1.Science：Wnt信號維持著少量2型肺泡細胞的幹細胞身份

doi:10.1126/science.aam6603

作為肺部的呼吸單元，肺泡是由單層上皮細胞構成的微小的半球狀囊泡。氧氣通過肺泡進入血液循環。肺泡內壁上存在著兩種類型的上皮細胞：鱗狀1型肺泡細胞（AT1細胞）和骰狀2型肺泡細胞(AT2細胞)，其中AT1介導氣體交換，AT2細胞分泌表面活性物質。不過，少量的AT2細胞可作為肺泡幹細胞（alveolar stem cell）發揮功能。

在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學醫學院的研究人員發現在小鼠肺部的特定壁龕（niche, 也譯作微環境）中分布的罕見AT2細胞亞群（下稱肺泡幹細胞）具有幹細胞/祖細胞功能，它們在小鼠成年期間能夠更新肺泡上皮。這些肺泡幹細胞表達Wnt靶標基因Axin2，而且很多肺泡幹細胞位於表達Wnt5a和其他的Wnt基因的單個成纖維細胞（作為肺泡幹細胞的信號轉導壁龕發揮作用，給肺泡幹細胞提供Wnt信號）附近。肺泡幹細胞發生間歇性分裂，能夠自我更新，而且當它們離開這個壁龕時產生失去Wnt活性的AT1細胞。維持經典Wnt信號可阻斷肺泡幹細胞經分裂後產生的子細胞轉分化為AT1細胞，然而缺失Wnt信號則會促進這種轉分化。

此外，這些研究人員也揭示出當肺泡上皮遭受損損傷後，這種損傷誘導很多正常靜止的標準AT2細胞激活Axin基因，作為輔助祖細胞（ancillary progenitor）發揮作用，從而快速地增殖和再生丟失的肺泡細胞。這種廣泛地招募標準AT2細胞充當肺泡幹細胞的功能並不是由這個壁龕發生增殖來實現的，相反，這種損傷誘導標準AT2細胞中的Porcupine基因和另一組包括Wnt7b在內的Wnt基因表達。當這種肺泡上皮得到恢復後，作為輔助祖細胞發揮功能的肺泡幹細胞中的Wnt表達水平下降，而且它們停止增殖，開始分化為AT1細胞或者返回到標準AT2細胞身份。

2.Science：揭示大腦空間認知圖譜如何應對變化的環境

doi:10.1126/science.aao4960

我們在世界進行導航和形成情景記憶的能力依賴於準確地呈現我們的周圍環境。這種認知地圖（cognitive map）被認為存在於大腦的海馬體中，為我們提供在熟悉的地方找到路和將我們在日常生活中經歷的事件儲存起來所需的靈活性。

位置細胞（place cell）、頭向細胞（head-direction cell）、邊界細胞（boundary cell）和網格細胞（grid cell）被認為構成這個神經定位系統或者說大腦的「全球定位系統（GPS）」的主要單元。位置細胞識別當前位置，頭向細胞提供關於方向的類似指南針的信息，並且邊界細胞測量與諸如圍框（enclosing box）的牆壁之類的地標之間的距離。由於在標準對稱環境（比如環境的邊界是正方形或圓形的）中的周期性放電模式，網格細胞傳統上被認為表示大腦的空間度量系統或者說這種GPS系統的坐標，而位置細胞和邊界細胞起著穩定這種空間坐標的作用。

如今，在一項新的研究中，來自英國劍橋大學和倫敦大學學院的研究人員探究了改變這種圍框的形狀對這些空間認知地圖的影響，詳述了我們的認知地圖如何適應變化的環境，並闡明了如何不同類型的神經元如何連接在一起來形成這些認知地圖。相關研究結果發表在2018年3月9日的Science期刊上，論文標題為「Local transformations of the hippocampal cognitive map」。論文通信作者為劍橋大學的Julija Krupic。

在當前的這項研究中，他們記錄了當大鼠在具有不同形狀和邊界的環境（如圍框）中尋找食物時，它們的海馬體中的一個被稱作內嗅皮層（edial entorhinal cortex）的區域中的網格細胞。他們發現靠近變化的圍框牆壁的網格細胞比那些距離更遠的網格細胞遷移得更多：網格細胞作出的調整並不是同質的。

