBD）是以肠道慢性炎症为特征的几种疾病，包括溃疡性结肠炎和克罗恩病。原发性硬化性胆管炎（PSC）是一种慢性肝病，伴有胆管炎症和结疤，也常伴有IBD。在新研究中，VIB-KU-Leuven的科学家描述了IBD和PSC患者的微生物组分。Jeroen Raes教授说：“多年来，世界各地的许多研究小组都试图描述与疾病相关的微生物群变化。尤其是IBD更是微生物学研究的热点。我们的研究在三个方面不同于以往。首先，我们比较了来自Flemish Gut Flora计划目录中超过3000名健康志愿者的微生物群。第二，在我们的分析中，我们不仅观察了粪便样本中不同细菌的百分比，还使用了一种新技术来量化它们的丰度。第三，我们修正了我们的研究结果中的一些因素，如松散的粪便等等这些因素在所研究的疾病中都很常见，但实际上它们会影响微生物组分析的结果。”疾病的微生物指纹结合科学家在定量微生物群分析方面的独特专业知识和他们对健康相关微生物群变异的知识，科学家们发现了一种变异的微生物群结构——也被称为肠型——在患者群中具有很高的患病率。虽然13%的健康志愿者中也观察到了这种肠型，但PSC和IBD患者的患病率更高，在38%到78%之间。参与这项研究胃肠病学家Séverine Vermeire教授解释说：“这种我们称之为B2肠型的异常微生物群结构具有低细菌丰度和生物多样性的特点。它的抗炎细菌，如粪杆菌，明显不足。事实上，我们发现B2型肠炎患者的肠道炎症水平较高。即使在健康人中，这种肠道类型的携带者的总体低级炎症水平也稍高。”肠道炎症、微生物和抑郁症令人惊讶的是，就在几个月前，Raes教授的实验室描述了一种类似的微生物群变化，这种变化与较低的生活质量甚至抑郁有关。Jeroen Raes教授说：“在不同的患者群体中观察到的微生物群落变化似乎有很大的重叠。我们在大约26%的抑郁症患者中检测到了B2型肠型。虽然肠道微生物群已被证明在溃疡性结肠炎和克罗恩病等疾病的发展中发挥作用，但对于抑郁症来说，这一点还不太清楚。然而，我们将在未来的研究中更详细地探讨B2肠型和抑郁症之间的关系。”虽然大约13%的健康人也是B2肠型的携带者，但研究人员强调这不足以过分关注。Jeroen Raes教授：“在这一点上，我们不能根据一个人的肠道类型对疾病易感性或风险做出任何预测。此外，肠道类型不是固定的，可以通过改变饮食来改变。所观察到的疾病与微生物群之间的联系并不意味着肠道细菌确实导致了疾病。许多个人、生活方式和环境因素与B2肠型有关。然而，由于在某些个体中，炎症也是B2的相关因素，我们肯定会进一步研究潜在的因果关系。”

6月10日，国务院公布了《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》，自2019年7月1日起施行。这一《条例》内容包括：一是加大保护力度。国家开展人类遗传资源调查，对重要遗传家系和特定地区人类遗传资源实行申报登记制度。二是促进合理利用。有关部门要统筹规划，合理布局，加强创新体系建设，促进生物科技和产业创新、协调发展。三是加强规范。采集、保藏、利用、对外提供我国人类遗传资源，不得危害我国公众健康、国家安全和社会公共利益。四是优化服务监管。完善相关法律责任。比如为了避免我国人类遗传资源非法外流，《条例》规定外方单位不得在我国境内采集、保藏我国人类遗传资源，不得向境外提供我国人类遗传资源；外方单位需要利用我国人类遗传资源开展科学研究活动的需要采取与我国科研机构、高等学校、医疗机构、企业合作的方式进行；将我国人类遗传资源材料对外提供须取得国务院科学技术行政部门的许可；将人类遗传资源信息对外提供或者开放使用，实行备案并提交信息备份；对于可能影响我国公众健康、国家安全和社会公共利益的，应当通过国务院科学技术行政部门组织的安全审查。违反《条例》规定，买卖人类遗传资源的，由国务院科学技术行政部门责令停止违法行为，没收违法采集、保藏的人类遗传资源和违法所得，处100万元以上1000万元以下罚款，违法所得在100万元以上的，处违法所得5倍以上10倍以下罚款。这一消息传出，引多方关注，Nature，The Scientist纷纷发文，比如来自欧洲生物信息学研究所的遗传学家Paul Flicek表示，中国的法律与其他地区的数据隐私法规一致，例如欧洲的General Data Protection Regulation，后者被违反，受到的罚款更高，高达一家公司年度全球营业额的4％。Flicek说，中国法律是否会对国际研究造成影响，这将取决于其实施方式。 “现在判断将会发生什么还为时过早”。而来自加州理工学院的生物学家Alice Huang表示她对这一消息并不感到惊讶。 “我们发现许多个人和政府都意识到这些类型的信息可以变得非常有价值，因此会更加保护自己的数据，”她说，她还举例了以收集人类基因数据为增长点的23andMe等公司。Huang表示，亚洲此前也曾保留了相关的一些数据，比如流感病毒新株的分离株。她认为“如果你不分享结果，就会放慢科学发展的速度。”

完成第一个人类基因组测序是一项艰巨的工作——耗时13年，全球数百名研究人员耗费了数十亿美元得以完成。但随着技术的进步，这种测序技术已经成为了一种常规实验操作。然而我们对于基因组序列背后的真正含义，也就是每条DNA链中“letters”的顺序如何指导身体的蛋白质成为什么，完成什么样的工作，仍不清楚。现在，来自哈佛医学院的一组研究人员提出了一种新方法，证明可以通过评估实验室制造的基因突变对蛋白质功能的影响，确定基因的三维结构。这一研究发现公布在6月17日 Nature Genetics杂志上，这代表了将序列数据与细胞功能联系起来的重要一步，也是了解基因组作用的重要一步。同时巴塞罗那理工学院的J?rnSchmiedel和Ben Lehner领导的团队也发表了类似的研究结果，两个研究组独立得到了各自的发现，从一个侧面肯定了这种方法的实用性。研究人员利用一种称为深度突变扫描（deep-mutational scanning）的方法，通过高通量测序合成各种基因突变，然后确定突变对蛋白质功能的影响。由此他们发现DNA序列中四种不同蛋白质和一种RNA的功能相互作用，研究人员构建了蛋白质的三维结构，详细分析蛋白质在细胞中的作用。“我们生活在一个结构决定功能的三维世界，”哈佛医学院系统生物学副教授Debora Marks说。“了解蛋白质在细胞内的形状和构象，可以帮助我们预测它们的功能，以及这些结构的变化对细胞功能或功能失常的影响。”Marks说，这一新发现是对疾病和健康中个体蛋白质变化的更深入了解，并且可以为针对蛋白质特定部分的精确药物的开发提供信息。人体内的每种蛋白质都是由20种不同氨基酸组合而成。蛋白质的氨基酸组成非常重要，但这些氨基酸如何三维折叠，交错和相互关联，在确定蛋白质功能和功能障碍方面同样重要。长期以来，研究人员一直依赖X射线晶体学，低温电子显微镜（cryo-EM）或核磁共振成像（NMRI）等方法来确定蛋白质结构。然而，这些方法可能是耗时的并且需要昂贵的，高度专业化的设备。一些蛋白质，例如那些与膜结合的蛋白质，或那些倾向于聚集在一起的蛋白质，例如大脑中的淀粉样蛋白，根本不适合这些可视化技术。为了寻找更好的方法，Marks等人转向了突变文库，他们特别感兴趣的是在同一序列中含有单独氨基酸同时突变的文库，他们希望能找到相互依赖地影响蛋白质功能和健康的突变，这种生物效应被称为epistasis（上位性）。研究人员推断，最强烈的上位性病例通过3-D中氨基酸配偶体之间的直接相互作用来介导。因此，具有足够突变对的扫描中的强上位就可以揭示足够的3-D相互作用，构建完整的3-D结构。研究团队采用了来自人类，酵母和水稻的蛋白质，包括双蛋白质复合物，以及核酶，一种具有酶样功能的RNA。他们将这些库中的信息输入计算机程序，用于生成分子的三维结构。令人惊讶的是，来自这些上位突变的数据足以产生与已建立的方法相似的结构，其物理位置的变化小至1.8埃。Marks指出，这种方法适用于小蛋白质，较大的蛋白质会带来很多挑战。例如，由300个氨基酸组成的蛋白质将具有1600万个可能的突变对序列。虽然序列合成是有效的，而且可能很快就会超过这个限制，但仍然很难创建那么大的库。但是，其他工作表明，运行这种完整数据集不是必需的——只运行一小部分可能的突变组合就能产生了精确的三维结构。该团队表明，在应用简单的规则选择突变体进行合成时，只有原始大小的二十分之一的库可以完成工作。随着技术方法的发展，可能会出现更高效的库的策略，并且可能完全绕过这个挑战。Marks指出，这种方法可以扩展到远远超出他们目前研究的分子类型。他们已经与其他有兴趣学习蛋白质结构的团体合作，进一步分析。“这种方法不能取代X射线晶体学或核磁共振作为衍生三维结构的方法，但它是我们工具箱中的另一个工具，可以更好地理解这些结构，并了解它们的工作原理。”

