Nature雜誌6月不得不看的亮點研究

不知不覺，6月份即將結束了，在即將過去的6月里Nature雜誌又有哪些亮點研究值得學習呢？小編對此進行了整理，與各位一起學習。

【1】Nature：重磅級成果！科學家解析為何心臟無法進行自我修復！

doi：10.1038/nature22979

心肌是機體中不可再生的組織，同時這也是引發心臟病患者死亡的主要原因；為了能夠開發出幫助心臟自我修復的新方法，近日來自貝勒醫學院和德州心臟研究所的研究人員通過對參與心臟細胞功能的多個通路進行研究，發現了抑制心臟自我修復的多個過程之間的一種此前未知的關係，相關研究刊登於國際雜誌Nature上，該研究或為後期科學家們開發新策略來促進心臟細胞再生提供了新的思路和希望。

研究者James Martin教授表示，我們正在調查為何心肌無法更新；本文研究中，我們重點對心肌細胞的兩個途徑進行了研究，分別是Hipp途徑和抗肌萎縮蛋白糖蛋白複合物（DGC）途徑，Hipp途徑主要負責阻斷成體心肌細胞再生，而DGC途徑則對於心肌細胞的正常功能非常必要。

【2】Nature：重大突破！胞外基質蛋白Agrin促進心臟再生，有助開發新的心臟病療法

doi：10.1038/nature22978

心臟病仍然是全世界的一個主要的死亡原因，但是一旦心臟組織遭受損傷，迄今為止為數不多的可用的治療方法在大多數時候仍然不能夠取得成功。哺乳動物心臟實際上能夠再生和修復損傷，但是這種能力只能持續到出生的時候。在此之後，這種能力似乎永久地消失了。如今，在一項新的研究中，來自以色列魏茨曼科學研究所等研究機構的研究人員發現新生心臟中的一種蛋白分子似乎控制這種再生過程。當被注射到遭受心臟病發作的成年小鼠心臟中時，這種被稱作聚集蛋白（Agrin）的分子似乎「開啟」這種再生過程，能夠修復受損的心肌。這些發現為恢復受損的心臟功能指明一種新的研究方向。相關研究結果於2017年6月5日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「The extracellular matrix protein Agrin promotes heart regeneration in mice」。論文通信作者為魏茨曼科學研究所分子細胞生物學系的Eldad Tzahor教授。論文第一作者為Tzahor實驗室博士生Elad Bassat。

Tzahor解釋道，在人遭受心臟病發作後，這種心臟癒合過程是漫長的和效率低下的。一旦遭受損傷，心肌細胞就被瘢痕組織替換掉，然而瘢痕組織不能夠收縮，因而不能夠參與泵血。這接著對剩餘的心肌組織產生進一步的壓力，最終導致心力衰竭。

【3】Nature：重大突破！利用靶向KRAS突變基因的外泌體治療胰腺癌

doi：10.1038/nature22341

外泌體（exosome）是所有細胞釋放出的病毒大小的顆粒。它們天然地存在於血液中。根據來自美國德州大學MD安德森癌症中心的一項新的研究，對外泌體進行基因操縱可能提供一種新的胰腺癌治療方法。相關研究結果於2017年6月7日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Exosomes facilitate therapeutic targeting of oncogenic KRAS in pancreatic cancer」。論文通信作者為德州大學MD安德森癌症中心癌症生物學系研究員Raghu Kalluri博士。

德州大學MD安德森癌症中心的早期研究已證實外泌體可被用來檢測胰腺癌，但是這些最新的發現揭示出作為一種潛在新的療法，經過基因改造的外泌體可被用來直接地和特異性地靶向經常與胰腺癌相關的KRAS突變基因。

在這項新的研究中，經過基因修飾的外泌體（被稱作iExosome）能夠運送特異性地靶向KRAS突變基因的小RNA分子，從而導致胰腺癌模式小鼠病情緩解，增加它們的總存活率。這些研究人員採用了一種被稱作RNA干擾（RNAi）的靶向方法：利用這些天然的納米顆粒（即外泌體）運送小干擾RNA（siRNA）或短髮夾RNA（shRNA）分子來靶向胰腺癌細胞中的KRAS突變基因，從而影響多種胰腺癌模型的腫瘤負荷和存活。他們證實外泌體能夠作為一種高效的RNAi載體發揮作用，這是因為這些納米大小的囊泡（即外泌體）輕鬆地在體內遷移和進入靶細胞（包括癌細胞）中。

【4】Nature：重大發現！實驗性藥物GGTI-2418抑制腫瘤生長

doi：10.1038/nature22965

美國莫非特癌症研究中心藥物研發部主任Sa？d M. Sebti博士及其團隊和美國紐約大學朗格尼醫學中心生物化學與分子藥理學系主任Michele Pagano博士及其團隊領導的一項新的研究發現藥物香葉基香葉基轉移酶（geranylgeranyltransferase）抑制劑GGTI-2418抑制Pagano團隊發現的一種新的存在缺陷的PTEN癌症通路。相關研究結果於2017年6月14日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「PTEN counteracts FBXL2 to promote IP3R3- and Ca2+-mediated apoptosis limiting tumour growth」。

