2020年7月3日Science期刊精华

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2020年7月3日Science期刊精华+ q+ U* J: M% S$ t, `; u
来源：本站原创 2020-07-11 19:42
9 h  b3 z- W  l6 w: X2020年7月11日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2020年6月26日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
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, K8 z3 C; n& T6 ^  k- E& @图片来自Science期刊。
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6 R1 G3 k/ `3 U% G. w; M! a1.Science：揭示HIV-1起始型变体的数量由传染源伴侣的感染阶段决定
: m& _! W5 \, @" J- }+ ?% ~1 O. {# W/ Hdoi:10.1126/science.aba5443& v4 i8 ]& @& w9 _
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在性传播过程中，HIV-1在个体内的高遗传多样性经常会减少到一个可引发感染的起始型变体（founder variant）。了解这一瓶颈的驱动因素有助于开发有效的感染控制策略。在这个瓶颈期，人们对传染源伴侣（source partner）的重要性知之甚少。
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! y3 `. C, R4 z, I. W% A在一项新的研究中，来自英国伦敦卫生与热带医学院、牛津大学、爱丁堡大学、瑞士苏黎世理工学院和美国耶鲁大学公共卫生学院的研究人员提出了一个假设：传染源伴侣影响HIV-1起始型变体数量。为了验证这一假设，他们建立了一个系统动力学模型，并利用所有已知 传播方向和传染源伴侣感染阶段的性伴侣的遗传和流行病学数据对它进行校准。相关研究结果发表在2020年7月3日的Science期刊上，论文标题为“Number of HIV-1 founder variants is determined by the recency of the source partner infection”。
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' Q  }; R/ D, _! ]' t这些研究人员利用112对性伴侣的流行病学和遗传学数据，发现相比于慢性（晚期）感染阶段的个体，急性（早期）感染阶段的个体更可能传播多种起始型HIV-1变体。这项研究提供了首个直接测试传染源伴侣的特征来解释多种起始型HIV-1变体感染的低频率发生。
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2.Science：发现一种可靠的CRISPR/Cas13a系统抑制剂2 W! W& l, Q8 I) z  n, @
doi:10.1126/science.abb6151; doi:10.1126/science.abc8243% @, a& K. A4 l7 ?# u, `0 l

9 R  B5 L" x9 T4 x5 T. z- `6 r在VI型CRISPR-Cas抗病毒反应过程中，CRISPR RNA(crRNA)引导的Cas13核酸酶不加选择地破坏细菌细胞及其入侵者的RNA，同时阻止受感染宿主的生长和病毒的传播，从而保护细菌群体免受病毒感染。这种反应是由Cas13核酸酶介导的，它在识别到与其向导RNA（gRNA）互补的病毒转录物后，进行大量的RNA降解。然而，病毒如何对抗这种细菌免疫系统还不清楚。/ ~! X# B% M3 g* }  J

& A" ]3 r! ^6 r7 [2 k6 g4 I在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学、纪念斯隆凯特琳癌症中心和康奈尔大学的研究人员发现作为一种由噬菌体编码的抑制剂，AcrVIA1能与Cas13a结合，从而封堵gRNA和阻止这种核酸酶激活。这表明AcrVIA1可潜在地作为Cas13a核酸酶的控制开关。相关研究结果发表在2020年7月3日的Science期刊上，论文标题为“A phage-encoded anti-CRISPR enables complete evasion of type VI-A CRISPR-Cas immunity”。
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7 J% z4 a4 I/ H9 e# J他们发现作为一种编码抗CRISPR蛋白，AcrVIA1由李斯特菌噬菌体（ϕLS46）编码，它能够让斯氏李斯特菌（Listeria seeligeri）的VI-A型CRISPR系统失活。利用遗传学、生物化学和结构生物学，他们发现AcrVIA1与Cas13a核酸酶的向导暴露面相互作用，阻止了靶RNA的进入和这种核酸酶激活所需的构象变化。
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1 C2 o* ]2 z% L4 D! z) l% O3.Science：重大进展！首次发现组蛋白H3-H4四聚体是一种铜还原酶
8 O( [/ c6 l0 Q6 vdoi:10.1126/science.aba8740; doi:10.1126/science.abc8242  D; q; X$ K. }0 J* O7 ^
