2019年8月2日Science期刊精华

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来源：生物谷2019-08-16 07:10: h* @/ E1 ]5 ~4 ^" z  S7 Q/ r
填调研赢门票！2019微流控芯片前沿研讨会
6 {: E' Z6 ~# ^- l( y, Z4 X) {  d2019年8月16日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2019年8月2日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。& o2 o. G  ~0 l2 W6 b

/ x0 Q' `' [) Y8 \- C图片来自Science期刊。. `2 f" Z$ q8 L) @; Q
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1.Science：癌症无法终结？新研究带来新的见解
4 `" \1 \' f, t' m, f2 w- ]) Q& Jdoi:10.1126/science.aau9923; doi:10.1126/science.aay2859
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如果能从癌症中找到什么安慰的话，那就是这种毁灭性的疾病会随着患者的死亡而消亡。至少长期以来人们是这么认为的。然而，在一项新的研究中，来自英国、澳大利亚、美国、苏里南、印度、智利、巴拿马、格林纳达、肯尼亚、伯利兹、巴西、南非、墨西哥、尼加 拉瓜、尼日利亚、希腊、萨摩亚、俄罗斯、委内瑞拉、葡萄牙、乌克兰、塞内加尔、荷兰、亚美尼亚、乌拉圭、法国、意大利、厄瓜多尔、冈比亚、乌干达、哥伦比亚、奥地利、巴基斯坦、罗马尼亚、土耳其、巴拉圭和马拉维的研究人员发现了一些可传播的癌症，可从 一个宿主传播到另一个宿主。事实上，一种称为犬传染性性病瘤（canine transmissible venereal tumor, CTVT）的传染性癌症已成功地在狗身上持续存在了数千年。相关研究结果发表在2019年8月2日的Science期刊上，论文标题为“Somatic evolution and global expansion of an ancient transmissible cancer lineage”。1 v' N* z5 `5 }* a* w" r. A

8 e& k( _- s7 Q1 }在一篇发表在同期Science期刊上的标题为“Cancer cell evolution through the ages”的评论性文章中，Carlo Maley和Darryl Shibata描述了这种性传播疾病的动态变化。这种疾病起源于一种生活在8500年前的古老动物。
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+ g8 n! V: Q* D有趣的是，对CTVT的中长期多代癌症进化的探索可能会对人类癌症在典型的疾病过程中如何进化提供新的线索，并且可能启发治疗癌症的新方法，这是因为它仍然是全球第二大死亡原因。7 l0 n+ b9 Y, y! c9 D

9 Z/ x* I8 K* R9 dMaley说，“癌症在进化，我们控制癌症的策略需要考虑到这一点。在未来，我们希望保持对这些不断进化的肿瘤的长期控制。CTVT是非常吸引人的，这是因为它向我们展示了癌症如何在长期内进化。”% t5 `: t  C, I# k
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2.Science：重磅！三维打印人类心脏不再是遥远的梦
& _# f% O- u! v4 Vdoi:10.1126/science.aav9051; doi:10.1126/science.aay0478$ |; F6 X# ^7 O) M5 z

+ v! k& y8 ^* {7 a$ L, Q1 k在一项新的研究中，来自美国卡内基梅隆大学的研究人员详细介绍了一种新技术，它允许任何人利用人体中一种称为胶原蛋白的主要结构蛋白对组织支架进行三维生物打印（3-D bioprinting）。这种首创的方法使得组织工程领域更接近于能够三维打印全尺寸的成人心脏 。相关研究结果发表在2019年8月2日的Science期刊上，论文标题为“3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart”。
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# b1 r  Y9 {- P, Q4 N这种称为悬浮水凝胶自由可逆嵌入（Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels, FRESH）的技术允许这些研究人员克服与现有三维生物打印方法相关的许多挑战，并使用柔软的生物材料实现前所未有的分辨率和保真度。
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% n7 Z5 N2 O1 w人体中的每个器官，比如心脏，是由称为细胞外基质（ECM）的生物支架保持在一起的特化细胞构建而成的。这种ECM蛋白网络提供了细胞执行它们的正常功能所需的结构和生化信号。然而，在此之前，人们还不可能使用传统的生物制造方法重建这种复杂的ECM结构。' n. L( X  I! B7 C7 P

  y% C! Q% Q/ J8 b2 W2 P/ E论文通讯作者、卡内基梅隆大学生物医学工程教授、材料科学与工程教授Adam Feinberg说道，“我们所展示的是我们能够利用细胞和胶原蛋白打印出心脏的多个真正发挥作用的部分，比如心脏瓣膜，或较小的能够搏动的心室。通过使用人类心脏的MRI数据，我们能够准 确地重建患者特有的解剖结构，并且利用胶原蛋白和人心脏细胞进行三维生物打印。”
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3.Science：新型呼吸道合胞病毒(RSV)疫苗可引起强烈的免疫反应
9 F0 _" g1 |# L* k8 ^doi:1126/science.aav90333 n( J- V- P  p1 G/ a3 S" J* W