扁桃仁（巴旦杏仁）是一种老少皆宜的健康食品。不过，最早的野生扁桃仁并不好吃，而且还有毒，因为苦杏仁苷水解会释放出氢氰酸。在扁桃驯化的过程中，它们的味道开始变甜，并深受人们喜爱。于是，研究人员利用基因组学技术来了解其中的秘密。西班牙、丹麦、意大利等国的研究人员近日对扁桃（Prunus dulcis）基因组进行测序，发现一组编码转录因子的基因与扁桃仁的味道有关。他们发现一个转录因子的点突变能够阻止两个细胞色素P450基因的转录，从而使扁桃仁变甜。这项成果于6月14日发表在《Science》杂志上。哥本哈根大学的Lindberg M?ller及其同事在文中写道：“我们报告了扁桃的基因组草图。我们利用序列信息解释了苦味和甜味基因型之间的遗传差异。”M?ller及其同事利用PacBio的长读长测序和Illumina的短读长测序技术对Lauranne扁桃品种进行了测序。他们主要利用长序列来组装基因组，并利用短序列来填补缺口和搭建支架。总的来说，最终的基因组组装包括4,078个scaffold。根据扁桃及其近亲桃（Prunus persica）的转录本数据，他们预计扁桃基因组覆盖27,817个基因。在获得扁桃的基因组序列后，研究人员随后开始寻找赋予扁桃仁味道的甜仁基因座。他们利用与此基因座连锁的标记，对475个F1代个体进行大规模作图，最终确定了与甜味相关的46 kb区域。此区域包含11个基因，包括5个编码碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子的基因，分别命名为bHLH1到bHLH5。他们之后对甜的Lauranne品种和苦的扁桃品系的外皮组织开展RT-PCR分析，发现了bHLH1、bHLH2和bHLH4的表达没有差异，而bHLH3和bHLH5没有表达。不过，在比较bHLH1、bHLH2和bHLH4的序列时，他们发现，甜扁桃品种的bHLH1带有导致截短蛋白的插入缺失，bHLH2带有替换和插入，而bHLH4不存在多态性。通过一系列的功能分析，研究人员发现bHLH4的序列改变会影响其活性。他们报告称，第346位的亮氨酸向苯丙氨酸变化虽然不影响蛋白质的二聚化能力，但它确实导致无功能的二聚体。它无法激活下游两种细胞色素P450基因（PdCYP79D16和PdCYP71AN24）的转录，而它们正是苦杏仁苷合成通路中的一部分。研究人员认为，这项成果有助于指导扁桃的育种实践。此外，通过分析编码bHLH转录因子的基因变化，也有望揭示扁桃首次驯化的时间和地点

清华大学生命科学学院杨茂君教授及其研究团队发表了题为“Cryo-EM structure of the mammalian ATP synthase tetramer bound with inhibitory protein IF1”的研究长文，通过高性能冷冻电镜技术，解析了分子量高达280万道尔顿的哺乳动物ATP合酶四聚体6.2埃的结构，以及完整的（19种亚基）、两种状态的ATP合酶单体3.34埃和3.45埃结构。这一研究发现公布在Science杂志上，研究通过对结构的分析，阐释了高等哺乳动物ATP合酶的结构组成样式、发挥功能的分子机理、复合物之间协同关系以及对线粒体嵴的形态的影响，为治疗能量代谢疾病、神经退行疾病等，提供了重要的实验依据及结构基础。杨茂君教授研究团队长期致力于线粒体呼吸链蛋白的结构与功能研究，此前曾于2012年在《自然》（Nature）杂志报道了II-型线粒体呼吸链复合物I（NDH2）的结构，揭示了其调控及电子传递机制；2017年杨教授研究团队又分别在《PCCP》、《JMC》等杂志连续报道了NDH2的详细电子传递机制，为开发新的抗疟药物打下了良好的基础。经过多年的努力，杨茂君教授研究团队于2016年终于攻克了哺乳动物线粒体呼吸链超级复合物的原子分辨率结构这一难题。2017年，杨茂君教授研究团队经过大量探索，首次从体外培养的人源细胞中分离、纯化出高纯度的呼吸链蛋白复合物，并且首次发现并解析了人源超超级复合物I2III2IV2中高分辨率三维结构。人源线粒体呼吸链复合物纯化方法的建立及其结构的解析，为今后的药物研发打下了良好的基础。此外，杨教授研究团队还在高等动物呼吸链复合物III非对称结构、人源呼吸链复合物IV 14亚基完整结构等方面取得重要的进展。在此次发表的论文中，杨茂君教授研究团队首次分离、纯化出哺乳动物ATP合酶四聚体蛋白。由于该四聚体蛋白由多达120个亚基组成，各个亚基排布松散，非常不稳定，如果增加纯化步骤提高纯度会一定程度破坏其完整性；相反，粗提取的蛋白不能满足冷冻电镜样品的要求，目的颗粒所占比例过低，无法收集到足够多的蛋白颗粒用于计算。面对这样的难题，杨茂君教授研究团队通过反复实践，优化实验条件，在两者之间选取了很好的平衡点，既保证了该超大复合物蛋白的完整性，同时又满足了冷冻电镜数据收集的要求。然而，由于该结构过于巨大，且存在多种构象，在尝试了几乎所有能够利用的计算程序和方法之后，依然无法得到该超大蛋白质机器的高分辨率结构。在对初步计算结果深度分析之后，杨教授敏锐的发现，在该H型的ATP合酶四聚体蛋白中，对角的两个ATP合酶复合物单体具有相似的构象。进而杨教授采用了一种新的计算方法，将四聚体中四个ATP合酶拆分后重新居中，然后单独挖出颗粒，进而将对角构象相似的颗粒合并。这样做不仅极大的缩小了计算中的分子尺度，而且还能提高颗粒数量。在后续的计算中逐步将这两类不同构象的ATP合酶复合物单体的分辨率提高到了原子分辨率水平。对于这种新颖的纯化及计算方法，审稿专家给予了高度的评价：“Their approach of mild, partial purification combined with the collection of a large image data set will open new avenues in the structural biology of highly fragile complexes that are not amenable to standard purification procedures”（他们将温和、部分提取纯化的方法与大数据收集相结合，该方法将为不能采用常规纯化手段获得的、高度脆弱的蛋白复合物的结构生物学研究开辟新的途径）。文章重点报道了目前发现的最完整的哺乳动物ATP合酶单体结构，以及各个亚基在复合物中的位置和功能。ATP合酶单体是由19种不同的亚基，共有30个蛋白来构成的超大复合物。新鉴定的亚基多包裹于ATP合酶四聚体中间区域，意味着只有在四聚体蛋白中才能包含全部亚基。两种不同构象的ATP合酶单体结构完美的解释和验证了哺乳动物ATP合酶合成ATP的分子机制。ATP合酶四聚体由120个蛋白亚基构成，是由两个相似的构象的ATP合酶二聚体通过反向平行组合在一起形成一个四聚体，四聚体在跨膜区形成一个高曲率的曲面，可以很好的解释它们在线粒体嵴上的排布方式。本次解析的ATP合酶四聚体处于活性抑制状态。线粒体内膜上存在大量的蛋白质，其中蛋白与磷脂的比例大约是7:3，ATP合酶分子大约占到所有蛋白的20%左右。大多数ATP合酶平常都会处于抑制状态，只有在细胞需要大量能量的时候才会被激活合成ATP分子。本次研究发现ATP合酶四聚体在多个位点上实行协同抑制-激活机制。当线粒体基质质子浓度升高，内膜两侧质子浓度差降低时，IF1蛋白亚基会通过其C端形成二聚体，其N端深深的插入到ATP合酶行使催化功能的F1部分，阻止ATP合酶催化亚基构象变化，使其不能合成ATP分子。二聚的IF1将ATP合酶四聚体中F1部分两两固定的在一起。当线粒体基质质子浓度降低时，质子浓度差升高时，IF1蛋白会形成四聚体，将其N端从ATP合酶的F1部分抽离出来，解除这种抑制。与此同时，质子浓度差降低时，在ATP合酶的膜间隙一侧，e亚基的C端会与位于c8-ring中间的6.8PL亚基的C端结合，进而抑制c8-ring的转动。反之，抑制解除。总而言之，ATP合酶可以感知线粒体内膜两侧质子梯度的变化，进而调整其活性。在文章的审稿过程中，审稿人对于该研究给予了很高的评价“The IF1-inhibited tetramer structure is a “first” for any F-ATP synthase and also the first truly intact structure of a mammalian enzyme, a feat that has eluded structural biologists for decades despite intense efforts in many labs across the world.”（IF1抑制的四聚体结构是“第一个”F型ATP酶的四聚体结构，也是哺乳动物ATP合酶第一个真正意义上的完整结构，几十年来，世界范围内众多结构生物学家为之进行了大量的努力，都没能完成杨教授团队这样的壮举）。杨茂君教授研究团队将再接再厉对线粒体氧化磷酸化系统进行更加深入的研究，并将致力于研发治疗线粒体异常疾病的新型靶向药物。