3.Science：利用TPCA方法分析細胞中的蛋白複合物動態變化

doi:10.1126/science.aan0346; doi:10.1126/science.aat0576

在一項新的研究中，來自新加坡科技研究局、新加坡國立大學、新加坡南洋理工大學和杜克-新加坡國立大學醫學院的研究人員開發出一種被稱作熱鄰近共聚（thermal proximity coaggregation, TPCA）的方法來系統性地分析細胞中的蛋白複合物動態變化。相關研究結果發表在2018年3月9日的Science期刊上，論文標題為「Thermal proximity coaggregation for system-wide profiling of protein complex dynamics in cells」。論文通信作者為新加坡科技研究局的Chris Soon Heng Tan博士和南洋理工大學的P?r Nordlund教授。TPCA是基於Nordlund團隊在2013年開發出的一種被稱作細胞熱轉移測定（Cellular Thermal Shift Assay, CETSA）的方法而被開發出來的。

在這項新的研究中，Nordlund團隊嘗試著利用CETSA方法分析細胞中的蛋白複合物發生的動態變化。這些研究人員猜測蛋白複合物中的蛋白亞基在加熱變性後往往聚合在一起。他們利用CETSA方法確定上千種蛋白的溶解曲線，然後基於這些溶解乳腺之間的相似性分配一種TPCA特徵，由此獲得的這種方法就被稱作TPCA。這種方法在很多已知的蛋白複合物中得到驗證，可用來高通量地監控細胞內的蛋白複合物動態變化。

這些研究人員利用TPCA方法鑒定出很多沒有差異性蛋白表達的蛋白複合物，如在細胞周期的S期期間受到調節的染色質結合蛋白複合物。他們還利用這種方法鑒定出6種細胞系中的細胞特異性的蛋白相互作用，這突顯了這種方法在鑒定受到疾病影響的蛋白複合物的潛力。

4.Science：任性！基因組中的一些CpG故意地發生半甲基化

doi:10.1126/science.aan5480; doi:10.1126/science.aat0789

在一項新的研究中，來自美國埃默里大學的Chenhuan Xu和Victor Corces發現基因組中的一些CpG位點能夠故意地而不是偶然地發生半甲基化（hemimethylated）。相關研究結果發表在2018年3月9日的Science期刊上，論文標題為「Nascent DNA methylome mapping reveals inheritance of hemimethylation at CTCF/cohesin sites」。在這篇論文中，這兩名研究人員描述了他們對DNA甲基化和在DNA複製後子鏈中的半甲基化DNA命運的研究。日本綜合醫學科學中心發育遺傳學小組的Jafar Sharif和Haruhiko Koseki針對這項研究在同期Science期刊上發表了一篇觀點類型的標題為「Hemimethylation: DNA"s lasting odd couple」的論文。

DNA甲基化（甲基添加到DNA分子上）是一種修飾，用於調節植物和動物中的基因轉錄、胚胎髮育和細胞分化。在動物（特別是哺乳動物）中，甲基化對稱性地發生在CpG二核苷酸上，這導致CpG組分上相應的胞嘧啶鹼基發生甲基化。但是，正如這兩名研究人員指出的那樣，這個過程在DNA複製過程中停止了，在這段時間內，一條未甲基化的子鏈和一條甲基化的母鏈一起工作，從而產生半甲基化的CpG二聯體。此時的DNA就被稱作半甲基化的DNA（hemimethylated DNA）。

為了更多地了解關於這個過程的信息，這兩名研究人員繪製出三類DNA甲基轉移酶（DNA methyltransferase, DNMT）靶向的DNA甲基化組（methylome），這顯示了DNMT和子鏈中的胞嘧啶之間發生一些相互作用。他們還證實在多能性細胞的相互作用位點上，CpG半甲基化具有遺傳性。更具體地說，他們發現在DNA複製過程中，在複製叉處，半甲基化的DNA被UHRF1（一種讀取蛋白）結合，此後，DNMT1經招募後用於將半甲基化的CpG轉化為對稱性甲基化。這會重新恢復DNA複製之前存在的原始的對稱性甲基化。他們還發現DNMT1結合的新生DNA片段絕大部分是半甲基化的。這提示著半甲基化實際上可能起著穩定染色質相互作用的作用。

