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5月份Cell期刊又有哪些亮點研究值得學(xué)習(xí)呢？小編對此進行了整理，與各位分享。
1.Cell：重磅！很多器官和組織正常發(fā)育根本不需細胞凋亡
doi:10.1016/j.cell.2018.04.036
在一項新的研究中，澳大利亞研究人員證實盡管細胞凋亡整體而言對健康發(fā)育是至關(guān)重要的，但是很多器官和組織并不需要細胞凋亡來正常發(fā)育。很明顯，細胞凋亡在發(fā)育期間并不像之前認為的那樣重要。這一發(fā)現(xiàn)可能重寫我們對凋亡在胚胎發(fā)育和先天性出生缺陷中發(fā)揮作用的理解。這項還提示著細胞死亡過程發(fā)生異?？赡軐?dǎo)致一些常見的人類出生缺陷，如脊柱裂、心臟血管缺損和腭裂。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年5月17日的Cell期刊上，論文標題為“Embryogenesis and Adult Life in the Absence of Intrinsic Apoptosis Effectors BAX, BAK, and BOK”。論文通信作者為來自澳大利亞沃爾特與伊麗莎-霍爾醫(yī)學(xué)研究所（Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research）的Francine F.S. Ke、Anne K. Voss和Andreas Strasser。
圖片來自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.04.036。
這些研究人員發(fā)現(xiàn)細胞凋亡在發(fā)育期間的特定時間和地點是*的，但是在發(fā)育期間的其他時間和地點并不是必要的。他們鑒定出特別需要細胞凋亡才能正常發(fā)育的組織和器官，而且令人吃驚的是，他們還鑒定出很多組織和器官在發(fā)育期間根本并不需要細胞凋亡。 為了確定細胞凋亡在發(fā)育中的作用，這些研究人員剔除了促凋亡蛋白BAK、BAX和一種類似的蛋白BOK，其中蛋白BOK的功能至今仍是未知的。他們證實蛋白BOK也是一種促凋亡蛋白。
2.Cell：震驚！腸道細菌在生酮飲食的抗癲癇作用中起著關(guān)鍵作用
doi:10.1016/j.cell.2018.04.027
在一項新的研究中，來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員鑒定出在高脂肪低碳水化合物生酮飲食（high-fat, low-carbohydrate ketogenic diet）的抗癲癇作用中起著重要作用的特定腸道細菌。這項研究是建立癲癇易感性和腸道菌群---人體腸道中存在著的100萬億個左右的細菌和其他微生物---之間的因果關(guān)系。相關(guān)研究結(jié)果于2018年5月24日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“The Gut Microbiota Mediates the Anti-Seizure Effects of the Ketogenic Diet”。論文通信作者為加州大學(xué)洛杉磯分校綜合生物學(xué)與生理學(xué)助理教授Elaine Hsiao博士。
Hsiao說，這種生酮飲食具有許多健康益處，包括對抗癲癇藥物不作出反應(yīng)的癲癇患兒遭受更少的癲癇發(fā)作。然而，人們對這種飲食如何幫助癲癇患兒一直沒有給出明確的解釋。在這項將小鼠作為更全面理解癲癇的動物模型的研究中，這些研究人員發(fā)現(xiàn)這種飲食在不到四天的時間內(nèi)就會大幅改變腸道菌群，而且吃這種飲食的小鼠的癲癇發(fā)作顯著減少。