人体免疫系统依赖于精细调节细胞类型的微妙平衡，控制细菌和癌细胞。在癌症和慢性感染中，这种平衡可能被破坏，导致免疫系统功能出现障碍，也就是出现“耗竭”。近期宾州大学佩雷尔曼医学院的研究人员称，在不同的免疫细胞类型中都有一种名为TOX的重要蛋白，它们在不同细胞类型中数量可能不同，但能调控这些细胞。由此研究人员以准确地识别在肿瘤或感染部位耗竭了的免疫细胞，从而让临床医生通过重振这些细胞来提高患者对癌症治疗的免疫反应。这一研究发现公布在Nature杂志上。“TOX作为耗竭T细胞的关键调节因子，这一发现能帮助我们设计靶向，或者工程化TOX的免疫疗法，逆转或防止细胞耗竭，提高对感染或癌症的免疫力，”文章的通讯uozh，宾州大学免疫学研究所所长E. John Wherry博士说。这一研究团队分析的T细胞可以分为三个品种，这取决于不同细胞类型之间的高效协调过渡。在特定蛋白初始活化后，未成熟的T细胞复制，然后通过分子重编程的协调程序，成为效应T细胞（TEFF），这种细胞能产生杀死侵袭性癌症和生殖细胞的炎性细胞因子。如果感染或肿瘤被清除，大多数TEFF池死亡，但一个子集仍然存在。这个系统经历了更多的重新编程，形成了长寿命，自我更新的记忆T细胞（TMEM），在出现第二次检测到入侵者的时候，它就能够快速回忆应答。然而，在慢性感染或癌症期间，当引出T细胞刺激时，这种T细胞分化程序被转移，细胞对肿瘤或感染变得无效，细胞变得疲惫耗竭。但是，这些耗竭的T细胞（TEX）并非完全没用。事实上，它们可能会控制体内低水平的细菌或肿瘤。在这场战斗中，Wherry将TEX比作一个步兵，他每天都在进行着轻微攻击的工作，例如针对疱疹病毒的长期感染。“他们通过诱导细胞因子风暴来完成阻抑工作，但很快就会出现过度炎症反应的附带损害，”Wherry说。 TEX的强度不足以引起炎症反应增加，并且在某些情况下，可能在部分包含感染或肿瘤之间达到必要的平衡而不会对宿主造成过度损害。T细胞中表达的TOX越长，TEX身份变得越久。T细胞中的TOX水平通过控制TEFF与TEX细胞的数量来决定如何对抗感染或肿瘤。TOX的高度持续诱导导致TEX的存在，但是对抗入侵者的能力受到限制，就可以会造成疾病的持续或进展。研究小组还发现，TOX通过其表观基因组形成细胞基因组结构，和也解释了为什么用其他疗法难以将TEX转化为TEFF。表观遗传变化有助于将细胞“锁定”到其性身份中，但这些新发现有助于研究人员能够将其改变为未来的免疫疗法。

高胆固醇血症简单来说就是血液中高水平胆固醇的存在，它是一种以血脂高和血液中脂蛋白水平升高为表现的疾病。这种疾病是诱发心血管疾病的主要危险因素。目前使用最广泛的降胆固醇药物是他汀类药物。然而，尽管许多胆固醇水平升高的患者使用了他汀类药物治疗，但仍会患上心血管疾病。目前显而易见的是，不仅胆固醇，而且免疫系统在动脉粥样硬化的发展过程中都起到了重要作用，但胆固醇和免疫系统如何相互作用仍然是个未解之谜。荷兰的科学家最近的一项新研究为这一问题提供了一种新的潜在解释，他们指出这种风险与用他汀类药物治疗的高胆固醇血症患者的免疫系统持续激活有关。这一研究发现公布在Cell Metabolism杂志上。荷兰奈梅亨大学医疗中心的Siroon Bekkering等人分析了患有高胆固醇的患者，以及对照组没有高胆固醇的个体免疫系统的活性。他们发现似乎血液中的一些特殊免疫细胞——单核细胞（monocytes）在高胆固醇患者中比在胆固醇水平正常的个体中更活跃，而且这些细胞能产生更多的炎症分子，这些分子在心血管疾病的发展中很重要。之后，研究人员让这些高胆固醇患者接受他汀类药物治疗，降低其胆固醇水平，并在三个月后重复相同的测量。但结果发现尽管胆固醇水平降低； ，但免疫细胞的持续激活根本没有降低。文章作者之一，奈梅亨大学内科教授Niels Riksen表示，“由此，我们发现这些免疫细胞似乎能‘记住'它们曾经接触过的高胆固醇。单核细胞能够记住的发现以前的接触事物，这是近期才发现的，被称为‘训练有素的免疫力’，这是一项在患者身上证明这一点的研究。”根据Riksen的观点，研究这种记忆持续多久以及单核细胞的持续激活是否可以被其他药物类型（如抗炎药物）减少，非常有意思。

　“细胞生物学和细胞培养领域在过去十年发生了巨大变化，”STEMCELL Technologies的高级科学顾问Jackie Damen如是说。在过去，科学家往往依赖永生化的细胞系，而如今，新型的技术和试剂让培养和利用原代细胞变得更加可行。原代细胞和3D培养模型的融合让科学家有能力在体外创建出一个更接近体内生存条件的微环境。原代细胞来源于人或动物的活体组织，经解离后用于体外培养。这些细胞保留了原始组织的主要特征，包括生长和衰老。有些原代细胞可传代几次，有些则根本无法传代（如神经元），这就使得原代细胞的工作好似一把双刃剑。原代细胞的培养可带来更好的疾病模型，让医疗早日成为现实。不过，如何经济高效地培养原代细胞，并围绕有限的几代细胞来设计实验，这也是一个难题。原代细胞：爱与痛的边缘原代细胞曾是出了名的难培养，需要耗费大量的时间、成本和资源。即使细胞捱过了极其严苛的解离步骤，但污染仍然是一个隐患，有可能让几天的成果化为乌有。此外还存在其他细胞污染、生长缓慢以及数量有限的问题。如今，研究人员不再为这些问题头疼。许多公司销售现成的原代细胞，并配有培养基和生长因子。STEMCELL的原代细胞主管Debra Sauvé表示：“为了确保细胞有可靠的来源，研究人员应当与供应商合作，这些供应商有着庞大的供体网络。”这有助于缓解细胞数量有限的压力。STEMCELL提供一系列原代细胞，包括外周血单核细胞。ATCC的高级产品线业务经理Kevin Grady则表示，这其实是一种权衡。培养原代细胞的成本可能更高，但更接近体内环境的模型让研究人员能够以一种更高效的方式寻找答案。他表示，ATCC的原代细胞经过纯度和性能的全面测试。原代细胞正迅速成为细胞和分子生物学研究的工具，为正常细胞、疾病进展和疗法开发等研究提供了高质量的模型。例如，患者衍生的类器官（PDO）就是医疗中的一种新工具。以往，癌细胞系和患者衍生的异种移植物（PDX）模型是常用的临床前模型，其中PDX是将患者的肿瘤移植到免疫功能不全的小鼠中。与PDX相比，POX带来了相同的药物反应可预测性，同时降低了小鼠研究的成本以及潜在的伦理问题。“如果研究人员想了解生理和发育通路，尤其是那些控制疾病的通路，那么他们应该考虑原代细胞，而不是永生化细胞，”Damen说。据她介绍，永生化细胞系的背景与来源组织相去甚远，许多生理活动无法重复。细胞系：价廉却非物美细胞系因容易培养且产量可观而成为研究热点。然而，它们并不完美。细胞系会不断突变。连续传代导致它们的基因型和表型发生变化。有时候，它们已经变得面目全非。一个研究小组曾经发现，HEK293细胞系的腺病毒转化产生的细胞更接近未成熟神经元，而不是人胚肾细胞。错误鉴定也是一个大问题。以MDA-435细胞系为例，它一直被视为乳腺癌细胞而广泛使用，并且有数千篇文献引用。然而，如今越来越多的证据表明，它是一种黑色素瘤细胞系。错误细胞系和污染细胞系的持续使用，不仅造成了天文数字般的浪费，也产生了无法再现的不可靠数据。据估计，在使用培养细胞的文献中，大约20%都有受污染的数据。国际细胞认证委员会（ICLAC）目前列出了529种细胞系被交叉污染或错误鉴定。同时，细胞系无法重现来源组织的许多生理特征。“二维培养的永生化细胞在功能上是一维的，”Damen说。她认为这些细胞系无法重现生长和成熟之间的关联，与细胞分化的正常过程脱离。当然，这并不是说永生化的细胞系没用，只是在使用这个模型时必须更加小心，也要认识到它的局限性。Grady认为永生化的细胞系在科研工作中仍占有重要地位。它们是标准化方案和确认结果时的良好工具。Cellecta的研究科学家Sylvain Baron认为，无限分裂和容易培养使得细胞系特别适合那些需要大量细胞的实验，比如全基因组遗传筛选。他认为原代细胞数量有限且挑剔难缠，这限制了许多实验的开展。新一代的“原代”细胞系STEMCELL的产品经理Amanda Fentiman表示：“尽管很难获得足够的原代细胞进行分析，但除了使用更多的组织，似乎没有更好的方法。”不过她表示，新的成像系统和免疫荧光技术可以取代传统的分析方法，如western blot。“基于单细胞的western blot、单细胞测序以及微流体设备所需的样品比传统方法要少得多，”她解释说。当然，有些时候仍然要使用老式的western blot。“对于很难获得的细胞类型，hPSC（人多能干细胞）来源的细胞和hTERT（人端粒酶逆转录酶蛋白）修饰的细胞就变得非常有意义，”STEMCELL的科学家Erin Knock说道。虽然hTERT、PSC和iPSC来源的细胞系并不是真正的原代细胞，但它们是十分重要的替代品，体现了原代细胞的一些佳品质。例如，强制表达hTERT让原代细胞能维持足够的端粒长度，避免增殖性衰老。“hTERT诱导的原代细胞具有连续传代的能力，没有染色体不稳定性，”Knock谈道。这种细胞可以扩增，也可以冷冻、保存和解冻，以适应实验的时间安排。同样地，她认为PSC的真正价值在于能够从一种细胞分化成多种细胞类型。iPSC让研究人员能够采集轻松获取的细胞，并将它们转变为不易获取的细胞。目前iPSC和类器官领域的研究正在明显增加。“随着人们掌握了iPSC的技术，许多新型的‘原代’细胞系已经建立，让人们在鉴定与健康和疾病相关的细胞因子和通路方面取得了重要进展，”Damen谈道。**处理原代细胞的小贴士**1. 细胞系本身存在一些缺点，动物模型的难度大、成本高，而原代细胞就介乎两者之间。若使用得当，原代细胞既可以带来生物学相关的结果，又可以节约时间和经费。2. 目前，市场上多家供应商提供现成的原代细胞，并配备充分优化的培养基和实验方案。这使得原代细胞的操作比以往要轻松得多。在开展大规模研究之前，试着与供应商接触一下，看看能否对各个批号进行测试。3. 在自行制备原代细胞时一定要小心。分离技术不过关可能导致表型不一致，污染发生、细胞生长状况不佳或死亡。如果您选择自行分离原代细胞，专家仍建议您购买专门的培养基，并以商业化的细胞作为对照。4. 在分离过程中使用抗生素。抗生素溶液应当是新鲜配制的，或者使用新鲜解冻的溶液，使用一次后即丢弃。准备好支原体检测试剂盒，比如ATCC的PCR通用型支原体检测试剂盒（ATCC® 30-1012K™）。5. 永远不要低估看似简单的技术。原代细胞应保存在液氮中，直至解冻。解冻过程是很快的。在培养时请注意，原代细胞对温度敏感，因此应避免反复升温和冷却。同时请注意汇合度：100%的汇合度会导致细胞衰老。6. 原代细胞的数量有限或无法增殖，这个缺点可以通过样品量需求较少的新型细胞成像和western blot技术来克服。不过，hTERT和PSC来源的“原代”细胞有望消除样品量的限制，成为新的替代方案。