5.Science：重磅！我國科學家證實高纖維膳食可改善2型糖尿病患者的健康

doi:10.1126/science.aao5774

根據一項開創性的高纖維膳食研究，在2型糖尿病患者中，利用富含多種纖維的膳食促進特定的一組腸道細菌生長會導致更好的血糖控制、更大的體重減輕和更好的脂質水平。這一發現可能很快會改善對2型糖尿病的治療。這項研究是來自中國上海交通大學、上海市松江區泗涇醫院、上海市松江區泗涇鎮社區衛生服務中心、江蘇省啟東市人民醫院和陸軍軍醫大學（第三軍醫大學）的研究人員開展的。相關研究結果發表在2018年3月9日的Science期刊上，論文標題為「Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes」。論文通信作者為上海交通大學附屬第一人民醫院內分泌科主任、糖尿病研究室主任、主任醫師、內科學教授、博士研究生導師彭永德（Yongde Peng）醫學博士；上海交通大學生命科學技術學院副院長趙立平（Liping Zhao）教授；上海交通大學微生物代謝國家重點實驗室張晨虹（Chenhong Zhang）博士。

趙立平教授、彭永德教授及其團隊將2型糖尿病患者隨機分為兩組：對照組和治療組。對照組接受標準的患者教育和飲食建議。治療組被給予大量的多種類型的膳食纖維，同時攝入類似的飲食用於提供能量和主要的營養物。這兩組患者均服用藥物阿卡波糖（acarbose）來協助控制血糖。

高纖維膳食包括全穀物、富含膳食纖維和益生菌的中國傳統葯膳，它們促進產生短鏈脂肪酸的腸道細菌生長。在12周後，攝入高纖維膳食的患者的3個月平均血糖水平發生更大的下降，他們的空腹血糖水平也下降得更快，而且他們失去了更多的體重。

令人吃驚的是，在利用下一代測序鑒定出的141種產生短鏈脂肪酸的腸道細菌菌株中，攝入更多的纖維僅促進15種腸道細菌菌株的生長，因而可能是改善健康狀況的關鍵驅動因素。在高纖維膳食的促進下，它們提高短鏈脂肪酸丁酸和乙酸的水平，從而成為腸道中的優勢菌株。這些短鏈脂肪酸創造一個弱酸性的腸道環境，這會降低有害細菌群體的數量，並導致胰島素產量增加和更好的血糖控制。

6.Science：腸道細菌遷移到腸外組織竟可導致自身免疫疾病

doi:10.1126/science.aar7201; doi:10.1126/science.aat0835

根據來自美國耶魯大學的研究人員開展的一項新研究，在小鼠和人類的小腸中發現的細菌能夠遷移到其他的器官並且觸發自身免疫反應。這些研究人員說，他們還發現這種自身免疫反應能夠利用抗生素或靶向這些細菌的疫苗加以抑制。這些發現提示著治療包括系統性紅斑狼瘡和自身免疫性肝病在內的慢性自身免疫性疾病的有前景的新方法。相關研究結果發表在2018年3月9日的Science期刊上，論文標題為「Translocation of a gut pathobiont drives autoimmunity in mice and humans」。

腸道細菌已與包括以免疫系統攻擊健康組織為特徵的自身免疫疾病在內的一系列疾病有關。為了闡明這一關聯性，這些來自耶魯大學的研究人員著重關注鶉雞腸球菌（Enterococcus gallinarum）。他們發現這種細菌能夠自發地從腸道「遷移」到淋巴結、肝臟和脾臟中。

在遺傳易感性小鼠模型中，這些研究人員觀察到，在腸道外面的組織中，鶉雞腸球菌引發自身抗體產生和炎症---自身免疫反應的特徵。他們證實這種相同的炎症機制也存在於體外培養的健康人肝細胞中，以及這種細菌存在於自身免疫疾病患者的肝臟中。

通過進一步的實驗，這些研究人員發現，他們能夠利用抗生素或針對鶉雞腸球菌的疫苗來抑制小鼠體內的自身免疫反應。無論採用哪種方法，這些研究人員都能夠抑制組織中的這種細菌生長，並減弱它對免疫系統的影響。