3 J4 }# u; E$ s: Q# U0 K$ O) o& ]- J呼吸道合胞病毒(RSV)是导致婴儿感染疾病死亡的主要原因之一，一种针对这种病毒的实验性疫苗在人类临床试验的第一阶段就显示出了早期的希望。包括德克萨斯大学奥斯汀分校的Jason McLellan在内的一组研究人员近日在《Science》杂志上发表报告说，他们的一种 候选疫苗引起了持续数月的RSV中和抗体的大量增加。
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4 p* D! E- M, }# J8 r1 h美国国家过敏和传染病研究所疫苗研究中心(VRC)的Barney Graham和Peter Kwong以及曾在VRC担任博士后研究员、现为德克萨斯大学奥斯汀分校(UT Austin)副教授的McLellan，率先开发了候选疫苗DS-Cav1。
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50多年来，科学家们一直在尝试用传统方法制造RSV疫苗，但迄今为止，没有一种方法奏效。相反，McLellan和他的同事采用了一种新的方法，称为基于结构的疫苗设计。他们首先使用一种叫做x射线晶体学的技术来确定第一个形状的F蛋白的原子水平结构。接下来，他们 重新设计了F蛋白，去掉了它的变形能力，把它锁定在能产生最好抗体的形状上。2013年，他们在小鼠和非人类灵长类动物身上测试了几种疫苗。这些蛋白变异引起了高水平的中和抗体，并保护动物免受RSV感染。
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8 t2 n( C7 q4 ~: w这些候选疫苗中最有希望的是DS-Cav1，它被选中用于临床评估，随后由VRC生产。《Science》杂志的这份报告是对首批40名健康成年志愿者的数据进行的中期分析。2017年，美国国立卫生研究院临床中心(National Institutes of Health Clinical Center)开始了这项 试验。研究人员发现，与人早年接触RSV自然产生的抗体数量相比，这种候选疫苗可使RSV中和抗体的数量增加10倍以上。1 J+ C- a+ l* C+ g

6 `' ]/ o/ @. f; V3 k6 @结果是有希望的，但McLellan还是很谨慎。他说："第一阶段的问题是：它安全吗？它会引发我们希望看到的抗体类型和反应吗？它还需要经过第二阶段和第三阶段的研究，看看疗效，比如，它是降低了疾病的严重程度，还是减少了住院治疗？"
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4.两篇Science从结构上揭示Cdc48解折叠蛋白底物机制
+ C2 j' J' S/ S4 s3 A* B( q7 }. F+ Wdoi:10.1126/science.aax1033; doi:10.1126/science.aax0486/ L( x; d, W1 g+ |5 O: m2 @$ v