最近《Nature Chemical Biology》杂志发表了一项研究，改进了诺贝尔医学和生理学奖获得者山中伸弥教授开发的“细胞重编程”方法，缩短了细胞生产时间，并取得更大成功。山中的方法被称为“细胞重编程（Cellular Reprogramming）”，可以获得类似于我们所知道的胚胎早期的细胞的多能性细胞。由于这些细胞可以通过转化身体现有细胞（如皮肤细胞）获得，所以它们被称为诱导多能干细胞，简称为iPS。山中的重编程方法具有变革性和极其重要的意义，但在两个方面仍需要改进。首先，细胞转化需要很长时间，大约3-4周。重新编程的成功率很低，大约是十万分之一。现在，由土耳其Ko?大学医学院副教授Tamer ?nder和博士生Ayyub Ebrahimi和Kenan Sevin?，加上牛津大学Udo Oppermann教授团队缩短了这个等待期，而且提高了成功率。用来将山中因子转移给皮肤细胞的病毒有时会表现出叛逆的行为——将自身插入染色体任意部分。?nder副教授他们用化学物质替代病毒，靶向试验后，研究小组观察到两种化学物质产生了预期结果——将皮肤细胞转化为了干细胞。这意味着，4个山中因子中的2个不再是必要的了。2个因子而不是4个因子的方法将等待时间缩短到大约一周。更重要的是，成功率却高达10倍。下一阶段的研究将包括消除剩余两个山中因子。这样，将更容易在临床环境中应用干细胞疗法：不再需要病毒，因此不存在操纵错误基因，或不自觉地抑制特定基因效应的危险。

弗吉尼亚大学癌症中心微生物学、免疫学和癌症生物学系的Melanie Rutkowski博士发现，破坏小鼠的微生物群会导致激素受体阳性乳腺癌变得更具攻击性。改变肠道和其他地方的微生物群，会在体内产生巨大的影响，促使癌症扩散。“当我们通过长期使用抗生素破坏小鼠体内微生物群的平衡时，会导致全身和乳腺组织内的炎症，”她说。“在这种发炎的环境中，肿瘤细胞更容易从组织中扩散到血液和肺部，这是激素受体阳性乳腺癌转移进入的主要部位。”激素受体阳性乳腺癌大多数乳腺癌——65%或更多——是激素受体阳性的。这意味着它们的生长是由一种激素，雌激素或黄体酮推动的。好消息是，这些类型的癌症可能对激素治疗反应良好。预测这种癌症是否会扩散到乳腺以外的其他部位（这过程称为转移），是该领域的一个主要挑战，主要是由诊断时的临床特征决定的。Rutkowski解释说，早期转移受多种因素影响。“其中一个因素是组织内巨噬细胞的高水平，”她说。“也有研究表明，组织和肿瘤中结构蛋白胶原蛋白的增加也会导致乳腺癌转移增加。”患乳腺癌前微生物群不健康的话会促进上面提到的两个因素，而且效果是强有力和持续的。“破坏微生物群会导致组织和肿瘤环境长期炎症，”Rutkowski说。“这些发现表明，携带一个不健康的微生物群，以及与不健康的微生物群有关的组织内环境变化，可能是侵袭性或转移性乳腺癌的早期特征。最终，根据这些发现，我们推测不健康的微生物群有助于增加侵袭和转移性疾病的高发病率。”如何保持健康的微生物群？在实验中，Rutkowski使用了强力的抗生素以破坏小鼠的天然肠道细菌，但她强调抗生素并不危险，乳腺癌患者或需要抗生素治疗感染的任何人都不应避免使用抗生素。毕竟，小鼠不是人，而且需要做更多的研究来确定慢性抗生素的使用是否与癌症的产生相关。在这项研究中，抗生素仅仅是一种实验手段，一种简单的方法来造成微生物群的长期失衡，类似于个体可能经历的慢性不健康的微生物群。这种效果远比人服用正常疗程的抗生素，甚至是多轮抗生素所产生的效果要夸张得多。由于Rutkowski的研究，医生最终可能选择操纵微生物群使乳腺癌患者受益。但Rutkowski说，目前的关键信息是维护健康微生物群的重要性。这一发现增加了越来越多的证据，证明健康的微生物群对健康的许多方面都至关重要。虽然她是癌症研究人员而不是医学博士，但Rutkowski指出，有一些事情被普遍接受可以促进健康的微生物群。“健康的饮食，高纤维，加上运动，睡眠——所有这些都有助于整体健康，”她说。“如果你做了所有这些，理论上，你应该有一个健康的微生物群。我们认为，这与能否很好的治疗乳腺癌密切相关。”

当Vayu Maini Rekdal一次使用微生物时，他做出了一个不错的酵母面包，那时，年轻的Maini Rekdal和大多数厨房新手一样没有考虑过这些微生物背后的关键化学反应。而且更重要的是，这些面团穿过消化系统时，生活在肠道中的数万亿微生物帮助身体分解面包，吸收营养。由于人体不能消化某些物质，例如所有重要的纤维，因此需要依靠微生物完成化学反应。“但这种微生物代谢也可能是有害的，”Maini Rekdal说，他现在是加州大学旧金山分校Emily Balskus教授实验室的研究生，在他作为一作者的一篇Science论文中，他们发现肠道微生物也可以“吃”药物，这会产生危险的副作用。 “也许这种药物不会达到它在体内的靶标，也许它会突然变得有毒，也许它会有所帮助，”Maini Rekdal说。在这项新研究中，研究人员一次发现了微生物组如何干扰药物：我们体内的细菌会对帕金森病的主要治疗方法：左旋多巴（L-dopa）产生干扰，而且他们也们确定了数万亿种细菌中的哪些细菌负责降解药物，以及如何阻止这种微生物的干扰。L-dopa进入人脑帕金森病会攻击大脑中产生多巴胺的神经细胞，如果没有这种神经细胞，身体会出现震颤，肌肉僵硬以及平衡和协调问题。左旋多巴向大脑输送多巴胺以缓解症状。但只有大约1％到5％的药物真正到达大脑。这个数字，也就是药物的疗效因患者而异。自20世纪60年代末发现左旋多巴以来，研究人员就已经知道人体的酶可以分解肠道中的左旋多巴，防止药物进入大脑。因此，制药行业引入了一种新药carbidopa，用以阻止不必要的左旋多巴代谢。这种治疗似乎有效。“尽管如此，有很多新陈代谢是无法解释的，人与人之间的差异变化很大，”Maini Rekdal说。这种差异是一个问题：不仅一些患者对药物的反应较差，而且当L-dopa转化为大脑外的多巴胺时，有可能会引起副作用，包括严重的胃肠道失调和心律失常。如果较少的药物到达大脑，患者通常会加用药物剂量，这可能会加剧这些副作用。Maini Rekdal怀疑微生物可能是L-dopa消失的原因。由于先前的研究表明抗生素可以改善患者对左旋多巴的反应，科学家推测细菌可能是罪魁祸首。尽管如此，没有人确定哪些细菌可能是有影响的，毕竟患者吃药的方式也可能有关系。因此，他们展开了调查。吃掉L-dopa的细菌研究人员以人体微生物组项目作为参考，通过细菌DNA寻找哪些肠道微生物具有编码类似酶的基因。结果他们发现一种细菌：粪肠球菌（Enterococcus faecalis）可以“吃掉”吃掉所有L-dopa。由此研究人员提出了一个将粪肠球菌、细菌酶（PLP依赖性酪氨酸脱羧酶或TyrDC）与L-dopa代谢相关联的有力证据。然而，人体酶能将L-dopa转化为肠道中的多巴胺，但是新药carbidopa能阻止这个反应，那么为什么粪肠球菌酶依然逃脱了呢？即使人类和细菌酶发挥完全相同的化学反应，但是细菌也还是有所不同。 Maini Rekdal推测carbidopa可能无法穿透微生物细胞，或者轻微的结构差异可能阻止药物与细菌酶相互作用。如果是真的，其他针对宿主的治疗可能与新药carbidopa对类似的微生物作用一样无效。但原因可能无关紧要了。 研究人员已经发现了一种能够抑制细菌酶的分子。“这种能分子关闭这种不必要的细菌代谢，而不会杀死细菌，”Maini Rekdal说。而且研究人员还进一步解析了L-dopa代谢的第二步。在粪肠球菌将药物转化为多巴胺后，第二种生物将多巴胺转化为另一种化合物：间甲胺。“所有这些都表明肠道微生物可能导致不同患者服用L-dopa副作用和疗效观察到的剧烈变异”。但这种微生物干扰可能不限于L-dopa和帕金森病。他们下一步将探索我们的肠道还有哪些其它的影响，这种影响是好是坏。

