1.Science：首次在成年大腦中觀察到幹細胞分裂

doi:10.1126/science.aao5056; doi:10.1126/science.aar7732

在一項新的研究中，來自瑞士蘇黎世大學的研究人員首次在完整的成年大腦中成功地跟蹤了單個幹細胞及其神經元後代數個月的時間。這對一生當中新的神經元是如何產生的提出新的見解。相關研究結果發表在2018年2月9日的Science期刊上，論文標題為「Live imaging of neurogenesis in the adult mouse hippocampus」。

蘇黎世大學大腦研究所教授Sebastian Jessberger及其團隊首次展示了神經幹細胞分化和新生的神經元在成年小鼠的海馬體中整合的過程。這些研究人員對神經幹細胞進行體內雙光子成像和遺傳標記，以便觀察幹細胞分裂，並且追蹤新的神經細胞成熟長達兩個月的時間。通過在一段時間內觀察這些細胞發揮作用，他們展示了大多數幹細胞在成熟為神經元之前僅分裂幾輪。這些結果就解釋了為何隨著年齡的增加，新生細胞的數量急劇下降。

2.Science：揭示在多發性硬化症中，膽固醇晶體阻止髓鞘再生

doi:10.1126/science.aan4183; doi:10.1126/science.aar7369

多發性硬化症（multiple sclerosis）是中樞神經系統中的一種慢性炎症疾病，在這種疾病中，人體自身的免疫細胞攻擊包圍著神經纖維的脂肪性絕緣髓鞘。髓鞘由髓磷脂構成，故又稱髓磷脂鞘。再生完整的髓鞘是患者從多發性硬化症複發中康復過來的一個必要的先決條件。然而，人體再生髓鞘的能力隨著年齡的增加而下降。

如今，在一項新的研究中，由德國慕尼黑工業大學的Mikael Simons教授領導的一個研究團隊提出一種可能的解釋：源自髓磷脂的脂肪因不能夠被吞噬細胞快速清除，而能夠觸發慢性炎症，這接著阻止髓鞘再生。相關研究結果於2018年1月4日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Defective cholesterol clearance limits remyelination in the aged central nervous system」。

Simons解釋道，「髓磷脂含有很高的膽固醇。當髓磷脂遭受破壞時，釋放出的膽固醇必須從組織中去除。」這是由小膠質細胞和巨噬細胞（也稱作吞噬細胞）執行的。它們攝取受損的髓磷脂，消化它，並通過轉運分子將膽固醇等不可消化的剩餘物從細胞中轉運出去。但是，如果太多的膽固醇堆積在細胞中，那麼膽固醇能夠形成針狀晶體，這可造成細胞損傷。Simons團隊在小鼠模型中證實了膽固醇晶體的破壞性影響。它激活吞噬細胞中的所謂炎性體，導致炎症介質釋放，從而吸引更多的免疫細胞。Simons說，「類似的問題也在動脈粥樣硬化中發生，但不是在腦組織中，而是在血管中。」

3.Science：重大發現！多種精神障礙存在著基因重疊

doi:10.1126/science.aad6469

大多數醫學疾病具有明確的在組織、器官和體液中觀察到的物理特徵。相反之下，精神障礙（psychiatric disorder）並不是由這種病理特徵所定義的，而是由行為所決定的。

在一項新的研究中，來自美國加州大學洛杉磯分校和中國中南大學等研究機構的研究人員發現自閉症、精神分裂症和躁鬱症在分子水平上具有一些相同的物理特徵，特別是大腦中的基因表達的模式。他們還查明這些精神障礙中的基因表達存在著重要的差異。相關研究結果發表在2018年2月9日的Science期刊上，論文標題為「Shared molecular neuropathology across major psychiatric disorders parallels polygenic overlap」。

這些研究人員分析了來自患有自閉症、精神分裂症、躁鬱症、重度抑鬱症或酒精濫用障礙的已故受試者的大腦的700個組織樣品中的RNA，並將它們與來自沒有精神障礙的大腦的樣品進行比較。

分子病理學分析結果表明不同的精神障礙（如自閉症和精神分裂症）之間存在顯著的基因重疊，但它們也表現出特異性，比如重度抑鬱症表現出在其他的精神障礙中沒有觀察到的分子變化。

