2019年7月12日Science期刊精华

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2019年7月12日Science期刊精华
$ f* a% J' U' V! K来源：本站原创 2019-07-18 23:59
7 A) L% h0 k; b- E8 w+ u2019年7月18日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年7月12日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。
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6 w) Q) ~) ^, c4 L  ]图片来自Science期刊。, S- n5 R5 u& v
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1.两篇Science论文指出新的治疗性食品可促进营养不良儿童的肠道微生物组健康发育
( T$ m) c4 y0 B6 }) X6 n3 hdoi:10.1126/science.aau4732; doi:10.1126/science.aau4735" n, G" `" A% A5 c$ O2 c

" a9 f, d; b6 A3 Z, e3 v" J在孟加拉国进行的一项初步临床试验中，一种专为修复营养不良儿童的肠道微生物组而设计的新型治疗性食品优于标准疗法。8 @, b4 c$ J5 x1 M8 v
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来自美国华盛顿大学圣路易斯医学院和孟加拉国腹泻疾病研究国际中心等研究机构的一个跨学科研究团队采取了一种新方法来解决儿童营养不良这一紧迫的全球健康问题。他们的方法着重关注于通过使用负担得起的文化上可接受的食物中存在的成分选择性地促进关键的促生长的肠道微生物的健康发育。他们的研究支持这样一种观念，即婴儿和儿童的健康成长与他们出生后的肠道微生物群落的健康发育密不可分。相关研究结果发表在2019年7月12日的Science期刊上的两篇论文中，论文标题分别为“Effects of microbiota-directed foods in gnotobiotic animals and undernourished children”和“A sparse covarying unit that describes healthy and impaired human gut microbiota development”。5 T+ Q( i  _$ M; b" _$ w7 _& u
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论文通讯作者、华盛顿大学圣路易斯医学院基因组科学与系统生物学中心主任Jeffrey I. Gordon博士说道，“我们发现与健康儿童相比，营养不良的儿童具有不完全形成的肠道微生物群落。因此，我们着手开发治疗性食品来修复这种[肠道微生物群落]不成熟现象，并确定这种修复是否会恢复健康生长。”  v6 @# _! D9 a3 r

+ e# }( T/ k, y) N7 `- `3 P2.Science：重磅！利用疫苗增强CAR-T细胞治疗实体瘤的疗效，可完全清除60%小鼠体内的实体瘤
; l3 u" P2 t  Ydoi:10.1126/science.aav8692; doi:10.1126/science.aax6331/ g# i/ M4 S& }+ T7 x: f' q/ S

; N1 Z; R/ R9 c0 T% r% v一种有希望的治疗某些类型癌症的新方法是对患者自身的T细胞进行编程，使得它们能够破坏癌细胞。这种称为CAR-T细胞疗法的方法目前可用于抵抗某些类型的白血病，但是到目前为止它还不能很好地治疗实体瘤，如肺肿瘤或乳腺肿瘤。0 o# |  D/ _8 X5 R0 \" S
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如今，在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院的研究人员开发出一种新的方法对这种疗法进行改进，使得它可用作一种抵抗几乎任何癌症类型的武器。具体而言，他们开发出一种疫苗，它可显著地增强抗肿瘤T细胞群体，并且允许这些T细胞大力地侵入实体瘤中。相关研究结果发表在2019年7月12日的Science期刊上，论文标题为“Enhanced CAR–T cell activity against solid tumors by vaccine boosting through the chimeric receptor”。9 j* b# y! A9 w- Y( X; w9 C+ ?