想象一下，如果孕妇体内疫苗诱导的免疫力可以转移给她的孩子，这多么好啊。来自杜克大学的一组研究人员发现了一种细胞过程，可以开发更安全，更有效的疫苗，保护孕妇及其新生儿免受危险感染。这一研究发现公布在6月13日的Cell杂志上，文章通讯作者，杜克人类疫苗研究所Sallie Permar等人描述了一种先前未确定的抗体从母体转移到胎儿的途径，利用这一过程，可以控制何时以及如何共享某些抗体的潜在途径。虽然针对某些疾病（如麻疹）的母体抗体可以从母亲转移到婴儿，但其他严重疾病如，脊髓灰质炎的抗体转移效率较低。“科学家们一直假设认为有一些母体抗体类型可以通过胎盘传递给胎儿，因此通过这种途径，所有抗体都有相同的机会转移到胎儿体内，”Permar说。“我们的研究发现抗体上似乎有一个代码，可以确定哪种抗体能更有效地转移到胎盘中。”Permar等人分析了美国和非洲马拉维共和国感染艾滋病毒的孕妇群体，研究表明，艾滋病毒会抑制抗体转移到胎儿体内（包括艾滋病病毒抗体）。这就为探索鲜为人知的分子机制提供了一个独特的研究环境，比如许多常见病原体，包括破伤风，百日咳，流行性感冒等的感染机制。结果研究人员发现了一种与胎盘受体相互作用的糖分子，这种相互作用之前并未被认为与抗体转移过程有关。研究显示，胎盘优先筛出并向胎儿提供激活自然杀伤（NK）细胞的抗体，这些细胞是先天免疫系统的关键元素。虽然几种重要的免疫细胞在新生儿中并不成熟，无法提供有效保护，但NK细胞是生命最初几天中最丰富和功能最强的免疫细胞。研究小组发现了类似的偏爱胎盘转移NK激活抗体对抗流感和呼吸道合胞病毒，这是一种常见的儿童疾病，并且研究人员还发现了似乎可以调节胎盘选择的抗体特征，这些特征可能被纳入下一代疫苗中。“我们已经证明，跨胎盘的抗体转移效率受到差异性调节，”Permar说，“这可以用于改善各种传染病疫苗的设计，改善胎盘抗体向胎儿的转移。”“我们的研究结果提供了抗体如何通过胎盘到达胎儿的路线图，我们希望这一研究结果能够用于开发抗体疗法，保护婴儿早年免受传染病的侵害。”同期Cell杂志上，另外一个研究组也发文证实了健康女性中存在类似的机制。

正如计算机需要代码一样，我们的身体也受到分子“程序”的控制，这些程序是在生命早期编写的，然后在随后的一生中必须正确地工作。但是，它们会毫不出错地一直正确工作吗？多年来，这个问题困扰着许多研究人员。这项研究为人类疾病从60岁起随着健康保护机制的消失而急剧增加提供了一个可能的新原因。这就提出了一个问题：如果你希望通过药物、营养物质或生活方式来促进“抗衰老”程序，那么等到你60多岁再时候开始是不是太迟了？可能吧，Wahlestdt博士说——至少如果你希望从这些干预措施中充分获益，那就太迟了。迈阿密大学米勒医学院治疗创新副院长Claes Wahlestdt医学博士，精神病学和行为科学教授，是一项新研究的通讯作者，该研究最近发表在Aging Cell杂志上，文章题目是Longevity Related Molecular Pathways Are Subject to Midlife 'Switch' in Humans （与寿命相关的分子通路在人类中年时会发生“转换”）。与伦敦国王学院和英国斯特灵大学科学园的作者Jamie Timmons博士以及一个国际性的人类衰老研究小组合作，Wahlestdt博士课题组做出了一个引人注目的发现：已知的促进长寿的关键分子程序并不会持续到中年以后。“十多年来，很明显，关键的生物化学事件调节了诸如线虫、果蝇和小鼠等短命小动物的寿命，但这些机制在人类中并不活跃。”Wahlestdt博士说。“在这项国际临床和基因组研究中，我们首次报道了人类在衰老过程中使用这些相同的生化途径。然而，令人惊讶的是，人类似乎从50岁起就停止使用这些途径了。因此，每个人调节这些通路的时间点和强度都可能会影响人类的寿命。”Wahlestdt博士说，这项新研究是他和Timmons博士在瑞典斯德哥尔摩的Karolinska研究所工作20年持续努力的结果。他们的发现是在使用了一种量化全面基因表达模式新方法时发现的，该方法被应用于来自不同年龄人身上的各种组织样本。重点关注的肌肉和大脑在人类身上观察到的新结果与之前在短寿命物种身上的研究结果吻合得很好。这包括了mTOR蛋白复合物（一种调节许多保护性细胞程序的机制）以及线粒体活性氧产物的主要作用。这两种细胞机制共同解释了人类大约三分之二的分子老化情况。“我们的研究表明，与其他物种相比，人类对衰老过程的调控可能更为复杂，” Wahlestdt博士说。“这与我们更为复杂的基因组有关，我们的基因组可能已经进化到允许更长寿、更健康的寿命。但也许人类基因组并不是真的为了活到50多岁而准备的。”从分子老化研究的角度来看，人类在各个物种中是独一的。然而，研究人员也注意到，与我们的较短寿命的远亲一样，人类在衰老过程中的分子反应并不是线性模式的。这与人类流行病学研究中根深蒂固的观点相反。“除了需要考虑分子老化的不同‘阶段’，临床变量，如有氧工作能力和胰岛素抵抗也很重要，也需要量化，”Timmons博士说。“在衰老过程中，它们与一些相同基因相互作用，它们是部分遗传的，是健康的重要预测因子。我们在模拟人类老化时一次看到了这些。”虽然人们首次发现短寿命动物的寿命和健康关键调节因子是人类分子老化的核心，但这项新研究也确定了许多研究较少的非蛋白编码基因与人类老化有关。这些非蛋白编码基因被认为是人类基因组的“暗物质”，广泛存在于人类细胞中，但通常不存在于低等生物中。现在看来，它们可以在微调衰老的分子特征方面发挥重要作用。“我们已经证明，最有效的‘抗衰老’程序在人类身上是自然活跃的，并且由于某种原因，当我们到了50岁时就停止了，”Wahlestdt博士说。“这不仅为现在研究人类老化提供了一个特定的时间窗口，而且还表明，这些既定的抗衰老策略可能不再有效（如果过于活跃，可能会产生副作用），因此人类想要长寿将需要新的方法。”

来自澳大利亚昆士兰大学的一组研究人员利用单细胞测序技术研究多细胞动物的发育情况，结果得到了个令人惊讶的发现。这一研究发现公布在6月13日的Nature杂志上。文章作者Bernie Degnan教授表示，这些结果与多年的传统理论相矛盾。“我们发现一批出现的多细胞动物可能和现代海绵细胞不一样，更像是一组可转换的细胞，”Degnan教授说，“动物王国中所有细胞的曾曾曾祖母也许更像是干细胞。”“这样说可能直观点，动物与植物和真菌相比，有更多的细胞类型，有更多的非常不同的使用方式，从神经元到肌肉。而且从一开始，细胞的灵活性就是动物进化的关键。”这一发现反驳了一个长期存在的观点：多细胞动物是从单细胞祖先类似于现代海绵细胞——choanocyte（领细胞）进化而来。Choanocyte领细胞横截面图Degnan教授说：“在整个进化史中散布着重大转变，包括从微观单细胞世界到多细胞动物世界的飞跃。”“多细胞的复杂性令人难以置信，创造了我们今天看到的动物，植物，真菌和藻类王国。这些大型生物与其他99％以上的多样性生物不同，只有在显微镜下才能看到。”在这项研究中，研究人员绘制了单个细胞，对其所有表达的基因进行了测序，从而能比较相似类型的细胞。文章通讯作者Sandie Degnan副教授表示，这意味着他们可以通过搜索每种类型的“签名”来梳理出单个细胞类型的进化历史。“几十年来，生物学家都认为得出现有的理论并不难，因为海绵领细胞看起来与单细胞鞭毛虫非常像，后者这种生物体被认为是动物中最亲近的亲戚，”她说。“但它们的转录组根本不匹配，这意味着它们不是我们原先认为的动物生命核心构建块。虽然单细胞测序技术只是在近几年中被广泛应用，但它帮助我们最终解决了一个古老的问题，发现了一些截然相反的东西。”Degnan表示，目前正进一步分析进化生物学的核心理论，颠覆其原有概念。“现在，我们有机会重新设想产生一批动物的步骤，以及将单细胞转变为多细胞动物生命的基本规则。”他希望这一启示能帮助我们了解自己的病情和对自身干细胞和癌症的理解。