為了測試腸道菌群對阻止癲癇發(fā)作是否是重要的，這些研究人員分析了生酮飲食對兩種小鼠的影響：那些在無菌實驗室環(huán)境中作為無菌飼養(yǎng)的小鼠，以及那些用抗生素治療來殺滅腸道微生物的小鼠。論文*作者、Hsiao實驗室研究生Christine Olson 說，“在這兩種小鼠下，我們發(fā)現(xiàn)生酮飲食不再有效地阻止癲癇發(fā)作。 這表明腸道菌群對這種飲食有效地減少癲癇發(fā)作是必需的。”
接著他們鑒定出兩種類型的細菌---Akkermansia muciniphila和Parabacteroides，這種生酮飲食會增加它們的水平，而且它們在提供這種保護中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
有了這些新知識，這些研究人員研究了給予這兩種細菌的無菌小鼠。Olson說，“我們發(fā)現(xiàn)如果我們能夠一起給予這兩種特定的細菌，那么我們就能夠恢復(fù)生酮飲食對這種這些小鼠的保護作用。如果我們進給予這兩種細菌中的一種，那么它們就不會阻止癲癇發(fā)作。這表明這兩種不同的細菌當(dāng)它們都存在時發(fā)揮一種*的功能。”
這些研究人員測量了腸道、血液和海馬體---一個在擴散癲癇中起著重要作用的大腦區(qū)域---中的數(shù)百種生化物質(zhì)的水平。他們發(fā)現(xiàn)，這些在腸道菌群中的水平可通過生酮飲食加以提高的細菌會以影響海馬體中的神經(jīng)遞質(zhì)的方式改變腸道和血液中的生化物質(zhì)水平。
這些細菌是如何做到這一點的？論文共同作者、Hsiao實驗室博士后學(xué)者Helen Vuong 說，“這些細菌增加大腦中的γ-氨基丁酸（GABA）---一種沉默神經(jīng)元的神經(jīng)遞質(zhì)---相對于大腦中的谷氨酸---一種激活神經(jīng)元使之放電的神經(jīng)遞質(zhì)---的水平。”
3.Cell：適度照射太陽光讓你更聰明？我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)很可能如此
doi:10.1016/j.cell.2018.04.014
太陽紫外線（UV）照射是皮膚癌的主要原因，但它也提供了一些健康益處，比如促進必需維生素D的產(chǎn)生和改善情緒。如今，一項新的研究報道紫外線還有一些意想不到的好處：增強學(xué)習(xí)和記憶功能。相關(guān)研究結(jié)果于2017年5月17日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain”。
在這項新的研究中，來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院昆明動物研究所和中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)創(chuàng)新中心的研究人員發(fā)現(xiàn)在小鼠中，紫外線照射可激活一種增加大腦化學(xué)物谷氨酸產(chǎn)生的分子通路，提高它們的學(xué)習(xí)和記憶能力。
領(lǐng)導(dǎo)這項研究的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授熊偉（Wei Xiong）博士及其團隊讓剃光毛發(fā)的小鼠接受低劑量紫外線B（UVB）---導(dǎo)致人體曬傷的短波紫外線---照射2小時，然后對這些小鼠的單個腦細胞進行質(zhì)譜分析。果然，接受紫外線照射的小鼠神經(jīng)元中的尿刊酸水平增加，但是對照小鼠神經(jīng)元中的尿刊酸水平則沒有增加。
尿刊酸能夠吸收紫外線，也因此可能保護皮膚免受太陽的有害影響。不過在肝臟和其他外周組織中，已知尿刊酸是一種在將組氨酸轉(zhuǎn)化為谷氨酸的代謝途徑中產(chǎn)生的中間分子?？紤]到谷氨酸在大腦中起著一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的作用，熊教授和他的同事們想要測試一下這種在神經(jīng)元中觀察到的紫外線依賴性尿刊酸增加是否可能與增加的谷氨酸產(chǎn)生存在關(guān)聯(lián)。它確實如此。