眾所周知，完全功能性的PTEN通過抵抗PI3K/Akt腫瘤存活通路來抑制腫瘤生長。Pagano團隊發現一種新的機制：PTEN通過阻止香葉基香葉基化的蛋白FBXL2結合和降解IP3R3來阻止細胞發生癌變。IP3R3是一種重要的抗癌「檢測器」，能夠識別過度增殖的細胞（這些細胞消耗異常高水平的能量），並且作為一種抗癌安全機制靶向它們以便讓它們自我摧毀。PTEN結合到IP3R3上，保護它的癌症檢測功能。然而，PTEN在很多癌症中是存在缺陷的，也因此FBXL2不受其監管；太多的IP3R3遭受降解，而且快速增值的細胞更不能夠發生自我摧毀。

【5】Nature：重磅！開發出模擬自然發育的生物工程人肝臟組織

doi：10.1038/nature22796

在一項新的研究中，來自德國、美國和日本的研究人員利用他們開發出的生物工程人肝臟組織發現了之前未知的控制肝臟器官發育過程的分子-細胞交談網路，這極大地促進利用人多能性幹細胞產生健康的可使用的人肝臟組織的努力。他們報道，在臨床試驗中測試他們的生物工程人肝臟組織之前，仍然需要對它們開展進一步的分子微調。相關研究結果於2017年6月14日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Multilineage communication regulates human liver bud development from pluripotency」。論文通信作者為美國辛辛那提兒童醫學中心腸胃病、肝臟與營養科研究員Takanori Takebe博士、德國馬克斯-普朗克進化人類學研究所研究員Barbara Treutlein博士和日本橫濱市立大學醫學研究生院再生醫學系研究員Keisuke Sekine博士。

當前治療晚期肝病的唯一方法是肝臟移植，然而從死亡供者體內獲得的肝臟數量是有限的。基於這一點，再生醫學的一個主要目標是獲得自我組裝的人組織，即細胞在準確的時間和空間經歷一系列協調的分子事件，從而形成功能性的三維肝芽（liver bud）。

闡明胚胎內胚層發育中的分子-細胞交談的詳細細節和環境對這種技術的治療潛力是至關重要的。肝臟是在胚胎內胚層中形成的。

【6】Nature：令人吃驚！炎症與精神疾病存在新的關聯

doi：10.1038/nature22821

全身性紅斑狼瘡是一種不可治癒的自身免疫疾病，經常被稱作狼瘡。在美國，至少有150萬狼瘡患者。高達75%的狼瘡患者經歷著神經精神癥狀。但是迄今為止，我們對狼瘡影響大腦的機制知之甚少。如今，在一項新的研究中，來自美國波士頓兒童醫院的研究人員闡明了這一機制，並且指出一種潛在的新藥物保護大腦免受狼瘡和其他的中樞神經系統疾病的神經精神影響。相關研究結果於2017年6月14日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Microglia-dependent synapse loss in type I interferon-mediated lupus」。論文通信作者為波士頓兒童醫院細胞與分子醫學項目研究員Michael Carroll博士。

論文第一作者、Carroll實驗室研究員Allison Bialas博士說，「一般而言，狼瘡患者經常具有一系列神經精神癥狀，包括焦慮、抑鬱、頭痛、癲癇，甚至精神錯亂。但是，它們的病因是不清楚的，這是因為長期以來，人們甚至並不認為它們是這種疾病的癥狀。」

總而言之，狼瘡的神經精神癥狀是被認為是中樞神經系統狼瘡。Carroll團隊想要知道，從病理學角度而言，狼瘡患者的免疫系統變化是否直接導致這些癥狀。

【7】Nature：重磅！首次證實帕金森病部分上是一種自身免疫疾病

doi：10.1038/nature22815

帕金森病是一種神經退行性疾病。這種疾病的一種關鍵特徵是受損的α-突觸核蛋白（alpha-synuclein）在帕金森病患者體內的一種被稱作多巴胺能神經元的腦細胞中堆積。

在一項新的研究中，來自美國哥倫比亞大學醫學中心和拉荷亞過敏症與免疫學研究所等研究機構的研究人員發現首個直接的證據證實自身免疫反應在帕金森病中發揮著作用。這一發現使得利用削弱這種免疫反應的療法阻止帕金森病中的神經元死亡成為可能。相關研究結果於2017年6月21日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「T cells from patients with Parkinson』s disease recognize α-synuclein peptides」。

論文共同通信作者、哥倫比亞大學醫學中心神經生物學教授David Sulzer博士說，「發生故障的免疫系統導致帕金森病的觀點可追溯到將近100年前。但是迄今為止，沒有人能夠將這兩者關聯在一起。我們的發現表明α-突觸核蛋白的兩個片段能夠激活參與自身免疫攻擊的T細胞。」

