1.Science：揭秘雄心勃勃的全球病毒組計劃

doi:10.1126/science.aap7463

一項新的全球計劃試圖在爆發病毒性流行病之前主動鑒定出病毒威脅、為這些威脅作好準備和阻止這些威脅，而不是等到埃博拉病毒（導致埃博拉疫情）、SARS病毒（導致非典型肺炎疫情） 和寨卡病毒（導致寨卡疫情）等病毒爆發流行病後，世界被迫針對此作出反應。相關研究結果發表在2018年2月23日的Science期刊上，論文標題為「The Global Virome Project」。 全球病毒組計劃（The Global Virome Project）是一項國際合作計劃，旨在鑒定出地球上大部分未知病毒，並且阻止它們的傳播。論文作者們說，這種方法可能標誌著「大流行病時代」的結 束。

全球病毒組計劃的想法始於2016年，當時來自亞洲、非洲、美洲和歐洲的橫跨產業界、學術界、政府間機構、非政府組織和私營部門的利益相關者開始為這一計劃設計框架。預計中國和泰國 的野外調查將於今年開始。

2.Science：利用實驗室培養的微型腫瘤有望實現癌症個性化治療

doi:10.1126/science.aao2774

根據一項新的研究，來自英國癌症研究院（Institute of Cancer Research）等研究機構的研究人員報道，利用在實驗室培養的源自患者的「微型腫瘤（"mini tumour）」測試癌症藥物有可 能幫助醫生們對患者開展個性化治療。這項研究是在腸癌、胃癌和消化系統的其他癌症中開展的。相關研究結果發表在2018年2月23日的Science期刊上，論文標題為「Patient-derived organoids model treatment response of metastatic gastrointestinal cancers」。

這些研究人員利用一系列藥物處理這些源自患者的微型腫瘤。他們隨後將這種處理效果與成功地在這些患者中進行治療取得的效果進行比較。在將近90%的病例中，這種方法會發現有機會讓患 者的腫瘤縮小的藥物。

在患者中不起作用的藥物也不會對這些微型腫瘤產生影響。這提示著它們可能有助於預測藥物在什麼情形下不起作用。論文通信作者、英國癌症研究院的Nicola Valeri博士說，這種技術需要 在更大的臨床試驗中進行測試，但是它「有潛力協助提供真正的個性化治療。」

3.Science：揭示細胞凋亡期間，mtDNA逃離線粒體機制

doi:10.1126/science.aao6047

在一項新的研究中，由澳大利亞莫納什大學生物醫學發現研究所的Benjamin Kile教授領導的一個國際研究團隊發現並拍攝了在細胞死亡期間線粒體DNA（mtDNA）逃離線粒體（細胞內產生能量 的細胞器）的確切時刻。相關研究結果發表在2018年2月23日的Science期刊上，論文標題為「BAK/BAX macropores facilitate mitochondrial herniation and mtDNA efflux during apoptosis」。

雖然mtDNA從線粒體中釋放出來被認為是造成狼瘡等自身免疫疾病的原因，但它逃離線粒體的方式從未被人解釋過。莫納什大學生物醫學發現研究所研究員Kate McArthur博士在美國珍妮莉婭 研究學院（Janelia Research Campus）里利用一種革命性的新型顯微鏡捕捉線粒體形成「突出物（hernia）」的時刻，這種突出物將mtDNA排出到細胞的其餘部分。

這種由諾貝爾獎獲得者Eric Betzig開發出的活細胞晶格光片顯微鏡（live-cell lattice light-sheet microscopy, LLSM）系統是一種新技術，它允許科學家們以一種突破性的解析度觀察活 細胞。McArthur博士在2015～2017年之間多次前往美國珍妮莉婭研究學院，並記得她首次觀察到線粒體積極地驅逐它的mtDNA的時刻。

當細胞開始凋亡時，兩種蛋白BAK和BAX會被激活。這些研究人員實時觀察到這些專業的殺手蛋白在線粒體外膜上打開巨大的「大孔（macropore）」，從而導致線粒體的內含物向外突出，同時 將mtDNA一起帶走。