CRISPR技术红得发紫，也备受诟病，其中的两大问题在于脱靶效应和效率低。近期两大杂志，Science和Nature分别公布了Broad研究所张锋研究组和哥伦比亚大学Sam Sternberg研究组（刚从加州大学伯克利分校Jennifer Doudna实验室转入哥伦比亚大学）两项相似的研究成果：利用细菌跳跃基因，将DNA序列精确地插入基因组而不切割DNA。这两项研究克服了CRISPR技术的主要缺点，为基因工程和基因治疗提供了一种强有力的新选择。“跳跃基因”又叫转座子，它们无处不在，每个生命领域都携带这些DNA序列，它们利用转座酶从一个位置“跳”到另一个位置，事实上，有接近一半的人类基因组是由跳跃基因组成的。张锋研究组从蓝藻中抽提了一种转座酶，他们将其命名为CAST，即CRISPR相关转座酶（CRISPR-associated transposase）。Sternberg研究组的新技术则称为INTEGRATE（Insertion of transposable elements by guide RNA-assisted targeting），利用跳跃基因将DNA序列插入基因组而不切割DNA。“目前的工具就像分子剪刀，切割DNA，但实际编辑是由细胞自身的DNA修复机器完成的，”Sternberg博士说。 “你是受到细胞的支配，来完成这项工作的。”而新技术更像分子胶而不是分子剪刀。“不用引入DNA断裂，依赖细胞来修复断裂，INTEGRATE可以直接在基因组的精确位置上插入用户定义的DNA序列，这是分子生物学家几十年来一直寻求的能力。”现有的CRISPR工具太挑剔利用目前的编辑工具来修改细胞的基因组，就像是使用文字处理器编辑一个巨大的文档，而且这个软件还有自己的想法。通常，研究人员希望在一个特定的DNA碱基序列上做一个小的改变，基因组的其余部分保持不变。目前好的工具：CRISPR-Cas系统可以在特定序列切割DNA分子的两条链，就像是在一段文本中添加段落。这些断裂其实只是开头，实际的“编辑”是由细胞自身的DNA修复机制完成的，然后用研究人员提供的DNA序列来填补空白。依靠细胞的修复机械有很大的局限性。许多细胞无法正确地修复DNA断裂或在这个过程中引入错误，此外，DNA断裂还会引发DNA损伤反应，产生其它不良影响。因此，这使得某些细胞类型中的基因编辑变得困难或不可能，严重限制了研究人员安全的引入精确遗传修饰。CAST系统张锋的CAST系统将Cas9切刻酶（D10A）偶联到单链DNA转座酶TnpA上，然后在大肠杆菌基因组中检测到了这种蛋白复合物能够促进外源DNA的定点整合，这说明利用转座子可以实现基因敲入，不过单链DNA模板的制备和体内递送还存在问题。研究人员分别测试了不同CAST基因和不同长度的tracrRNA对CAST系统的活性的影响。结果发现4种CAST基因对于外源基因整合是必需的，同时216 bp的tracrRNA足以产生外源基因的整合，并且他们还证实这种基因整合只发生一次，从而避免了多次基因插入。CAST基因敲入系统不是简单的修修补补，而是从头开始设计，并从大自然进化的生物中寻求完整的解决方案，从而突破了原有系统的瓶颈，实现了基因敲入效率的跨越式提升。INTEGRATE系统INTEGRATE系统则来自霍乱弧菌。Sternberg等人为了找到新的基因编辑工具，搜寻细菌，找到了一个独立的DNA编辑系统，这一系统具有不寻常的特性，不需要依靠细胞的帮助。他们发现将转座子整合到细菌基因组中的特定位点，利用单独的酶将转座子送入基因组，而不是将DNA切割成两个，即酶（整合酶）插入DNA的位点完全由其CRISPR系统控制。研究人员利用这一发现创建了一种基因编辑工具，将任何DNA序列插入细菌基因组的任何位点。与CRISPR一样，整合酶通过导向RNA找到合适的位点，精确控制供体DNA整合的位置。再通过用其它DNA有效载体替换转座子序列，将长达10,000个碱基的序列插入细菌基因组中。因此，与其它基于整合的编辑工具不同，INTEGRATE技术是迄今为止研究的一个完全可编程的插入系统。研究人员在编辑过的细菌进行测序证实，INTEGRATE实现了精确插入，在非目标位置没有额外的拷贝。改进基因编辑这项技术能够带来广泛的新基因编辑机会。许多生物技术产品，包括基因治疗和细胞疗法，工程化作物和生物制剂，都需要精确整合。INTEGRATE技术也提供了一种全新的方法，既有与CRISPR-Cas9相同的可编程性和易用性，又没有与DNA断裂相关的副作用。“我们可以对这种CRISPR转座子系统进行编程，将其整合到几乎任何基因组位点，之后再通过深入了解其工作原理，我们将能够设计更有效的系统，”Sternberg说。下一步，Sternberg的团队将检测其他细胞类型，包括哺乳动物细胞。Sternberg说，我们有充分的理由相信精确的DNA整合在哺乳动物细胞中能起到和大肠杆菌中一样的作用，为基础研究和最终的临床应用打开了新的大门。

人体是由数百种细胞组成的，包括肌肉细胞、脂肪细胞、神经细胞等。它们分工明确，勤勤恳恳地完成自己的工作。不过别忘了，这些细胞都是从单个原始细胞开始的。未分化的原始细胞如何选择它们的最终命运？这个问题多年来一直困扰着生物学家。如今，美国哈佛医学院、瑞典卡罗林斯卡医学院以及奥地利维也纳医科大学等机构的研究人员发现了细胞选择背后的分子逻辑，这些线索可以告知它们的命运。这项成果于上周五发表在《Science》杂志上，表明细胞在成熟的道路上面临一系列的分叉口。通讯作者之一、哈佛医学院的副教授Peter Kharchenko表示：“一个祖细胞可以成为任何细胞，但这种选择是如何实现的？这项研究尝试定义了细胞选择背后的分子逻辑。我们认为这些结果可帮助我们了解细胞如何决定自己的命运，以及细胞在分化过程中可能出现的问题。”这项研究是在神经嵴细胞（neural crest cells）上开展的。结果表明，细胞的命运决定分三个阶段进行：竞争性遗传程序的激活，逐渐偏向其中一个程序，以及最终的细胞定型（cell commitment）。研究人员强调称，此处的研究结果仅仅与神经嵴细胞有关，不过可采用同样的方法来探索其他组织的细胞分化。他们补充说，目前还不清楚其他组织、器官和生物体是否遵循类似的细胞分化机制。他们称，除了揭示生物学中的一个基本问题，这项研究还能够帮助人们了解干细胞的哪个方面出了错，导致细胞“走错路”，变成恶性细胞。此外，它也为培养治疗用的人工神经组织提供了新技术。细胞站在十字路口在这项研究中，研究人员追踪了来自小鼠神经嵴组织的原始细胞的轨迹。这些祖细胞来源于外胚层，产生了多种细胞，包括大脑、脊髓及身体其他部位的神经细胞、色素生成细胞，以及骨骼、软骨和平滑肌的细胞。研究人员采用单细胞测序技术，追溯了这些原始细胞在分化时的决策。他们以决策树（decision-making tree）的形式绘制了细胞轨迹，并在图上标出了一系列分叉。为了确定细胞如何定型，他们追踪了单个细胞中RNA变化的速度。当细胞开始执行基因的命令并发生转变时，RNA也开始发生变化。随着遗传程序的激活或沉默，RNA生成的速率也相应地发生变化。（图片来自原文）令他们惊讶的是，分析表明，两组竞争性的基因同时将细胞推向不同的发育路径。当细胞选择了一条路径，一种遗传程序就变得更强，而另一种竞争性的程序就变得相对较弱，让细胞走向它选择的路径。在分化的道路上，细胞面临一系列的二元选择，而它所做的每一个决定都在缩小细胞特化的范围。例如，在细胞之旅的第一个分叉口，神经嵴细胞必须选择它要成为感觉神经细胞还是其他细胞。在下一个分叉口，它必须决定是要成为胶质细胞还是神经元，以此类推，直到它达到最终状态。研究人员想要回答的下一个问题是如何将细胞引向特定的命运。“细胞开始慢慢激活分子机制，将其推向正确的路径，还是有其他事情发生？”Kharchenko说。研究结果表明，单个基因不会彼此独立地左右细胞的选择。相反，与不同命运相关的整个基因簇同时被激活，并争夺细胞的注意力。细胞越靠近决策的分叉口，两套遗传程序的共同激活程度越高，每套程序都在向不同方向招揽细胞。细胞站在十字路口上，不知道要成为颚骨细胞还是神经细胞。研究人员发现，只有当两套程序都部分激活后，细胞才开始选择。一旦细胞作出选择，无关的遗传程序就会变得沉默。“这个发现令人惊讶，”Kharchenko说。“我们以为细胞会早早地偏向其中一种。与之相反，我们观察到细胞准备了两个选项，深思熟虑之后再作出决定。”研究人员称，这些结果说明了细胞如何执行内部决策，但并没有说明哪些因素指导了细胞的最终选择。他们认为，这些因素可能是来自细胞环境的外部信号，而不是内部信号。不过，细胞必须准备好响应相关的外部信号。避免细胞误入歧途这些结果可帮助研究人员了解细胞如何成熟，发挥其作用。更重要的是，还可以帮助他们了解细胞如何误入歧途，开始不受控制地分裂 – 这正是癌症的主要特征。这有望揭开某些儿科肿瘤（如神经母细胞瘤）耐药性的机制。几种类型的癌症正是起源于神经嵴细胞谱系，包括外周神经系统的肿瘤、一些内分泌肿瘤和黑色素瘤。研究人员表示，尽管细胞特化是一个严格受控的过程，但还是可能出现分化错误，导致恶性肿瘤的产生。“一些迹象表明，神经嵴肿瘤是源于细胞无法跨过道路上的分叉口，它似乎被卡住了，”Kharchenko说。“未来，我们希望了解细胞在什么时候脱离了原先预定的路径，开始过度增殖

