2018年10月5日Science期刊精華

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本周又有一期新的Science期刊（2018年10月5日）發布，它有哪些精彩研究呢？讓小編一一道來。

圖片來自Science期刊。

1.Science：重大發現！前列腺和肺部中的小細胞癌竟是由相同的機制導致的

doi:10.1126/science.aat5749; doi:10.1126/science.aav1044

對治療產生抗藥性的癌症通常會發展為小細胞癌---也稱為小細胞神經內分泌癌（small cell neuroendocrine carcinoma, SCNC），它們具有非常差的預後。某些癌症能夠通過改變細胞類型部分地逃避治療，比如，從侵襲性腺癌發展到小細胞癌。

在一項新的研究中，為了研究這些不同組織中的小細胞癌之間存在的潛在相似性，來自美國加州大學洛杉磯分校等研究機構的研究人員首先將攜帶著5種基因（統稱為PARCB）的人前列腺細胞移植到小鼠體內。當這些人前列腺細胞在小鼠體內生長時，它們表現出人SCNC的 獨特特徵。

相關研究結果發表在2018年10月5日的Science期刊上，論文標題為「Reprogramming normal human epithelial tissues to a common, lethal neuroendocrine cancer lineage」。

這些研究人員還鑒定出當PARCB被導入時，為了讓SCNC在前列腺中產生，兩種已知阻止正常細胞轉化為癌細胞的腫瘤抑制基因---TP53和RB1---必須同時失活。進一步的測試證實攜帶著PARCB的SCNC細胞（PARCB-SCNC細胞）與來自人體的小細胞前列腺癌（small cell prostate cancer, SCPC）細胞存在著顯著的類似性。

特別地，RNA表達以及某些基因的開啟和關閉幾乎是完全一樣的。

這些研究人員還研究了大型的基因表達資料庫，以便將他們的PARCB-SCNC細胞的基因表達模式與其他器官中的癌症進行比較。他們發現PARCB-SCNC細胞的基因表達模式非常類似於SCPC和小細胞肺癌（small cell lung cancer, SCLC）。接下來，他們測試了PARCB基因是否 能夠將來自人肺部的健康細胞轉化為SCLC，結果他們發現它們能夠做到這一點。

2.Science：德法科學家質疑美國軍方開發生物武器，違反《禁止生物武器公約》

doi:10.1126/science.aat7664

美國軍方的一個研究機構正在探索通過利用昆蟲傳播經過基因修飾的病毒來編輯植物的染色體從而讓這些植物更具抵抗性的可能性。一些專家說，這項研究可能被視為開發一種潛在的生物武器。

在一項發表在Science期刊上的標題為「Agricultural research, or a new bioweapon system?」的評論文章中，來自德國馬克斯普朗克進化生物學研究所、弗賴堡大學和法國國家科學研究中心（CNRS）的研究人員表示，美國需要為它的昆蟲同盟（Insect Allies）項目在和平時期的目的提供更多的理由以避免被視為對其他國家的敵意。其他的專家們對這項旨在尋求給已在田間種植的作物傳播保護性性狀的研究表達了倫理和安全方面上的擔憂。

美國軍方的這個研究機構說，它的目標是保護美國的食物供應免受乾旱、作物病害和生物恐怖主義等威脅，具體方法就是利用昆蟲讓抵禦這些威脅的病毒感染植物。

美國國務院表示，這個項目是出於和平目的，並未違反《禁止生物武器公約（Biological Weapons Convention）》。美國農業部表示，它的科學家們參與了這項正在封閉的實驗室中開展的研究。

這種方法可能以不同的方式發揮作用。在第一階段，蚜蟲類動物---通過從被感染的植物中吸吮汁液來進食的微小蟲子---利用它們攜帶的病毒感染植物，從而暫時地導致新的性狀產生。但是，人們也正在試圖觀察病毒是否能夠改變這種植物的基因本身，從而在植物的整個生命中抵抗威脅。

然而，這項研究仍然引發人們的擔憂。位於美國紐約州加里森市的黑斯廷斯中心生物倫理研究所倫理學家Gregory Kaebnick說，「他們正在討論通過昆蟲產生大規模的基因修飾。」他研究過遺傳修飾。雖然他不是這篇評論文章的作者，但是他說，昆蟲同盟中採用的技術可能最終具有破壞性。美國約翰霍普金斯大學環境健康與工程教授Tom Inglesby說，正在開發的這種技術專門用於保護作物。但他承認它可能被濫用。

3.Science：重大進展！利用CRISPR基因編輯技術成功地恢復杜興氏肌肉萎縮症狗模型中的抗肌萎縮蛋白表達

doi:10.1126/science.aau1549

杜興氏肌肉萎縮症（Duchenne muscular dystrophy, DMD，也譯為杜興氏肌肉營養不良症）是兒童中的一種最常見的致命性遺傳疾病。DMD在男孩中的發病率為1/5000。它導致肌肉和心臟衰竭，並導致在30歲出頭時過早死亡。當患者的肌肉退化時，他們被迫坐在輪椅上， 而且當他們的橫膈膜減弱時，他們最終依賴呼吸器進行呼吸。

儘管科學家們幾十年來已知抗肌萎縮蛋白（dystrophin）編碼基因發生讓這種蛋白不能表達的突變導致這種疾病，但是迄今為止還沒有一種有效的治療方法存在著。

在一項新的研究中，來自美國德克薩斯大學西南醫學中心、Exonics治療公司（Exonics Therapeutics）和英國皇家獸醫學院的研究人員首次在4隻攜帶著在DMD患者最常見的突變的狗中利用CRISPR基因編輯技術阻止DMD進展。他們記錄了這些DMD狗模型中的肌纖維取得前所 未有的改善。