4.Science：開發出單細胞生物發光成像系統

doi:10.1126/science.aaq1067; doi:10.1126/science.aas9159

螢火蟲和水母等發光生物讓科學家們很感有趣，這是因為它們的生物發光分子有助於可視化觀察大量的生物過程。來源於螢火蟲的螢光素酶催化底物D-熒光素，從而發出綠黃色的光。為了讓 這種發光過程更加高效，已有相當多的研究利用合成類似物（synthetic analog）替換熒光素和改進它們的催化速率。如今，在一項新的研究中，來自日本理化研究所的Atsushi Miyawaki和 同事們試圖更進一步，通過優化螢光素酶和熒光素這兩種組分，構建出在體內使用的一種全新的經過生物工程改造的生物發光系統。相關研究結果發表在2018年2月23日的Science期刊上，論 文標題為「Single-cell bioluminescence imaging of deep tissue in freely moving animals」。他們利用這種生物發光系統追蹤小鼠體內的癌細胞和猴子體內的腦細胞活動。不過，它的 應用遠不局限於此。

基於之前的研究，這些研究人員已知道一種被稱作AkaLumine-HCl的合成熒光素能夠穿透血腦屏障併產生在身體組織中更容易觀察到的紅光。然而，它與天然的螢光素酶不太相容，因此他們讓 這種酶發生突變，從而改善它與AkaLumine-HCl之間的配對。由此產生的Akaluc蛋白既是一種更加有效的底物催化劑，而且也在細胞中更加大量地表達。在小鼠大腦中，Akaluc和 AkaLumine- HCl的這種組合，被稱為AkaBLI，它們產生的生物發光信號比天然的熒光素酶-熒光素反應產生的信號強1000倍。在身體內的其他部位，比如在小鼠肺部，僅一兩個發光細胞就足以是清晰可見 的，這可能用於監控移植細胞。

通過使用AkaBLI，這些研究人員能夠直接地觀察大腦的活動和結構在一段時間內如何隨著行為的變化而變化。在小鼠暴露於熟悉的和新的籠環境中的實驗里，他們能夠在多天的時間裡記錄小 鼠海馬體中的相同神經元。

5.Science：揭示人PRC2蛋白複合物的三維結構，有助闡明它的基因表達調節機制

doi:10.1126/science.aar5700

PRC2是一種對正常發育至關重要的基因調節因子。基因組DNA被包裝成核小體，而核小體是由DNA纏繞在組蛋白上形成的。組蛋白具有長的多肽尾巴，這些尾巴能夠通過添加和除去較小的化學 基團來加以修飾。這些修飾影響核小體彼此之間以及與細胞核中的其他蛋白複合物之間的相互作用。PRC2在細胞中的功能就是讓一種組蛋白（即組蛋白H3）發生特定的化學變化，這會關閉或 者說沉默已被PRC2修飾的基因組區域中的基因。

在一項新的研究中，由勞倫斯伯克利國家實驗室分子生物物理學與整合生物成像（MBIB）部們的資深科學家Eva Nogales領導的一個研究團隊深入了解了PRC2的結構以及它受到調控影響基因沉 默的方式。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「Structures of human PRC2 with its cofactors AEBP2 and JARID2」。

這些研究人員在原子水平下詳細地可視化觀察完整的PRC2的結構。Kasinath說，「為了獲得組成功能性PRC2的所有部分或者 說亞基的這種高解析度結構和可視化觀察額外的被稱作輔因子的蛋 白亞基如何有助調節它的活性，我們開展了3年的研究工作。非常明顯的是，當兩種輔因子（即AEBP2和JARID2）結合到 PRC2上時，它們模擬組蛋白H3的多肽尾巴，這提示著輔因子和組蛋白尾 巴一起攜手調控PRC2功能。這項結構研究表明人們有很大的希望開發出抵抗癌症中的PRC2功能障礙的新藥物。」

6.Science：重磅！一種血液測試方法可同時篩選8種癌症

doi:10.1126/science.aar3247; doi:10.1126/science.aas9102

在一項新的研究中，來自美國約翰霍普金斯大學基梅爾癌症中心等研究機構的研究人員開發出一種血液測試方法，該方法一次能夠篩選八種常見的癌症類型，並有助於確定癌症所在的部位。 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「Detection and localization of surgically resectable cancers with a multi-analyte blood test」。 這種被稱作CancerSEEK的測試方法是一種獨特的非侵入性的多分析物測試方法，可同時評估8種癌蛋白的水平，以及血液中的循環DNA是否存在癌基因突變。這種測試方法旨在篩選八種常見的 癌症類型。