2 w' i! Z% k4 h8 [) B4 y在一项针对小鼠的研究中，这些研究人员发现他们能够完全清除60%的在接受CAR-T细胞治疗的同时还接受了强化疫苗接种的小鼠体内的实体瘤。在治疗实体瘤时，这些接受基因改造的T细胞独自地几乎没有效果。
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论文通讯作者、麻省理工学院科赫综合癌症研究所副主任Darrell Irvine说道，“通过添加一种疫苗，对存活没有影响的CAR-T细胞治疗经这种疫苗强化后可导致一半以上的小鼠发生完全缓解。”
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2 d" E1 X8 e% j9 W$ Z$ b3.Science：揭示IFITM蛋白抑制合体滋养层形成，促进胎儿死亡
# V$ G& H+ k/ idoi:science.aaw7733; doi:10.1126/science.aay20548 R  d4 n' @" W1 J5 t# t
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高危妊娠经常发生，并且有多种原因。据估计，在怀孕的头三个月，有10％到20％的孕妇流产。由于母体感染某些微生物、寄生虫或病毒（如弓形虫病，或者感染风疹病毒、巨细胞病毒、疱疹病毒或寨卡病毒）或由于遗传或自身免疫性疾病，胎儿生长缓慢也有可能发生。在一项新的研究中，来自法国国家科学研究中心（CNRS）、法国国家健康与医学研究院（INSERM）、内克尔儿童疾病医院（AP-HP）和巴黎大学的研究人员鉴定出一种改变胎盘发育的新细胞机制，这可能在怀孕期间引起严重的并发症。这种机制与干扰素的产生有关，其中干扰素是感染时身体产生的分子，特别是病毒感染。相关研究结果发表在2019年7月12日的Science期刊上，论文标题为“IFITM proteins inhibit placental syncytiotrophoblast formation and promote fetal demise”。
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干扰素是在感染期间由免疫细胞产生的物质，用于抵抗病毒和其他的细胞内微生物。在自身免疫疾病或炎性疾病（比如狼疮）中，高水平的干扰素也可观察到。在这项新的研究中，这些研究人员证实干扰素是胎盘异常的原因，而且它通过阻止合体滋养层形成起作用。具体而言，干扰素诱导产生一种称为IFITM（interferon-induced transmembrane protein, 干扰素诱导性跨膜蛋白）的细胞蛋白家族，用于阻断合胞素的融合活性。 ! B$ [9 m/ i0 I& C9 X

5 b8 Q# [7 I- L/ j+ L" o) [4.Science：利用基因共同进化揭示蛋白相互作用网络
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3 M* l- U9 g9 u8 J* v$ d对基因组进行测序变得越来越便宜，但是对所产生的数据的理解仍然很难。如今，在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学和哈佛大学的研究人员找到了一种从已被测序的DNA中提取有用信息的新方法。通过对细菌中成对基因之间共享的细微进化特征进行编目，他们够发现数百种之前未知的蛋白相互作用。这种方法当前正应用于人类基因组，并且可能产生关于人类蛋白如何相互作用的新见解。相关研究结果发表在2019年7月12日的Science期刊上，论文标题为“Protein interaction networks revealed by proteome coevolution”。- }. A# I$ ?' r) S# c" j
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细胞中充满着蛋白，其中的许多蛋白必须在物理上相互作用才能发挥作用。这意味着它们聚集在一起复制DNA，或者形成长纤维，就像在肌肉中发现的那样。然而，在许多情况下，科学家们仍然不知道哪些蛋白会相互作用。发现新的配对（即彼此间能够相互作用的蛋白）可能是缓慢的、费力的和成本高昂的。) S* W' o8 q% r7 X  e
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为了寻找一种更好的方法，这些研究人员研究了一种称为共同进化（co-evolution）的现象，即一个基因的变化与另一个基因的变化相关联。这可以表明这两个基因以某种重要方式连锁在一起。比如，如果一个基因发生突变后产生一种形状发生变化的蛋白，那么第二个基因可能经进化后产生在形状上与这种蛋白互补的蛋白，从而保持这两种蛋白相互作用的能力。" F/ a! ]9 P& n" K9 a