相關研究結果於2018年8月30日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Gene editing restores dystrophin expression in a canine model of Duchenne muscular dystrophy」。論文通信作者為德克薩斯大學西南醫學中心哈蒙再生科學與醫學中心主任 Eric Olson博士。

Olson及其團隊之前通過在重要的DNA突變位點上進行單次切割，在小鼠體內和人細胞中校正了導致DMD的基因突變。在這項最新的研究中，Olson團隊使用一種名為腺相關病毒（AAV）的無害病毒將CRISPR基因編輯組分運送到抗肌萎縮蛋白編碼基因（共含有79個外顯子）的 外顯子51上。

這些研究人員利用這種單次切割的CRISPR基因編輯技術恢復這些狗的全身肌肉中的抗肌萎縮蛋白產生，其中它在心臟中的水平恢復到正常時的92％，在橫膈膜中的水平恢復到正常時的58%。科學家們已估計若要給患者帶來顯著的益處，抗肌萎縮蛋白水平需要達到15％的閾 值。

4.Science：冷凍電鏡技術揭示Hedgehog信號複合體的結構

doi:10.1126/science.aas8843; doi:10.1126/science.aav1025

Hedgehog信號通路對於胚胎細胞的發育具有重要的作用，該信號的缺失會導致先天性缺陷的發生。然而，對於多數癌症。例如基底細胞癌、腦癌、乳腺癌以及前列腺癌來說，該信號的強度卻失去了控制。冷凍電鏡技術的發展幫助我們揭示了Hedgehog信號的分子機制。通 過對蛋白結構的進一步認知，能夠幫助我們開發靶向該信號的藥物分子。

在最近發表在《Science》雜誌上的一篇研究中，來自西南醫學中心以及洛克菲勒大學的研究者們解析出了原子水平的蛋白結構。研究結果顯示，兩個PTCH-1分子能夠同時結合一個Hedgehog（HH）分子，但結合位點處於不同的部位。這一結合方式對於該信號的傳遞是十分 必要的。

5.Science：教育能夠使人們更加理性？

doi:10.1126/science.aar6987

對於行為和社會科學（包括心理學，經濟學和教育學在內）研究者來說，人們是否天生就是理性的，或者是否可以通過教育來提高理性，是他們的研究興趣所在。根據康奈爾大學助理教授Hyuncheol Bryant Kim等人發表在《Science》上的新研究，發現教育可以用來幫助 提高個人的決策質量或合理性。

「通過模擬現實生活實例以及通過隨機對照試驗，我們建立了一個因果證據，即教育干預不僅會增加教育成果，還會增加理性，從而衡量人們如何始終如一地決定尋求目標，「作者說道。

Kim和他的同事通過一個非政府組織安排的馬拉維教育支持的對照試驗來檢驗這一假設，該組織為近3,000名九年級和十年級女性學生提供教育方面的財政支持。

「我們發現那些受過教育的人有更高的理性特徵，這表明教育是提高個人決策質量的工具，」作者說。 「雖然我們知道在以前的工作中已經證明了學校教育對收入和健康等廣泛的結果產生了積極影響，但我們的工作提供了證據，證明人們決策能力的提高可能帶來額外的 好處。」

6.Science：袋鼠牙齒揭示的秘密

doi:10.1126/science.aas8788; doi:10.1126/science.aav1602

哺乳動物的牙齒顯示出對飲食的複雜適應性，因而能夠提供了一個了解滅絕物種環境的窗口。 Couzens和Prideaux使用這樣的一個窗口來研究澳大利亞最大的食草動物---袋鼠---的擴張和多樣化。正如分子結果所提示的那樣，真正的袋鼠多樣化不是由於中新世（Miocene）期間的乾燥，而是由於上新世（Pliocene）期間的草原擴張。 此外，由於，如今已經滅絕的短面袋鼠並沒有因為更新世（Pleistocene）末期乾旱的增加而下降，相反經歷了飲食差異的增加。

7.Science：城市化和濕度影響著美國城市流感疫情的強度

doi:10.1126/science.aat6030; doi:10.1126/science.aav1003

流感病毒在冬季襲擊北緯地區的社區，使得醫療保健服務幾乎達到了臨界點。環境濕度的變化是一個關鍵驅動因素，但是許多其他的季節性和社會因素都有所貢獻。Dalziel等人獲得了美國600多個城市的流感樣疾病就診醫生的地理分布。一些郵政編碼經常經歷明顯的病例高峰或強烈的流行病，其他的郵政編碼則顯示了更長的、更廣泛的流感季節。在居住密度較低和家庭收入較低的較小城市，這種情況往往會發生。更大的人口密度較大的城市有較多的流行病，這可能是因為個人接觸率較高，從而使得流感傳播較少受氣候變化的影響。

8.Science：探究物種豐富度對中國亞熱帶森林生產率的影響

doi:10.1126/science.aat6405

在草原中開展的實驗研究表明，物種的喪失會對生態系統功能產生負面影響。森林也是如此嗎？Huang等人報告了在中國亞熱帶森林開展的一項大型生物多樣性實驗的初步結果。這項研究結合了許多重複，實際樹木密度和大型地塊大小以及各種物種豐富度水平。經過8年的實驗，這些研究結果表明樹木多樣性對森林生產率和碳積累具有強烈的積極影響。因此，從單一種植改為混合森林可能有利於恢復生物多樣性和減緩氣候變化。

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