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在一项新的研究中，来自美国加州大学洛杉矶分校的研究人员发现组蛋白H3-H4四聚体是一种铜还原酶。相关研究结果发表在2020年7月3日的Science期刊上，论文标题为“The histone H3-H4 tetramer is a copper reductase enzyme”。在这篇论文中，他们描述了他们 开展的两项实验，实验结果显示组蛋白H3-H4四聚体参与了细胞内部铜的还原。美国科罗拉多大学博尔德分校的Johannes Rudolph和Karolin Luger在同期Science期刊上发表了一篇标题为“The secret life of histones”的观点类型文章，对涉及组蛋白的研究进行了概 述，并介绍了这些研究人员所开展的研究工作。8 S& a0 K8 ?6 [: q* v: ]- c
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组蛋白是存在于真核细胞内部的蛋白。之前的研究已表明，它们的主要功能是将DNA结构排列成核小体。它们的作用是充当DNA螺旋缠绕的线轴，使之能够适应细胞核内部。在这项新的研究中，这些研究人员发现组蛋白还有另一个功能：将铜离子从有毒的形式还原成一种 可以安全存在于细胞内的形式。
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* o. J1 B& R. k! h5 q! Z! u这些研究人员在开始他们的研究时指出，几十年前，其他的科学家们就已发现，在细胞内部两种组蛋白相遇的地方，成对的组氨酸和半胱氨酸氨基酸可能与金属离子结合。这提示着组蛋白可能在让人体安全使用铜方面发挥了作用。为了测试这个想法，他们设置并进行了 两个都涉及酵母细胞的实验。第一个实验涉及他们在之前的研究中提出的区域内让组蛋白的氨基酸序列发生突变。他们发现，具有突变组蛋白的细胞具有较低水平的Cu(I)离子，这是铜的安全形式。他们认为，这是组蛋白在这种还原过程中发挥作用的证据。在第二个实验 中，他们在试管中测试了组蛋白H3-H4四聚体，发现它们确实能将Cu(II)还原成Cu(I)。 - R0 `) G  T! Z& C
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4.Science全文编译：全球首个！中国团队发布新冠疫苗动物实验研究结果6 A! V. r# m5 @  A1 v$ r
doi:10.1126/science.abc1932
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: b! A+ _& ^  R为了构建用于SARS-CoV-2候选疫苗开发的临床前体外中和模型和挑战模型，在一项新的研究中，来自中国医学科学院医学实验动物研究所、浙江省疾病预防控制中心、科兴控股生物技术有限公司、中国科学院生物物理研究所、中国食品药品检定研究院和中国疾病预防控 制中心传染病预防控制所等研究机构的研究人员从11名住院患者（包括5名重症监护患者）---5名来自中国、3名来自意大利、1名来自瑞士、1名来自英国和1名来自西班牙---的支气管肺泡灌洗液（BALF）样本中分离出SARS-CoV-2毒株。这些患者在最近的疫情爆发期间感 染了SARS-CoV-2。这11份样本含有的SARS-CoV-2毒株在利用所有可用序列构建的系统发育树上广泛分布，在一定程度上代表了传播的SARS-CoV-2毒株。
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相关研究结果于2020年5月6日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Rapid development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2”。
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目前COVID19的严重流行，以及全球死亡人数急剧增加，使得迫切需要开发一种SARS-CoV-2疫苗。在临床前研究和临床试验这两个阶段的疫苗开发中，安全性和有效性是至关重要的。虽然现在确定研究SARS-CoV-2感染的最佳动物模型还为时过早，但在SARS-CoV-2感染后出 现COVID-19样症状的恒河猴似乎是研究这种疾病的有前景的动物模型。这些研究人员在这项新的研究中为PiCoVacc疫苗在恒河猴中的安全性提供了证据；并且在研究中没有观察到感染增强或免疫病理加重。这些数据还证明，在恒河猴中接种每剂量6μg的PiCoVacc疫苗对 随后的SARS-CoV-2挑战有完全的保护作用。
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* a4 K1 s0 I' u: o; |3 z总之，这些研究结果为SARS-CoV-2疫苗的临床开发提供了一条道路。PiCoVacc疫苗以及其他SARS-CoV-2候选疫苗的第I、II、III期临床试验预计将于今年晚些时候开始。
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" w$ e% M4 t9 l8 U( ~8 B5.Science：血液测试有助于在症状出现之前发现癌症3 n, g- z8 U% M3 g, V+ V) w9 e" }
doi:10.1126/science.abb9601
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& l" J0 q% {+ z! C/ w7 n, N0 z" x在一项新的研究中，来自美国约翰霍普金斯大学医学院等研究机构的研究人员在数千名没有癌症病史或症状的人中，首次发现血液测试有助于检测多种癌症。这种血液测试仍然是实验性的。即便是它的支持者也说，它还需要改进，而且这些研究结果并不理想。然而，它 们显示了在常规护理中使用这些基于基因的测试（称为液体活检）可能会带来哪些好处和不足---在这种情形下，使用PET扫描来确认或排除可疑的肿瘤。相关研究结果于2020年4月28日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Feasibility of blood testing combined with PET-CT to screen for cancer and guide intervention”。