正如计算机需要代码一样，我们的身体也受到分子“程序”的控制，这些程序是在生命早期编写的，然后在随后的一生中必须正确地工作。但是，它们会毫不出错地一直正确工作吗？多年来，这个问题困扰着许多研究人员。迈阿密大学米勒医学院治疗创新副院长Claes Wahlestdt医学博士，精神病学和行为科学教授，是一项新研究的通讯作者，该研究最近发表在Aging Cell杂志上，文章题目是Longevity Related Molecular Pathways Are Subject to Midlife 'Switch' in Humans （与寿命相关的分子通路在人类中年时会发生“转换”）。与伦敦国王学院和英国斯特灵大学科学园的第一作者Jamie Timmons博士以及一个国际性的人类衰老研究小组合作，Wahlestdt博士课题组做出了一个引人注目的发现：已知的促进长寿的关键分子程序并不会持续到中年以后。这项研究为人类疾病从60岁起随着健康保护机制的消失而急剧增加提供了一个可能的新原因。这就提出了一个问题：如果你希望通过药物、营养物质或生活方式来促进“抗衰老”程序，那么等到你60多岁再时候开始是不是太迟了？可能吧，Wahlestdt博士说——至少如果你希望从这些干预措施中充分获益，那就太迟了。“十多年来，很明显，关键的生物化学事件调节了诸如线虫、果蝇和小鼠等短命小动物的寿命，但这些机制在人类中并不活跃。”Wahlestdt博士说。“在这项国际临床和基因组研究中，我们首次报道了人类在衰老过程中使用这些相同的生化途径。然而，令人惊讶的是，人类似乎从50岁起就停止使用这些途径了。因此，每个人调节这些通路的时间点和强度都可能会影响人类的寿命。”Wahlestdt博士说，这项新研究是他和Timmons博士在瑞典斯德哥尔摩的Karolinska研究所工作20年持续努力的结果。他们的发现是在使用了一种量化全面基因表达模式新方法时发现的，该方法被应用于来自不同年龄人身上的各种组织样本。重点关注的肌肉和大脑在人类身上观察到的新结果与之前在短寿命物种身上的研究结果吻合得很好。这包括了mTOR蛋白复合物（一种调节许多保护性细胞程序的机制）以及线粒体活性氧产物的主要作用。这两种细胞机制共同解释了人类大约三分之二的分子老化情况。“我们的研究表明，与其他物种相比，人类对衰老过程的调控可能更为复杂，” Wahlestdt博士说。“这与我们更为复杂的基因组有关，我们的基因组可能已经进化到允许更长寿、更健康的寿命。但也许人类基因组并不是真的为了活到50多岁而准备的。”从分子老化研究的角度来看 研究人员也注意到，与我们的较短寿命的远亲一样，人类在衰老过程中的分子反应并不是线性模式的。这与人类流行病学研究中根深蒂固的观点相反。“除了需要考虑分子老化的不同‘阶段’，临床变量，如有氧工作能力和胰岛素抵抗也很重要，也需要量化，”Timmons博士说。“在衰老过程中，它们与一些相同基因相互作用，它们是部分遗传的，是健康的重要预测因子。我们在模拟人类老化时第一次看到了这些。”虽然人们首次发现短寿命动物的寿命和健康关键调节因子是人类分子老化的核心，但这项新研究也确定了许多研究较少的非蛋白编码基因与人类老化有关。这些非蛋白编码基因被认为是人类基因组的“暗物质”，广泛存在于人类细胞中，但通常不存在于低等生物中。现在看来，它们可以在微调衰老的分子特征方面发挥重要作用。“我们已经证明，最有效的‘抗衰老’程序在人类身上是自然活跃的，并且由于某种原因，当我们到了50岁时就停止了，”Wahlestdt博士说。“这不仅为现在研究人类老化提供了一个特定的时间窗口，而且还表明，这些既定的抗衰老策略可能不再有效（如果过于活跃，可能会产生副作用），因此人类想要长寿将需要新的方法。”

6月10日《Nature》杂志报道了中国科学院神经科学研究所杨辉课题组与中国科学院计算生物学研究所和四川大学合作完成的一项研究，证实了DNA碱基编辑器会造成数以万计个非靶向RNA单核苷酸变异（SNVs），这些非靶向SNVs可通过在脱氨酶中引入点突变来加以消除。这项研究揭示了DNA碱基编辑的一个潜藏风险，还通过工程脱氨酶提供了一个解决问题的方法。今年，美国麻省总医院的Keith Joung团队和哈佛大学David Liu团队分别在《Nature》和《Science Advances》杂志报道了DNA单碱基编辑器存在大量RNA脱靶，通过突变版本的BE3和ABE可以部分降低RNA的非靶向编辑。DNA碱基编辑能够在不产生任何双链断裂（DSBs）的情况下对基因组DNA进行直接点突变校正，但潜在的脱靶效应限制了它的应用。腺相关病毒（AAV）是最常见的DNA编辑基因治疗呈递系统。由于这些病毒能够长期维持体内基因表达，因此DNA碱基编辑诱导的潜在RNA靶外效应对其临床应用具有重要意义。之前的几项研究已经评估过DNA碱基编辑的基因组DNA非靶向突变。同时，研究表明与常用DNA碱基编辑器整合的脱氨酶经常表现出RNA结合活性。例如，在胞嘧啶碱基编辑（CBEs）中使用的胞嘧啶脱氨酶APOBEC1被发现可以打靶DNA和RNA，在腺嘌呤碱基编辑（ABEs）中使用的腺嘌呤脱氨酶TadA被发现会诱导RNA上位点特异性肌苷形成。然而，任何由DNA碱基编辑器引起的潜在RNA突变都没有被很好地评估。为了在RNA水平上评价DNA碱基编辑的脱靶效应，研究人员计算了CBE或ABE处理细胞中每一个被复制的靶外RNA SNVs，并探讨了通过DNA碱基编辑的工程脱氨酶消除靶外RNA SNVs的可能性。他们将一种类型的CBEs，BE3（APOBEC1 -nCas9-UGI），或一种类型的ABEs，ABE7.10（TadA -TadA*-nCas9），连同GFP和/或无向导RNA（sgRNA）一起转染到HEK293T培养细胞中。在这些HEK293T细胞中，通过BE3和ABE7.10验证了DNA编辑的高靶向效率后，他们对这些样品进行了平均深度为125X的RNA测序，并定量评估了每个复制中的RNA SNVs。CBE或ABE处理细胞的每次复制都进行靶向编辑效率评估以确保有效编辑，然后将CBE和ABE处理组的非靶向RNA SNVs数量与GFP对照组进行比较。结果发现在DNA碱基编辑处理的细胞中，RNA SNVs的数量显著增加。此外，研究人员发现，BE3或ABE7.10处理细胞的突变偏向分别与APOBEC1或TadA的相同，表明靶外效应是由DNA碱基编辑的过度表达引起的。他们还鉴定了这些非靶向RNA SNVs的CBE和ABE特异性基序和遗传区域。为了消除碱基编辑的RNA非靶向活性，课题组研究了在APOBEC1或TadA上引入点突变的效果。三个高保真变体BE3W90Y+R126E、BE3（hA3AR128A）和BE3（hA3AY130F），将RNA靶外SNVs降低到了基础水平。同样，ABE变体ABE7.10F148A也显示出了靶外效应的完全消除。本研究通过在脱氨酶中引入点突变，获得了CBEs和ABEs的更高保真变体，并提出了一种利用合理工程提高基础编辑特异性的方法。杨辉，1985年生，2003-2007年就读于上海交通大学生命科学学院，获生物技术学士学位。2007-2012年就读于中科院上海分院生化细胞所李劲松研究组，获发育生物学博士学位。2012-2013年在麻省理工Whitehead 研究所 Rudolf Jaenisch 研究组从事博士后研究工作。2014年起任中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员，灵长类疾病模型研究组组长。2010年以来发表了近30篇SCI论文，其中包括以第一作者或通讯作者身份发表的3篇《Cell》、2篇《Nature》和1篇《Science》。

