本周Nature論文推薦 18年1月25日刊
封面圖片：Wenjing Wu
染色體不穩定性驅動癌症轉移機制
封面所示為一個癌細胞的藝術想像圖，其中由於染色體不穩定性而導致DNA形成微核。Samuel Bakhoum及同事表明，當這些微核破裂， DNA外露流入胞質溶膠（綠色），於是激起會幫助驅動癌症轉移的炎症反應。這些發現在染色體不穩定性和癌症轉移之間建立起直接聯繫，為預防癌症轉移開闢了潛在新途徑。
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論文：Chromosomal instability drives metastasis through a cytosolic DNA response
絕非全息圖可比
本周《自然》介紹了一種可以「憑空」產生三維雕刻似動態圖像的技術。這種圖像可以和相同物理空間內的實體共存，是目前全息技術無法實現的。
三維動態圖像一直是科幻小說里的東西。三維現象一般通過光的控制來實現，但是現有的方法存在局限，如視角窄、需要佩戴特殊的觀看裝置。
美國楊百翰大學的Daniel Smalley和同事設計了一種自由空間立體顯示平台——Optical Trap Display，通過它三維物體可以在實空間中再現，而且不用佩戴任何眼鏡，就能從任何角度觀看。一個近乎不可見的光場捕獲和移動小粒子穿過一個空間。在粒子移動的過程中，利用紅色、綠色和藍色激光進行照射，映射出物體表面，使之成像。當粒子移動速度足夠快時，就會產生三維立體圖像，並且色域大，精細度高。速度再快一點，成像的物體看起來就像在動。
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論文：A photophoretic-trap volumetric display
新聞與觀點：Trapped particle makes 3D images
早期宇宙中的超重黑洞
本期《自然》發表的一篇論文報告了迄今為止人類觀察到的最遙遠的一個類星體，它存在於宇宙誕生6.9億年的時候（僅為目前宇宙年齡的5%）。該類星體擁有一個超重黑洞，為一些關於早期宇宙中的黑洞生長理論提供了支撐。
類星體是太空中最明亮的天體，因此，可以利用它們研究早期宇宙。據信，類星體的能量源自大型星系中心的黑洞生長。一般用紅移來測量這類遙遠天體的位置，此前只發現了一個紅移值大於7的類星體（該類星體名為ULAS J1120+0641，紅移值為7.09）。
美國卡內基科學研究所的Eduardo Ba?ados及同事報告發現了一個紅移值為7.54的類星體——ULAS J1342+0928，作者通過計算得出它擁有一個質量為太陽8億倍的黑洞。在早期宇宙存在這樣一個超重黑洞約束了早期黑洞生長模型。
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論文：An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5
（下面插播2018年1月11日刊的Nature論文推薦）
封面設計：Danielle Futselaar；
照片：Brian P. Irwin/Dennis van de Water/Shutterstock.com
極端環境下的中子星導致重複的快速射電暴？
封面所示為波多黎各阿雷西博天文台的威廉·戈登望遠鏡。荷蘭阿姆斯特丹大學和荷蘭射電天文研究所的Jason Hessels與同事使用該望遠鏡試圖揭示唯一已知的重複性快速射電暴源的物理性質。這些重複性快速射電暴每次持續約一毫秒，它們來自一個矮星系中的一片恆星形成區。Hessels與共同作者觀察到這些射電暴的線偏振接近100%，且法拉第旋轉量極高。只有存在一個極度磁化的等離子體環境才能產生這樣的結果，而這種環境此前只在大質量黑洞附近被觀察到。因此，作者提出這些射電暴可能來自一顆處於這樣一種環境中的中子星（不過該團隊也聲明，在理論上，它們也可能來自一顆被高度磁化風星雲或超新星遺迹圍繞的中子星）。
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論文：An extreme magneto-ionic environment associated with the fast radio burst source FRB 121102
酒精損害小鼠幹細胞DNA
本期《自然》發表的一項研究顯示，酒精可以損害小鼠造血幹細胞的DNA。該研究或有助於解釋眾所周知的飲酒與癌症風險增加之間的關聯。
飲酒是一個公共衛生問題，也是關乎各種疾病和全球死亡率的因素之一。英國醫學研究理事會分子生物學實驗室的Ketan Patel及同事表明，乙醛（一種酒精代謝物，在低濃度酒精下也會自然生成）會導致小鼠造血幹細胞DNA雙鏈斷裂。雖然部分DNA斷裂隨後被修復，但是殘留損害仍影響廣泛，包括某些區域被刪除，染色體重排。這些遺傳變化接下來被傳遞到無數源自這些造血幹細胞的後代，血細胞中。
對於大多數人而言，乙醛是酒精短暫即逝的副產品，會被乙醛脫氫酶2氧化為醋酸鹽。但是，亞洲約有5.4億人口攜帶一種ALDH2基因突變，導致他們無法降解乙醛。已知攝入酒精會增加這些人患上食道癌的風險。但是，這項新研究表明他們也可能易患上酒精誘導的年齡相關血液病，不過還需要進一步的研究才能確定這些發現是否可以轉化至臨床。
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論文：Alcohol and endogenous aldehydes damage chromosomes and mutate stem cells
人類耳聾小鼠模型恢復聽覺
根據本期《自然》發表的一篇論文，CRISPR–Cas9基因組編輯技術被用於恢復人類遺傳性耳聾小鼠模型的聽力。這項研究凸顯了CRISPR–Cas9用於治療某些顯性遺傳性聽覺損失疾病的潛力。
將近一半的耳聾由遺傳因素造成，但是可以治療遺傳性聽覺損失的方法卻有限。美國哈佛大學及博德研究所的David Liu及同事設計了一個脂質包裹的Cas9-嚮導RNA複合體，能夠有特異性的針對人類耳聾小鼠模型的致聾遺傳突變。
他們表明該系統可以破壞致聾突變基因，即使突變基因和健康基因只有一個鹼基對的差別。不僅如此，將上述複合體注射進新生小鼠的耳蝸，可以顯著減少進行性聽覺損失。作者觀察發現，相較於未接受注射的耳朵或注射了靶向某不相關基因的複合體的耳朵，在注射了上述複合體的耳朵中，毛細胞存活率更高，聽腦幹反應閾值更低。此外，接受注射的小鼠的聽覺反射反應強於未接受注射的小鼠。
作者總結表示，該基因組編輯策略或有助於在未來研發無DNA、無病毒的一次性療法，用於治療特定遺傳性聽覺損失疾病。
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論文：Treatment of autosomal dominant hearing loss byin vivodelivery of genome editing agents
新聞與觀點：An ode to gene edits that prevent deafness
TAG:Nature自然科研 |