【8】Nature：利用開發出的演算法揭示T細胞免疫識別機制

doi：10.1038/nature22383

在一項新的研究中，來自美國聖猶大兒童研究醫院和弗雷德哈欽森癌症研究中心等研究機構的研究人員開發出一種功能類似於羅塞塔石板（Rosetta Stone）的演算法，該演算法有助破解免疫系統如何識別和結合抗原。它應當有助開發更加個人化的癌症免疫療法，並且有助加快診斷和治療傳染病。相關研究結果於2017年6月21日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Quantifiable predictive features define epitope-specific T cell receptor repertoires」。

免疫系統依賴於T細胞表面上的T細胞受體（TCR）分子識別來自病毒感染細胞、腫瘤和其他威脅的外源抗原，並且對它們作出反應。基因組重排意味著大量的不同T細胞受體的存在是可能的。每個人能夠擁有大約1億個不同的T細胞受體（它們一起被稱作T細胞受體庫），即便在雙胞胎之間，也很少存在重疊的T細胞受體。在這種T細胞受體庫中的每個T細胞受體能夠識別以一種不同的抗原和發起免疫反應來應對威脅。

論文共同通信作者、聖猶大兒童研究醫院免疫科助理研究員Paul Thomas博士說，「在此之前，這種令人吃驚的多樣性挫敗了對識別相同的抗原並對它作出反應的T細胞受體進行分門別類的努力。」另一名論文共同通信作者為弗雷德哈欽森癌症研究中心研究員Philip Bradley博士。

【9】重大突破！兩篇Nature揭示基因組調節新機制

doi：10.1038/nature22989 doi：10.1038/nature22989 doi：10.1038/nature23089

在一項新的研究中，來自美國勞倫斯伯克利國家實驗室、加州大學伯克利分校和阿爾伯特-愛因斯坦醫學院的研究人員提供證據證實作為DNA中的一個不同尋常的部分，異染色質利用液-液相分離（liquid-liquid phase separation）將基因組中的大部分組裝成細胞核中的特定區域。液-液相分離是一種在物理學上廣為人所知的機制，但是它在生物學上的重要性僅在最近才被揭示出。這些發現解決了一個長期存在的問題，即DNA功能如何在空間和時間上有序地安排，包括基因如何受到調節而發生沉默或表達。相關研究結果於2017年6月21日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Phase separation drives heterochromatin domain formation」。

論文通信作者、勞倫斯伯克利國家實驗室生物系統與工程系高級科學家Gary Karpen說，「幾十年來，DNA序列在健康和疾病中的重要性是清晰的，但是我們僅在最近才意識到將DNA片段組裝成細胞核內的不同結構域或者區室對促進不同的基因組功能是至關重要的。」

異染色質中的長片段DNA含有在大多數情況下需要被沉默的序列，這樣細胞才能夠正確地發揮作用。科學家們曾經認為DNA的這種壓縮是控制哪些酶和分子接觸到這些序列的一種主要機制。據推斷，DNA鏈纏繞得越緊，接觸到內部的遺傳物質就變得越難。

【10】Nature：鑒定出蛋白Nlrp9b抵抗輪狀病毒感染機制

doi：10.1038/nature22967

輪狀病毒（rotavirus）是嬰兒和兒童罹患腸胃炎和腹瀉的一種最為常見的原因，每年導致全世界大約21.5萬人死亡。它是高度傳染性的和潛在致命性的。這種病毒特異性地感染宿主小腸中的腸上皮細胞，並且已進化出抵抗干擾素和NF-κB信號的策略來躲避免疫系統，這就提出一個問題：其他的宿主因子是否參與腸道粘膜中的抗病毒反應。不過，針對體內（特別是通過NLR炎性體）檢測和限制腸道病毒的機制，人們知之甚少。

在一項新的研究中，來自美國耶魯大學醫學院等研究機構的研究人員發現蛋白Nlrp9b在腸上皮細胞中特異性地表達，並且限制輪狀病毒感染。他們通過一系列實驗證實Nlrp9b通過一種被稱作Dhx9的RNA解旋酶，識別較短的雙鏈RNA片段，並且與銜接蛋白Asc和半胱天冬酶-1（caspase-1）形成炎性體複合物，從而促進白細胞介素-18（IL-18）成熟和Gsdmd誘導的細胞焦亡（pyroptosis）。在體內條件性剔除腸道中的Nlrp9b或者其他炎性體組分會導致小鼠對輪狀病毒感染更加敏感。相關研究結果於2017年6月21日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Nlrp9b inflammasome restricts rotavirus infection in intestinal epithelial cells」。論文通信作者為耶魯大學醫學院免疫生物學系研究員Richard Flavell。（生物谷Bioon.com）

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