接下來，熊教授和他的同事們證實在從接受紫外線照射的小鼠體內(nèi)獲取的大腦切片中，紫外線增加谷氨酸胺能神經(jīng)元之間的電傳遞，但是對對照小鼠而言，這種情形沒有發(fā)生。當(dāng)這些研究人員抑制將尿刊酸轉(zhuǎn)化為谷氨酸的尿刊酸酶（urocanase）活性時，這種紫外線誘導(dǎo)的效應(yīng)被阻止，這就表明尿刊酸確實是紫外線誘導(dǎo)的谷氨酸能活性增加的調(diào)節(jié)物。
zui后，熊教授和他的同事們證實相比于未接受紫外線照射的小鼠，接受紫外線照射的小鼠在運動學(xué)習(xí)和識別記憶任務(wù)方面表現(xiàn)得更好。如前所述，利用尿刊酸酶抑制劑處理這些接受紫外線照射的小鼠會阻止紫外線引起的學(xué)習(xí)和記憶能力改善。將尿刊酸直接注射到未接受紫外線照射的小鼠體內(nèi)也會類似地促進在那些接受紫外線照射的小鼠中觀察到的學(xué)習(xí)和記憶能夠改善。
4.Cell：發(fā)現(xiàn)HIV如何兩面下注，有望開發(fā)出新的療法
doi:10.1016/j.cell.2018.04.005
當(dāng)HIV病毒感染細胞時，它需要作出一個決定：它是處于活躍狀態(tài)并開始增殖，還是處于不活躍狀態(tài)，潛伏在細胞中。
HIV從保持活躍狀態(tài)和休眠狀態(tài)（或者說潛伏狀態(tài)）中受益。這種活躍狀態(tài)允許這種病毒擴散并感染更多細胞，而這種潛伏狀態(tài)能夠允許這種病毒通過長時間潛伏存活下來。盡管處于活躍狀態(tài)的HIV病毒能夠被抗病毒yao物殺死，但是處于潛伏狀態(tài)的HIV病毒等待時機，并在患者停止服用藥物時快速地被重新激活。鑒于這種潛伏的病毒無法通過目前的療法加以治療，因此它代表著治愈HIV感染的一個主要障礙。
為了表達基因，HIV使用了一種被稱作選擇性剪接的機制，這種機制允許這種病毒切割它的基因組片段，并以不同的組合組裝它們。通過觀察單個細胞隨著時間的推移發(fā)生的變化，這些研究人員發(fā)現(xiàn)HIV劫持一種奇特的剪接方式來調(diào)節(jié)隨機的噪音。這種對噪音的調(diào)節(jié)決定著這種病毒是否穩(wěn)定地保持活躍或潛伏。
圖片來自CC0 Public Domain。
在一項新的研究中，Weinberger團隊通過將數(shù)學(xué)建模、成像和遺傳學(xué)方法相組合，證實這種類型的選擇性剪接發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后。在轉(zhuǎn)錄期間，DNA中的遺傳信息被復(fù)制到被稱作RNA的分子中。在此之前，科學(xué)家們認為剪接與轉(zhuǎn)錄同時發(fā)生。這項新的研究代表著轉(zhuǎn)錄后剪接（post-transcriptional splicing）的shou個功能。相關(guān)研究結(jié)果于2018年5月10日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“A Post-Transcriptional Feedback Mechanism for Noise Suppression and Fate Stabilization”。
這項研究證實HIV有目的地保存一種非常低效的過程，而且通過校正它，科學(xué)家們可能顯著地破壞這種病毒。這些發(fā)現(xiàn)可能揭示出用于開發(fā)新的HIV治愈策略的之前未被探究的靶標。
5.Cell：揭示玉米破壞孟德爾定律之謎
doi:10.1016/j.cell.2018.03.009
正如19世紀奧地利植物學(xué)家格雷戈爾-孟德爾（Gregor Mendel）描述的那樣，現(xiàn)代遺傳學(xué)的基礎(chǔ)是基因以一種可預(yù)測的方式傳遞給后代。他確定了基因是成對存在的，一對基因中的每一個都有相同的機會傳遞給下一代，這就是的孟德爾定律。但是，在極少數(shù)情況下，細胞中的染色體能夠欺騙這個過程并以較高的頻率傳遞給下一代。