# }% |" }- \$ H( Z泛素标记的蛋白会被蛋白酶体降解。然而，许多蛋白底物不能被直接降解，这是因为它们折叠良好或位于细胞膜或多聚体复合物中。这些蛋白首先被Cdc48腺苷三磷酸酶（ATP酶）解折叠，其中Cdc48形成一种六聚体组装物，可将将多肽从它的中心孔中拉出。Twomey等人在 底物处理的起始阶段确定了Cdc48的结构。令人吃惊的是，与底物连接在一起的多聚泛素链（polyubiquitin chain）中的泛素分子可以简单地通过与Cdc48复合物结合而被解折叠。这种解折叠的泛素分子的一部分插入到Cdc48腺苷三磷酸酶的环状结构中，并引发底物解折 叠。这解释了为何Cdc48能够处理各种各样的底物，甚至是发生折叠的底物。Cooney等人报道了Cdc48与真实的底物形成的复合物的低温电镜结构。与先前报道的Cdc48结构相反的是，不对称的螺旋组装物包裹在延伸的底物多肽周围。因此，Cdc48使用了一种手牵手的易位 机制，这就表明AAA+ ATP酶对蛋白底物进行解折叠存在一种常见机制。! _2 k5 S/ Y( Y; e2 K# v0 C
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5.Science：生来就是野生种的实验室小鼠具有天然的微生物群，并能模拟人类的免疫反应
  ]0 F! R2 L! i/ R9 G1 H& \8 _doi:10.1126/science.aaw4361; doi:10.1126/science.aay2864/ v- d; c, X) ~2 l+ g1 ^
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近交系实验小鼠在基础免疫学和转化免疫学研究中有着广泛的应用。然而，在实验室环境中无法复制在野生型小鼠中发现的常驻微生物的共生关系和致病关系。这极大地扭曲了免疫系统发育和发挥功能的方式，导致对我们自身的免疫系统工作原理的错误假设。Rosshart 等人通过将实验室小鼠品系的胚胎植入野生小鼠体内，绕过了这一难题。由此产生的“野生种（wildlings）”的系统性免疫表型以及细菌、病毒和真菌的微生物群落与野生型小鼠更接近。在两项临床前实验中，所产生的野生种小鼠能够准确地预测表型相一致的患者对药 物治疗的反应，而实验室小鼠未能做到这一点。; s# Y; n1 b. x4 A0 ~
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6.Science：揭示硅藻光系统II中的色素-蛋白网络
1 d. T4 I9 y) p2 c: g, b3 {doi:10.1126/science.aax4406; doi:10.1126/science.aay3036
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7 j. U: a9 }( _  k6 `. G2 }光合生物使用大量的色素将光能吸收到光系统II的核心。这些色素的排列影响到达反应中心的能量。Pi等人解析出硅藻中的光系统II与岩藻黄质-叶绿素a/c结合蛋白（fucoxanthin–chlorophyll a/c binding protein, FCP）天线形成复合物时的结构。在这种复合物中的 特殊色素允许微藻在广泛的可见光谱范围内收集光线。FCP以与植物中的捕光复合物类似的模式排列。8 i: C4 f4 {! J" Z5 Y: L/ x; F
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7.Science：流体动力学在囊胚腔形成起关键作用& ]- T9 U' R% U0 T7 v3 o
doi:10.1126/science.aaw7709; doi:10.1126/science.aay2860. Z) G6 C* R& }. N& D, z, p9 S. P

0 L5 E8 ]. W' V* U# K7 i% F' l% u在哺乳动物发育的早期，充满液体的腔---囊胚腔（blastocoel）---的形成和定位限定了胚胎对称的第一轴。Dumortier等人描述了囊胚腔如何从细胞-细胞接触的水力压裂形成数百个微米大小的水袋，这些水袋然后形成单个大腔。这些作者从机械和分子角度描述囊胚腔 形成过程，并且能够通过实验操纵哺乳动物胚胎的第一对称轴。因此，流体动力学在胚胎中起关键作用，并且可能在其他生物腔的形成中起类似作用。
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& H( v: t1 G& B" T2 F" O8.Science：揭示鱼类对捕捞压力的平行表型进化6 \: I0 o/ T: V% {  C- w0 v! P
doi:10.1126/science.aaw7271; doi:10.1126/science.aay3158
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2 U( g  Q, [( X/ y5 ]0 |/ x鱼类群体对捕捞压力反应迅速。在几代中就会发生明显的表型变化---通常是较小的体型，这事因为较大的鱼通常会被捕捞。Therkildsen等人研究了野生鱼类祖先谱系，发现多基因机制是这种快速进化能力的基础。表型变化以两种方式发生：首先，数百个与自然环境下 生长变异相关的非连锁基因发生多次较小的平行变化，其次，大量连锁基因发生转移，从而导致某些位点出现较大的等位基因频率变化。9 o: y, Y. H! X, s- L% w

' V( y4 f" X$ Z9.Science：揭示植物合成水杨酸机制
( C. p% m8 C; t3 Tdoi:10.1126/science.aaw1720$ o6 z+ [4 R# H  {8 d; I& U3 b

& x, C7 h  j; C" [' b1 i植物激素水杨酸（salicylic acid）有助于植物对生物应激和物理应激作出反应。Rekhter等人鉴定了应对病原体的水杨酸生物合成途径。首先，前体分子异分支酸（isochorismic acid）在叶绿体中形成，随后将它转运到细胞质中。在那里，酶促产生的异分支酸-9-谷氨 酸自发分解，从而释放水杨酸和副产物。这些结果阐明了合成这种重要的植物免疫调节因子所涉及机制的关键步骤。（生物谷 Bioon.com）