. K! Y" x3 u6 W- Q这些研究人员将来自大肠杆菌的4000多个基因与来自40000多个其他细菌基因组的DNA序列进行了比较。这些大量的遗传信息允许他们能够使用定制的统计模型来评估每个大肠杆菌基因之间的共同进化。经过几轮分析，他们发现1618种蛋白-蛋白相互作用具有共同进化的最强证据。通过将他们的研究结果与一小部分已被表征的蛋白-蛋白相互作用进行比较，他们获得了比以前的实验筛选方法更高的准确性。
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在这些新发现的蛋白-蛋白相互作用中，有一些相互作用可能提供新的生物学见解。这些研究人员推测作为其中之一的相互作用，蛋白毒素与它的抗毒素之间的相互作用可能有助于解释为何一些大肠杆菌在它们所在的微生物生态位中占据主导地位。另一种新发现的蛋白-蛋白相互作用表明一种已知在代谢中发挥作用的称为PstB的蛋白也可能有助于协调蛋白合成和矿物质运输。
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# h# ?+ n& ?$ T* p1 C: Y- ^5.Science：探究嗅后皮层的空间感知
. j; |: X2 s* u; Kdoi:10.1126/science.aax4192
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成功的运动取决于对一个人在特定环境中的位置的准确感知。神经科学家区分以自我为中心的导航和以世界为中心的导航，并且一直在寻找将导航的所有要素汇集在一起的大脑区域。 当大鼠在空地上觅食时，LaChance等人记录了一个称为嗅后皮层（postrhinal cortex）的大脑区域中的单个神经元的活动。这些作者发现了一个将动物对其环境的即时感官知觉转换为空间图的细胞群体。这种空间图与在海马体位置细胞（place cell）或嗅内网格细胞（entorhinal grid cell）中观察到的高级表示存在明显不同，但是它是非常灵活的，这可能为构建更高级别的表示提供了必要的构成单元（building block）。
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6.三篇Science制造出人工肌肉
/ ^) i  J3 G& l0 jdoi:10.1126/science.aaw2502; doi:10.1126/science.aaw2403; doi:10.1126/science.aaw3722; doi:10.1126/science.aax7304
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将电能、化学能或热能转换成形状变化的材料可用于形成人工肌肉（artificial muscle，有时也译作为人造肌肉）。这些材料包括双金属条或主-客体材料或卷曲纤维或纱线。Kanik等人利用弹性体和半结晶聚合物开发出一种聚合物双压电晶片结构，在这种结构中，热膨胀的差异能够让构建热启动的人工肌肉成为可能。对包层纤维的迭代冷拉伸可用于定制尺寸和力学响应，从而使得生产数百米的卷曲纤维变得简单。Mu等人描述了碳纳米管纱线，其中体积变化材料作为捻合或卷绕纤维外部的护套进行设置。这种配置能够让拉伸肌肉的工作量加倍。Yuan等人制造出扭转驱动器（torsional actuator），它能够储存可在加热时加以回收的热量。在高于玻璃化转变温度的纤维上施加扭曲机械变形，然后通过快速淬火储存。0 e1 a: P$ P# v7 V! c1 n
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7.Science：探究后顶叶皮层在决策的感觉和运动方面的作用: t0 C; |; }/ J; w% c, i/ V
doi:10.1126/science.aaw8347
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过去对后顶叶皮层（posterior parietal cortex, PPC）在感性决策中作用的研究仅测试了它对决策的运动方面的贡献。然而，Zhou和Freedman测试了灵长类动物PPC在决策的感觉和运动方面的作用。侧顶叶（lateral intraparietal area）神经元的失活强烈地削弱了决策的感觉处理方面，而不是运动方面。靶向失活的侧顶叶神经元与猴子针对这些神经元感受野中的刺激作出的试验决定高度相关。因此，后顶叶皮层确实参与决策，但在感觉上的作用比预想的要大。
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8.Science：揭示近东古代牛的起源, g8 w* \6 ~/ M+ ]! H
doi:10.1126/science.aav10027 \  n& s2 V5 N# K

1 @0 j2 Y; G" V牛在大约1万年前被驯化，但对现代牛品种的分析尚未阐明它们的起源。Verdugo等人对67个古代近东普通牛（Bos taurus）DNA样本进行了全基因组分析。几个古代的野牛群体是家养奶牛的祖先。这些遗传谱系大约在4000年前在印度河谷周围地区混合在一起。有趣的是，线粒体分析表明，可能来自适应干旱的雄性瘤牛（Bos indicus）的遗传物质是通过基因渗入引入的。（生物谷 Bioon.com）
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