可能令人吃驚的是，許多“傳家寶”玉米品種就含有這樣的行騙者。一條被稱為異常染色體10（Abnormal chromosome 10, Ab10）的染色體在減數(shù)分裂過程中欺騙花朵中的雌性器官，這就使得它在大約75%的時間里而不是正常的50%的時間里傳遞到下一代。
如今，在一項新的研究中，美國佐治亞大學(xué)遺傳學(xué)教授Kelly Dawe及其團隊發(fā)現(xiàn)Ab10含有一組編碼特定馬達蛋白（motor protein）的基因。這些馬達蛋白結(jié)合到染色體上并主動地將它們拉到生殖卵細胞中。這些馬達蛋白僅在Ab10表面上發(fā)現(xiàn)到，它們使得Ab10染色體能夠繞過孟德爾定律并被傳遞給50%以上的后代。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“A kinesin-14 motor activates neocentromeres to promote meiotic drive in maize”。
6.Cell：震驚！腸道細菌以性別特異性的方式影響大腦中的免疫細胞
doi:10.1016/j.cell.2017.11.042
在一項新的研究中，來自新加坡科技研究局（A*STAR）和法國巴黎文理研究大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠大腦中的免疫細胞對腸道細菌變化作出不同的反應(yīng)，這種反應(yīng)差異取決于小鼠是雄性還是雌性，以及它是小鼠胎兒還是成年小鼠。這一發(fā)現(xiàn)對大腦發(fā)育和疾病產(chǎn)生潛在的影響。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“Microbiome Influences Prenatal and Adult Microglia in a Sex-Specific Manner”。論文通信作者為新加坡科技研究局的Florent Ginhoux和巴黎文理研究大學(xué)的Sonia Garel。 近期，科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)越來越多的證據(jù)證實我們消化系統(tǒng)中的細菌（統(tǒng)稱為微生物組）能夠通過它們產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物影響大腦。
在這項新的研究中，這些研究人員發(fā)現(xiàn)，這種影響從大腦一直延伸到子宮。通過進行顯微鏡觀察和基因組分析，他們證實在小鼠中，母鼠中的微生物組缺乏會影響發(fā)育中胎兒的小膠質(zhì)細胞，即中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要免疫細胞群體之一。
這種對小膠質(zhì)細胞的影響在雄性小鼠胎兒中要比雌性小鼠胎兒中更加明顯。相反地，在成年小鼠中，雌性小鼠要比雄性小鼠對微生物組的缺乏或通過使用抗生素導(dǎo)致的微生物組損耗更加敏感。
這些研究人員迄今為止仍不確定是什么導(dǎo)致這種差異。Ginhoux說：“在發(fā)育早期，還沒有真正明確的機制來解釋為何雄性小鼠對這種變化如此敏感。我們認為可能存在一個關(guān)鍵的發(fā)育窗口，在這個發(fā)育窗口期間，細胞對環(huán)境變化（這里以微生物組缺乏為例）非常敏感。”
7.Cell：重磅！科學(xué)家有望利用維生素D來治療糖尿病
doi:10.1016/j.cell.2018.04.013
據(jù)美國CDC數(shù)據(jù)顯示，如今在美國有2700多萬2型糖尿病患者，隨著人口老齡化的增加及過重和肥胖人群比例的不斷增加，2型糖尿病患者的數(shù)量還會一直增加。近日一項刊登在雜志Cell上的一篇研究報告中，來自索爾克研究所的研究人員通過研究開發(fā)了一種潛在的方法，通過保護機體胰腺中的β細胞來有效治療糖尿病，胰腺中的β細胞能夠產(chǎn)生、儲存并且釋放胰島素，當(dāng)其功能失調(diào)時就無法制造胰島素來控制機體的血糖水平，從而就會有害機體健康，甚至?xí)T發(fā)個體死亡。