4.Science光遺傳學重大突破！上轉換納米顆粒助力大腦深部刺激！或將顛覆神經疾病治療！

doi:10.1126/science.aaq1144; doi:10.1126/science.aar7379

日本理化研究所（RIKEN）腦科學研究所研究組長Thomas McHugh及其同事現在找到了將光非侵入性導入到腦深處的新方法。在他們昨天發表於《Science》上的文章中，他們使用上轉換納米顆粒（UCNPs）將激光導入到了頭蓋骨深處。這種納米顆粒可以在傳統光遺傳學無法達到的深度吸收近紅外光並將它們轉變為可見光。這種方法被用於激活大腦不同區域的神經元、沉默癲癇及激活記憶細胞。「納米顆粒可以有效地延長我們光纖可以到達的深度，從而可以進行光的遠程遞送，實現非侵入性治療。」McHugh說道。

除了激活神經元，UCNPs也可以用於抑制癲癇小鼠病情。研究人員給小鼠海馬區注射了可以發出綠光的納米顆粒，隨後用近紅外光在頭蓋骨表面進行照射。結果這些小鼠的癲癇神經元被有效沉默。在另一個叫做內側隔核的區域，納米顆粒發出的光促進了神經元theta周期（一種重要的腦電波）的同步。在具有恐懼記憶的小鼠中，研究人員使用可以發光的UCNPs成功在海馬區激起了小鼠的恐懼記憶。這些神經元激活、抑制和記憶激起效應只在注射了納米顆粒的小鼠身上觀察到。

小鼠的記憶激起可以維持兩周。這表明UCNPs保留在注射部位，研究人員也通過顯微鏡確認了這個現象。

5.Science：136年來，終於破解有絲分裂期間染色體摺疊之謎

doi:10.1126/science.aao6135

自從科學家們首次在顯微鏡下觀察到染色體以來，一個持續了136年的生物學之謎是染色體在有絲分裂期間如何摺疊。

如今，基因組摺疊有一個新的劇本。一種新的逐步驟解釋在以分鐘為單位的時間解析度下說明了細胞如何快速地將長長的染色體纏結物包裝成細胞分裂所需的微小的緊密纏繞的染色體束。來自美國霍華德休斯醫學研究所等研 究機構的研究人員報道，細胞將染色體捲成環狀結構，然後將這些環狀結構纏繞成梯狀的螺旋結構。相關研究結果於2018年1月18日在線發表在Science期刊上，論文標題為「A pathway for mitotic chromosome formation」。

大多數時候，我們的細胞中的染色體像散開的紗線一樣在細胞核中鬆散開來。Dekker說，散開的染色體鏈看起來像小斑點（blobs）。但在有絲分裂期間，當我們的細胞準備分裂成兩個子細胞並將遺傳物質移交給這些子細胞時 ，染色體盤繞起來，將大約六英尺的DNA裝填到微小的包裝物中。Dekker說，細胞能夠很容易地將這些濃縮的X形團塊（X-shaped nuggets）運送到它們的子細胞中。隨後，染色體再次鬆散開，返回到斑點結構。

被稱作凝縮蛋白（condensin）的小型環狀蛋白馬達推動幾碼長的染色體通過這些蛋白馬達自身的環而形成環狀結構。 凝縮蛋白II將染色體編織成一系列較寬的環狀結構，隨後另一種被稱作凝縮蛋白I的蛋白將這些較大的環狀結 構分裂成較小的環狀結構。接著這些環狀結構（每條染色體有數百個）像螺旋梯那樣進行扭曲。

6.Science：中加科學家提出應考慮室內化學物對人類健康的影響

doi:10.1126/science.aar6837

中國科學院的Sasho Gligorovski和加拿大多倫多大學的Jonathan Abbat一起重新審視了室內化學物及其對人類健康的影響。他們在2018年2月9日的Science期刊上發表的一篇標題為「An indoor chemical cocktail」的觀點（Perspective）類型論文中建議應該開展更多的研究來確定哪些化學反應在家裡和建築物中發生，這是因為就目前而言，還沒有人真正地知道這一點。