7.Science：假新聞要比真相在網上更快地傳播

doi:10.1126/science.aap9559

全世界都在擔心假新聞（false news）和它可能對影響政治、經濟和社會福祉產生的影響。 為了理解假新聞是如何傳播的，Soroush Vosoughi等使用了2006年到2017年在推特上散布的謠言傳播鏈數據集。大約126000個謠言是由大約300萬人傳播的。假新聞要比真相傳達到更多的人的耳朵中；1%的頂級假新聞傳播鏈在1000到100000人之間進行傳播，然而真相缺很少傳播到到1000多人。假新聞也比真相擴散得更快。 新奇程度和接受者的情緒反應可能是這些觀察到的差異的原因。

8.Science：持續的氣候變暖導致海洋生物生產力下降

doi:10.1126/science.aao6379; doi:10.1126/science.aat0795

預計溫室氣體排放量的增加可能會抑制海洋生物生產力達一千年或更長時間。 隨著氣候變暖，南半球的西風將加強並向極地轉移，地表水將升溫，海冰消失。J. Keith Moore等人指出這些變化的一個影響將是海洋生物生產力的急劇下降。 這種下降將是由全球範圍內的營養物重新分配導致的，營養物到深海的轉移將是凈轉移。 到2300年，這可能會導致全球漁業產量下降20％以上，而北大西洋地區的漁業產量可能會下降近60％。

9.Science：鑒定出調節腸道上皮粘著連接穩定性的結腸炎風險基因---C1orf106

doi:10.1126/science.aan0814; doi:10.1126/science.aat0835

炎症性腸病（IBD）是一類與胃腸道炎症相關的疾病。 結腸炎是一種影響結腸內壁的IBD類型，並且已與一個被稱作C1orf106的基因存在關聯。Vishnu Mohanan等人發現C1orf106編碼的蛋白讓上皮連接完整性保持穩定，並且增強屏障防禦。 在C1orf106中，與IBD相關的突變導致更高的細胞粘附素-1（cytohesin-1）水平、E-鈣粘蛋白定位變化和增強的腸道病原體易感性。 因此，對C1orf106進行調節可能有望治療結腸炎和其他的IBD。

10.Science：從幹細胞到功能性心臟，揭示Mesp1基因發揮的關鍵作用

doi:10.1126/science.aao4174; 10.1126/science.aat0230

在一項新的研究中，來自比利時布魯塞爾自由大學和英國劍橋大學的研究人員鑒定出關鍵基因Mesp1在心血管細胞譜系分離（cardiovascular lineage segregation）的最早階段發揮的作用。這一發現可能有助於更好地理解先天性心臟缺陷。相關研究結果於2018年1月25日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Defining the earliest step of cardiovascular lineage segregation by single-cell RNA-seq」。

心臟是發育過程中形成的第一個器官，包含四個區域（心室和心房），這些區域含有執行特殊功能的細胞：跳動的心肌細胞確保泵血活性；血管細胞形成血管內壁；起搏細胞（pacemaker cell）調節著心跳。在這項新的研究中，由布魯塞爾自由大學幹細胞與癌症實驗室的Cédric Blanpain教授和劍橋大學的Berthold G?ttgens教授領導的一個研究團隊利用單細胞分子譜（single cell molecular profiling）和譜系追蹤（lineage tracking）技術鑒定出Mesp1在心血管細胞譜系分離的最早階段發揮的作用。

通過開展生物信息學分析，這些研究人員鑒定出在這些早期的表達Mesp1的心血管祖細胞中，不同的細胞群體對應於定向產生不同的心臟細胞譜系和心臟區域，並且鑒定出與早期的心臟細胞譜系限制（lineage restriction）和心臟區域分離（regional segregation）相關的分子特徵。雖然心血管祖細胞尚未分化，但是這些新的分析結果表明它們已「做好準備」或受到預先指定產生心肌細胞或血管細胞。這些研究人員發現在這個早期的發育階段，這些不同的細胞人群也是在不同的時間點產生的，並且存在於特定的位點。最後，這些研究人員鑒定出心臟細胞譜系和血管細胞譜系之間的最早分支點，並且證實在早期的胚胎髮育期間，Notch1是定向產生血管細胞譜系的早期祖細胞的標誌物。

來源：生物谷

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