文章中，研究人員利用維生素D實現(xiàn)了他們治療糖尿病的目標，他們對細胞模型和小鼠模型進行研究發(fā)現(xiàn)，維生素D能夠有效治療機體中損傷的β細胞，同時本文研究還提出了關(guān)于基因調(diào)節(jié)的新見解，或能用來開發(fā)治療諸如癌癥等其它疾病的新型療法。利用來自胚胎干細胞中的β細胞，研究人員鑒別出了一種名為iBRD9的化合物，該化合物能夠增強維生素D受體的激活，當(dāng)其與維生素D結(jié)合時就能改善β細胞的存活率。
研究人員進行了一項篩選試驗來尋找能改善培養(yǎng)皿中β細胞存活率的特殊化合物，隨后他們在糖尿病小鼠模型中檢測了化合物iBRD9和結(jié)合維生素D的作用效果，結(jié)果表明，新型療法組合能夠?qū)游锬Ｐ腕w內(nèi)的葡萄糖水平調(diào)節(jié)至正常水平。研究者Zong Wei博士表示，開始研究時我們試圖闡明維生素D在β細胞中所扮演的關(guān)鍵角色，對糖尿病患者的流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，血液中高水平的維生素D或與低風(fēng)險的糖尿病直接相關(guān)，但我們并不清楚其背后所涉及的分子機制，我們很難單獨使用維生素來保護β細胞免受傷害，如今我們已經(jīng)想到方法如何利用上述關(guān)聯(lián)來進行相關(guān)研究了。
維生素D和糖尿病風(fēng)險之間的關(guān)聯(lián)背后所涉及的分子機制實際上與基因轉(zhuǎn)錄有關(guān)，即基因如何轉(zhuǎn)錄成為蛋白質(zhì)，當(dāng)將化合物iBRD9與維生素D相結(jié)合后就能特殊基因的表達水平要比疾病細胞中更多一些；研究者Michael Downes說道，激活維生素D受體的表達或能誘發(fā)基因的抗炎性功能，從而幫助細胞在壓力狀況下存活，而利用在實驗室中開發(fā)的特殊篩選系統(tǒng)，我們就能鑒別出關(guān)鍵的關(guān)節(jié)來促進維生素D通路的超級激活。
8.Cell：腫瘤耐藥新突破！這種新療法竟然專門殺傷耐藥黑素瘤細胞！
doi:10.1016/j.cell.2018.04.012
本文研究亮點：1）BRAF抑制劑抵抗型黑素瘤的ROS水平升高；組蛋白脫乙?；敢种苿ㄟ^抑制SLC7A11來增加ROS水平；BRAF抑制劑抵抗性引起對組蛋白脫乙?；敢种苿┑囊赘行?；在病人體內(nèi)，組蛋白脫乙?；敢种苿x擇性殺傷耐藥細胞。
采用BRAF和MEK激酶抑制劑治療BRAF（V600E）突變的黑素瘤總是會產(chǎn)生耐藥性，這通常由于有絲分裂元激活蛋白激酶（mitogen activated protein kinase ，MAPK）通路再次激活導(dǎo)致。為了找到適合這些病人的新療法，來自荷蘭腫瘤研究所等機構(gòu)的研究人員在Rene Bernards教授的帶領(lǐng)下試圖找到MAPK抑制劑抵抗性黑素瘤病人獲得的缺陷。
研究人員發(fā)現(xiàn)對BRAF+MEK抑制劑的耐受性與ROS水平升高有關(guān)。隨后研究人員采用組蛋白脫乙酰化酶抑制劑伏立諾他抑制SLC7A11，結(jié)果導(dǎo)致耐藥細胞中ROS的水平升高到致命水平，這導(dǎo)致只有耐藥細胞才會發(fā)生凋亡。采用伏立諾他治療患BRAF抑制劑抵抗型黑素瘤的小鼠可以使腫瘤發(fā)生顯著的消退。
9.Cell：新研究闡明大腦干細胞的身份
doi:10.1016/j.cell.2018.03.063