正如這兩名作者指出的那樣，大量的化學反應在家裡、辦公室和其他建築物中發生。人們使用洗髮水、護髮素、除臭劑和香水，並塗抹乳液。他們穿著已經過化學物處理的衣服，這種處理讓這些衣服更加持久耐用。他們在用抗真菌劑處理過的地毯上行走，在充滿著化學物的空氣中烹飪食物，並利用各種化合物清潔餐具、物體表面、地板和窗戶。簡言之，人類定期向家裡和身體中引入大量化學物，而且針對這些化學物對健康的影響，科學家們知之甚少。Gligorovski和Abbatt指出還不清楚當這些化學物混合在一起時會發生什麼。是否有未知的化學反應在我們周圍發生，從而產生我們正在觸摸或呼吸的新材料或氣體？這兩名作者認為答案似乎是肯定的。

比如，最近的研究已表明香煙煙霧中的一些化學物與家中的氣態亞硝酸反應，並且被木質傢具等表面吸收。在另一項研究中，研究人員發現使用含氯漂白劑可促進整個室內空間形成一種氧化環境。它產生的氣體會氧化其他表面，並被紫外線破壞，從而形成反應性自由基。除了對研究家裡的化學反應之外，這兩名作者還強調了另一項研究，該研究證實空氣的氧化能力受到人類入住半小時的影響。

7.Science：利用納米顆粒和DNA鏈製備出可編程的超晶格

doi:10.1126/science.aaq0591

在一項新的研究中，來自美國西北大學的研究人員將自上而下的光刻技術與新的DNA驅動技術結合在一起，獲得DNA鏈與納米顆粒結合在一起的「超晶格（superlattice）」。他們所使用的納米顆粒為金納米顆粒。而且當將這種 超晶格浸漬在不同乙醇濃度的溶液中時，他們發現DNA鏈會改變長度，從而將使得這種超晶格改變顏色。相關研究結果發表在2019年2月9日的Science期刊上，論文標題為「Building superlattices from individual nanoparticles via template-confined DNA-mediated assembly」。

8.Science：確定SRP在蛋白靶向效率和特異性中的生理作用

doi:10.1126/science.aar3607

分泌到細胞外面的蛋白在合成期間通過信號識別顆粒（SRP）被招募到內質網的表面上。這種經典的觀點提示著SRP識別蛋白起始處的信號序列。通過研究酵母，Elizabeth A. Costa等人發現在SRP不存在的情形下，很多具有可切割的信號肽的蛋白在合成期間被高效地靶向到內質網表面上。相反之下，具有內部靶向信號的蛋白普遍性地依賴於SRP，而且當SRP不存在時，容易發生異常的線粒體靶向。這些結果確定了SRP在確保這種分泌途徑發生的準確的和高效的蛋白靶向中的全部生理作用。

9.Science：低複雜性蛋白片段的原子結構揭示出扭結在一起的β-摺疊

doi:10.1126/science.aan6398

超過1500種人類蛋白質含有較長的「低複雜性（low complexity）」的無序片段（disordered stretch）---由20種常見氨基酸中的少數幾種形成的氨基酸片段。這些低複雜性的結構域的功能一直是不清楚的。Michael P. Hughes等人呈現的原子解析度結構提示著兩個這樣的結構域的短片段能夠較弱地通過形成一對扭結在一起的β-摺疊（β-sheet）而彼此結合著。鑒於芳族氨基酸側鏈讓這些相互作用保持穩定，因此這項相互作用的基序就被稱為LARKS，即低複雜度的富含芳香氨基酸的扭結片段。 許多與生物細胞的無膜細胞器結合的蛋白含有容納著多個LARKS的低複雜性結構域。

10.Science：揭示蜂鳥的形態、肌肉能力、技巧和機動性

doi:10.1126/science.aao7104; doi:10.1126/science.aar7615

蜂鳥以飛行期間令人印象深刻的機動性而聞名於世。Roslyn Dakin等人 使用計算機視覺方法來描述來自25個物種的 200多隻蜂鳥的飛行細節。 較大的蜂鳥物種由於具有增加的肌肉質量而具有增強的敏捷性。 在這25種物種中， 肌肉決定了過渡運動（transitional movement），而翅膀形狀促進急轉彎和快速旋轉。 不同的物種和同一種物種內的不同蜂鳥通過結合固有的特性和學習的技能發揮它們各自的優勢。

來源：生物谷

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