研究人員起初探究了數百個基因和40個蛋白標誌物，最終將它們的數量減少到16個基因和8個蛋白。這種測試方法對1005名患上非轉移性的I～III期卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌、食管癌、結 直腸癌，肺癌或乳腺癌的患者進行了評估。中位總體靈敏度（median overall sensitivity, MOS），或者說發現癌症的能力，最高時為針對卵巢癌的98％，最低時為針對乳腺癌的33％。對於 沒有篩查測試的這五種癌症（卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌和食管癌）而言，它們的靈敏度為69％～98％。

7.Science：揭示讓小分子熱休克蛋白平行同源物進化出不同功能的結構原則

doi:10.1126/science.aam7229

許多蛋白形成複合物來發揮功能。當編碼一種自組裝蛋白的基因發生重複時，人們可能期待平行同源蛋白（paralog，也譯作旁系同源蛋白）將保留能夠進行共同組裝的界面。Georg K. A. Hochberg等人證實絕大多數能夠寡聚化的平行同源蛋白實際上能夠自組裝。這些自我組裝的平行同源蛋白比那些共同組裝的平行同源蛋白具有更多多樣化的功能，這提示著維持共同組裝會限 制新功能的進化。這些作者們通過實驗研究了兩種寡聚體小分子熱休克蛋白平行同源物（small heat-shock protein paralog）如何避免共同組裝，並發現相互作用界面之外的區域靈活性發 揮著關鍵的作用。

8.Science：解析出人滲透性糖蛋白的分子結構

doi:10.1126/science.aar7389

滲透性糖蛋白（permeability glycoprotein, PgP）利用來自三磷酸腺苷（ATP）水解的能量將底物運送出細胞。它的許多底物是藥物，因此它在藥物抵抗性中起著重要的作用。人們已確定小 鼠、酵母和藻類PgP具有面向內構象（inward-facing conformation）的結構。Kim和Chen解析出人類PgP具有面向外構象（outward-facing conformation）的低溫電鏡結構。兩個ATP分子結合 在它的兩個核苷酸結合結構域之間。位於跨膜結構域中的底物結合位點向細胞外部開放，但是當遭受擠壓時，沒有底物會結合上去。這提示著ATP結合而不是ATP水解促進人類PgP轉變為面向外 構象和底物釋放。

9.Science：追蹤全球漁業足跡

doi:10.1126/science.aao5646; doi:10.1126/science.aar7613

隨著近幾十年來人口的增長，我們對海洋提供的蛋白的依賴性快速地增加。David A. Kroodsma等人利用安裝在所有工業漁船上的自動識別系統來繪製和定量世界各地的捕撈力量。世界上一半 以上的海洋都受到工業規模的捕獲，橫跨的面積是陸地農業覆蓋面積的四倍。 此外，捕撈力量似乎不取決於經濟或環境驅動因素，而是取決於社會和政治日程。因此，可能需要採取更積極的 措施來確保海洋資源的可持續使用。

10.Science：在本世紀結束前，珊瑚礁將加速消失

doi:10.1126/science.aao1118

攝入大氣中的人為二氧化碳會降低海洋的pH值。海洋酸化意味著碳酸鈣---用於建造珊瑚礁的材料---對有機體而言是更難產生的，而且將更快地溶解。Bradley D. Eyre等人報道，有些珊瑚礁已在經歷凈沉澱物溶解。令人擔憂的是，隨著海洋酸化加劇，這種珊瑚礁消失速率將會增加。

11.Science：鈾-釷測年揭示伊比利亞洞穴壁畫具有尼安德特人起源

doi:10.1126/science.aap7778

有人提出尼安德特人和現代人類可能已在洞穴中畫畫。D. L. Hoffmann等人對碳酸岩殼進行鈾-釷測年（uranium-thorium dating），結果表明來自西班牙三個不同地點的洞穴壁畫肯定超過6.4萬年。這些洞穴壁畫是迄今為止世界上最為古老的洞穴壁畫。重要的是，它們比現代人到達歐洲早了至少2萬年，這提示著現代人肯定具有尼安德特人的起源。這種洞穴壁畫主要由紅色和黑色的繪畫組成，包括各種動物畫像、線形符號、幾何形狀、手形模板和手印。 因此，尼安德特人擁有比以前認為的更為豐富的象徵性行為。

來源：生物谷

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