最近的一项研究表明，对母体血液中的游离DNA进行分析，能够同样有效地筛查双胞胎的唐氏综合征（21三体）。对于单胎妊娠而言，无创产前检测技术（NIPT）能够有效地筛查21、18和13三体等疾病。不过，这种技术是否适用于双胎妊娠？最近的一项研究表明，对母体血液中的游离DNA进行分析，能够同样有效地筛查双胞胎的唐氏综合征（21三体）。伦敦国王学院医院Kypros Nicolaides领导的研究团队收集了双胎妊娠的胎儿游离DNA（cfDNA）检测数据。他们发现，对于94%的病例，cfDNA检测能够正确地识别唐氏综合征。这项成果近日发表在《Ultrasound in Obstetrics & Gynecology》杂志上。“我们的研究结果以及荟萃分析的结果表明，在双胎妊娠中检测21三体综合征的表现可能与单胎妊娠相似，”Nicolaides及其同事在论文中写道。在这项研究中，Nicolaides及其同事收集了997例双胎妊娠的数据，这些胎儿经历了cfDNA检测，且核型已知。其中大部分是异卵双胞胎，也包括同卵双胞胎。总体而言，该队列包含了17例21三体、10例18三体和2例13三体，以及一对均为18三体的同卵双胞胎。他们利用罗氏的Ariosa Diagnostics Harmony检测产品开展cfDNA检测，正确识别了94%的21三体病例、90%的18三体病例，以及50%的13三体病例。它将四个阴性病例识别为阳性，综合假阳性率为0.62%。研究人员还开展了文献检索的工作。他们发现了7篇文献，这些有关双胎妊娠的研究主要采用测序方法对母体血液中的cfDNA进行分析。他们将这些结果与自己的结果相结合，开展荟萃分析。对于56例21三体病例和3,718例非21三体的双胎妊娠，cfDNA检测的加权检出率为98.2%，假阳性率为0.05%。同时，对于双胎妊娠中的18三体，cfDNA检测的加权检出率为88.9%，假阳性率为0.03%。相比之下，之前发表的单胎妊娠结果表明，21三体的检出率为99.7%，假阳性率为0.04%，18三体的检出率为97.9%，假阳性率为0.04%。这表明在双胎妊娠中检测21三体的表现与单胎妊娠同样好。研究人员指出，18三体和13三体的双胎妊娠数量太少，无法准确评估cfDNA检测的表现，并指出13三体的假阳性率似乎略高于单胎妊娠

我们如何选择食物？瑞士日内瓦大学（UNIGE）的神经科学家通过研究啮齿动物食物选择的神经生物学机制，发现了伴侣对饮食习惯的重要且持久的影响。　吃在一起我们如何选择食物？瑞士日内瓦大学（UNIGE）的神经科学家通过研究啮齿动物食物选择的神经生物学机制，发现了伴侣对饮食习惯的重要且持久的影响。事实上，与社会接触相关的感官刺激深刻地改变了食物选择相关网络的神经连接，突出了食物偏好的社会传播属性。此外，发表在《Science》杂志上的这些研究强调了社会联系在感官刺激的诠释和适应环境能力中的作用。自闭症患者的这种机制似乎有缺陷，可能部分解释了他们的社交困难。几年来，Christian Lüscher的研究小组一直关注与营养有关的大脑机制。“为了理解大脑是如何感知食物的，我们研究了动物模型的食物选择，更具体地说，这些选择是如何构建的，以及它们是否能受到影响，”Christian Lüscher说。在野外，生活在拥有几十个个体群体中的老鼠有能力适应环境并发现新食物。然而，为了限制中毒的风险，“品尝者”鼠被指定评估未知食物的安全性。但是它们如何把信息传递给同族呢？几只老鼠能地改变整个群体的进食行为吗？“我们想知道，在大脑中，如何通过社交接触在先天行为和获得新行为之间建立平衡，”Lüscher教授实验室的研究员Micha?l Loureiro解释说。百里香还是孜然？在自然界，啮齿类动物对百里香有着明显的偏好，相反孜然是一种它们几乎从不食用的香料。为了验证假设，科学家们试图通过观察两只老鼠如何平衡这种天生的偏好：一只是演示者，训练去闻孜然，一顿孜然拌饭后，带它与另一只老鼠（观察者）会面。两只老鼠共处一个笼子30分钟。24小时后，将分别用孜然调味和用百里香调味的两顿饭呈给观察者。观察鼠随后会表现出对孜然的兴趣，这表明两只鼠之间的信息已经通过观察者前一天在其同伴身上检测到的有气味的孜然分子有效且持久地传递了。研究人员标记参与实验的神经元，以了解它们的功能和通信特性，”我们观察到，这些神经元不仅从嗅觉感觉皮层接收信息，而且结果也改变了神经间的通讯。学习一种新气味可以加强突触连接，并根据特定的大脑路径改变动物与其他老鼠接触后的自然选择：首先，嗅觉系统检测到气味。然后，嗅觉皮质与额叶前皮质相连，参与决策选择，而后者又与负责管理动机和寻找奖励的腹侧纹状体相连，” Micha?l Loureiro解释说。为了证实观察结果，研究人员使用光遗传学技术——一种可以精确跟踪和调节神经活动的技术——来消除由两只鼠接触引起的神经修饰，从而消除观察鼠对孜然的记忆。“观察鼠转身离开了孜然。通过删除确定的网络中的联系，我们证明了我们怀疑的机制对于通过社会联系学习的必要性，”Christian Lüscher补充道。社交适应机制的基础科学家证明，即使在老鼠身上，对食物的选择也受到社会互动的高度影响，甚至打破生理调节机制。除了食物选择，这项研究还强调了社会互动的神经生物学机制及其产生的学习。“理解我们的大脑需要什么样的网络和机制来整合从另一个人那里收到的新信息，以及如何利用这些信息来适应环境，这是一个根本问题，”Micha?l Loureiro说。事实上，这些机制在某些神经发育障碍，如自闭症谱系障碍中似乎是不正常的。”自闭症患者的社交困难可能确实源于感觉皮层无法正确处理外界的刺激。同伴信息很难整合到前额叶皮质中，其传播也会受到干扰，因此几乎无法解析外部刺激。

新研究发现巨噬细胞培养PTEN缺陷性胶质母细胞瘤的途径，这提供了新的药物治疗靶标。　德克萨斯大学MD安德森癌症中心的癌症研究人员称，一种常见的遗传缺陷使胶质母细胞瘤向错误类型的免疫细胞传播分子信息，召集了保护和培育脑肿瘤而不是攻击它的巨噬细胞。这项发现公布在Cancer Cell杂志上，由著名癌症生物学教授，MD Anderson前任主席Ronald DePinho博士领导完成，他表示这一发现指出了治疗最常见和致命脑肿瘤的新的潜在靶标。胶质母细胞瘤中约三分之一都存在PTEN缺陷。胶质母细胞瘤的中位生存期约为12至15个月，只有5％的患者能存活5年。“我们已经发现了一种在PTEN缺陷性胶质母细胞瘤中被激活的共生环路，它在进入肿瘤微环境的癌细胞和巨噬细胞之间产生相互支持的关系，并为肿瘤提供生长因子支持，”DePinho说。巨噬细胞吞噬和消化微生物，细胞碎片和作为免疫反应一部分的肿瘤细胞，它们还能分泌影响其它细胞的细胞因子。这些细胞的作用是双面的：在M1中，它们主动协助免疫反应，抑制肿瘤生长。在M2中，它们处于修复模式，有助于免疫后恢复，这也可以促进癌症的生长和进展。胶质母细胞瘤中发现的活细胞多达一半是巨噬细胞。研究人员指出，它们是形成肿瘤微环境的主要成分。在这项研究中，DePinho与文章第一作者癌症生物学博士后研究员Peiwen Chen博士等人开始寻找与肿瘤微环境中免疫变化相关的胶质母细胞瘤的常见突变。结果他们不仅确定了将巨噬细胞带入胶质母细胞瘤的途径，还确定了巨噬细胞分泌的生长因子，这些因子保护癌细胞免受程序性细胞死亡，并促进新血管的生长。“我们开始发现只是PTEN缺乏，而不是其他常见的遗传改变，与胶质母细胞瘤中的巨噬细胞浸润有关，”Chen说。在一系列实验后，通过PTEN敲除细胞系，以及后来的胶质母细胞瘤小鼠模型中，他们发现：1.随着PTEN的下调，一种名为YAP1的基因被激活，这是一种转录因子，可增加LOX的表达，这是一种新型巨噬细胞吸引子;2.LOX与巨噬细胞上的β1整合素-PYK2通路相连，促使它们迁移到肿瘤微环境中;3.巨噬细胞通过分泌生长因子SPP1直接帮助胶质瘤细胞，这能增加癌细胞存活和血管形成以保护肿瘤。阻止LOX会缩小肿瘤，阻止巨噬细胞浸润研究人员开发了具有高表达LOX，YAP1和巨噬细胞标记物的胶质母细胞瘤人类异种移植小鼠模型。小分子LOX抑制剂BAPN或抗LOX抗体消除这些模型中的LOX会损害肿瘤生长并显著减少巨噬细胞浸润。研究人员发现阻断LOX对胶质瘤细胞增殖没有影响，但确实增加了癌细胞程序性细胞死亡并减少了支持肿瘤的血管的形成。之后，他们对来自癌症基因组图谱的489个人胶质母细胞瘤样本中已建立的巨噬细胞特征进行了分析。通过巨噬细胞高（201），巨噬细胞培养基（153）和巨噬细胞低（135）组的病例聚集，以及分析肿瘤相关巨噬细胞与来自胶质母细胞瘤小鼠模型和患者的血液来源单核细胞相比，他们确定了八个与患者巨噬细胞浸润相关的基因。在这8个中，SPP1是表达增加最多的基因。与巨噬细胞低组中的患者相比，巨噬细胞高组具有更频繁的PTEN突变或缺失，更高的YAP1和LOX表达以及更差的存活。LOX，SPP1是PTEN缺陷性胶质母细胞瘤的新靶标DePinho说，该途径中最具靶向性的成分是LOX和SPP1，其中正在开发的药物可以击中这两种基因。“小鼠的结果非常引人注目，人类胶质母细胞瘤的相关研究为在复发性胶质母细胞瘤患者的临床环境中激发这种方法也带来了更多的信心，”DePinho说。他说，重要的是只招募那些PTEN缺陷的肿瘤，因为他们的研究显示LOX抑制在野生型PTEN的肿瘤中不起作用。