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论文共同通讯作者、协助开发了这种测试方法的约翰霍普金斯大学研究员Nickolas Papadopoulos说，“我们认为这是可行的。”他说，在这项新的研究中，将它与标准的筛查方法一起使用会使得“发现的癌症增加了一倍”。7 M0 _) M6 h8 `
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但是这种测试方法漏掉的癌症病例比发现的要多得多，而且还发出了一些错误的警报，从而导致不必要的后续程序。它仅在65至75岁的女性中进行研究，还需要在男性、其他年龄段和更加多样化的人群中进行研究。
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6.Science：新发现！SARS-CoV-2或会感染宿主肠道细胞并进行繁殖！
* U9 x' ^0 {+ H: i, y1 T' Cdoi:10.1126/science.abc16690 x0 m+ }" Z- U; S$ ~
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近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自胡布勒支研究所等机构的科学家们通过研究发现，新型冠状病毒SARS-CoV-2或会感染肠道细胞并在肠道细胞中复制。文章中，研究人员利用先进的人类肠道培养模型进行研究，在体外成功实现了SARS-CoV-2病毒的 繁殖，同时监测了细胞对病毒的反应，这或许就能提供一种研究COVID-19的新型细胞培养模型，相关研究发现或能解释研究者观察到的结果，即大约三分之一的COVID-19患者会经历腹泻等胃肠道症状，以及研究人员能在粪便样本中检测到病毒这一现象。: Q" e4 y- I' K. j- a1 }/ c
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尽管呼吸道和胃肠道器官有着很大的差别，但也有一些关键相似之处，一个特别有趣的相似之处就是ACE2受体的存在，该受体是病毒进入宿主细胞的关键，肠道中布满了ACE2受体，然而直到现在为止，研究人员并不清楚是否肠道细胞真的会被感染并且产生病毒颗粒。" E1 w0 S; e' \; ?
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这项研究中，研究人员向通过研究确定是否SARS-CoV-2能够直接感染肠道中的细胞，如果的确是这样的话，其就能够在肠道细胞中复制，随后研究者利用人类肠道类器官进行研究，即能在实验室中生长的人类肠道微小版本；这些类器官中包含人类肠道内壁细胞，这就使 其能够成为调查SARS-CoV-2感染的非常有竞争力的模型之一。
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当研究者将病毒添加到类器官中时，SARS-CoV-2就能够快速感染类器官，病毒会进入到肠道类器官的亚群细胞中，而且随着时间延续，被感染的细胞的数量也会不断增加，利用一种名为电子显微镜的技术（能观察并对细胞中的不同组分进行成像），研究人员发现，类器 官细胞内外都存在病毒颗粒，由于疫情封锁的原因，研究人员均在家中远程研究并分析了受感染的类器官的虚拟切片。, v# C7 U0 y. h6 S  X& y( {
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随后研究者利用RNA测序技术调查了肠道细胞对病毒的反应，研究结果表明，所谓的干扰素刺激基因会被激活，这些基因已知能够对抗病毒感染，后期研究中研究人员重点分析了这些基因，他们想通过相关研究结果来开发新型疗法。此外，研究者还在不同状况下培养了类 器官，这些状况会导致细胞中ACE2受体处于较高和较低的水平，让研究人员惊讶的是，他们发现，在ACE2较高和较低水平下，病毒均能够感染肠道细胞，相关研究结果或能帮助开发新方法来阻断病毒进入宿主细胞。
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7.Science：生命周期中的热瓶颈决定了鱼类的气候脆弱性: {* g6 w) e: y) D* `* g
doi:10.1126/science.aaz3658; doi:10.1126/science.abd12727 V9 w/ O1 e% p

6 {7 k, Y9 E) U越来越多的研究揭示了有机体如何适应或不适应不断变化的气候。了解一个物种的生理学所带来的限制，有助于确定它是否具有应对快速变化的直接潜力。许多研究考察了鱼类对气候变化的生理耐受性，结果显示了一系列的反应。Dahlke等人进行了一项荟萃分析（meta-analysis），以探讨生命阶段如何影响一个物种对温度变化的耐受能力。他们发现，胚胎和繁殖的成年鱼比其他生命阶段的鱼更容易受到温度变化的影响，因此，在评价易感性时必须考虑这一因素。
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8.Science：揭示细菌喷泉促进生物膜形成机制
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细菌形成称为生物膜（biofilm）的三维群落，在自然界中无处不在，是人类感染的基础。在医学上，生物膜是有问题的，这是因为它们保护常驻体内的细菌细胞免受抗生素的侵害。虽然生物膜已被深入研究，但我们并不了解它们是如何逐个细胞产生的。微米大小的细菌被紧密地包裹在生物膜中，使得追踪它们的运动变得异常困难。Qin等人研究了病原体和模式生物膜形成细菌霍乱弧菌的生物膜形成。这些作者将光片显微镜与细胞标记相结合，绘制了生物膜创始细胞及其后代构建生物膜时的空间和时间轨迹。这些研究结果显示，随着这些细菌的增殖，细菌“喷泉（fountain）”推动了生物膜的扩张，并决定了后代的最终位置。（生物谷 Bioon.com）
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