人神經(jīng)系統(tǒng)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它將來自大腦的電信號發(fā)送到身體的其他部位，使我們能夠移動和思考。不幸的是，當(dāng)腦細胞因創(chuàng)傷或疾病遭受損傷時，它們不會自動地再生。這能夠?qū)е掠纉iu性殘疾。但是在大腦內(nèi)有少量干細胞持續(xù)存在到成年期，這就為修復(fù)受損的大腦提供了一種可能的新細胞來源。在一項新的研究中，來自加拿大卡爾加里大學(xué)的研究人員闡明了表現(xiàn)出神經(jīng)干細胞功能的腦細胞的身份。
圖片來自CC0 Public Domain。
一類被稱作星形膠質(zhì)細胞神經(jīng)干細胞（astrocyte neural stem cell）的腦細胞能夠自我更新和再生新的神經(jīng)元，特別是在遭受大腦損傷后。另一類被稱作室管膜細胞（ependymal cell）的腦細胞在大腦和腦脊液之間提供支持性襯里。
在這項研究中，這些研究人員開發(fā)出一種新方法，它允許他們特異性地對成年大腦內(nèi)的室管膜細胞進行標記，但不會對星形膠質(zhì)細胞神經(jīng)干細胞進行標記。Biernaskie說，這項研究不僅闡明了成體神經(jīng)干細胞的身份，還為研究室管膜細胞的功能和它們在維持正常大腦功能中的作用提供了一種新的模型。
10.Cell:開發(fā)出基于CRISPR的方法研究lncRNA的功能
doi:10.1016/j.cell.2018.03.052
如今，在一項開創(chuàng)性的研究中，來自美國貝絲以色列女執(zhí)事醫(yī)學(xué)中心等研究機構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種新方法來鑒定和確定lncRNA在急性髓細胞白血?。ˋML）對化療藥物產(chǎn)生耐藥性中所起的功能作用。這種新技術(shù)將來自公開可獲得的藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫的信息與前沿的CRISPR技術(shù)相結(jié)合，篩選影響治療反應(yīng)的編碼基因和非編碼基因?？偠灾?，這種全基因組篩查平臺可用于鑒定和確定與許多健康情況相關(guān)的lncRNA的功能。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年4月19日的Cell期刊上，論文標題為“An Integrated Genome-wide CRISPRa approach to Functionalize lncRNAs in Drug Resistance”。論文通信作者為貝絲以色列女執(zhí)事醫(yī)學(xué)中心的Pier Paolo Pandolfi教授。
Pandolfi和同事們著重關(guān)注控制阿糖胞苷（Cytarabine, Ara-C）耐藥性的遺傳學(xué)特征。阿糖胞苷是治療AML的一種金標準化療藥物，然而30%～50%的AML患者會產(chǎn)生耐藥性。在這項多步驟研究的*階段，這些研究人員將來自兩個公開可獲得的數(shù)據(jù)庫---癌癥靶點發(fā)現(xiàn)與開發(fā)（Cancer Target Discovery and Development）數(shù)據(jù)庫和癌細胞系百科全書（Cancer Cell Line Encyclopedia）數(shù)據(jù)庫---的信息進行交叉參考，以便鑒定出似乎與760種不同的細胞系對阿糖胞苷的敏感性和耐藥性相關(guān)的基因。
為此，Pandolfi和同事們將生物信息學(xué)研究工作轉(zhuǎn)移到體內(nèi)測試。他們進行基于CRISPR的高通量篩選，以便獨立地評估哪些基因可能決定著阿糖胞苷耐藥性。這種CRISPR技術(shù)允許這些研究人員一次分析成千上萬個編碼基因和lncRNA，并可激活感興趣的基因。這些研究人員隨后利用阿糖胞苷處理細胞來觀察這些基因如何作出反應(yīng)。基因富集的喪失表明它在藥物敏感性中發(fā)揮作用; 增強的基因富集意味著它介導(dǎo)耐藥性。（生物谷 ）
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