2019年6月30日訊/生物谷BIOON/---2019年6月份即將結束了，6月份Cell期刊又有哪些亮點研究值得學習呢？小編對此進行了整理，與各位分享。
1.Cell：重大突破！開發出DNA顯微鏡傳統上，科學家們使用光、X射線和電子來觀察組織和細胞的內部。如今，科學家們能夠在整個大腦中追蹤線狀的神經纖維，甚至可以觀察活的小鼠胚胎如何產生原始心臟中的跳動細胞。但是這些顯微鏡無法看到的是：細胞在基因組水平上發生了什麼。
如今，在一項新的研究中，美國布羅德研究所生物物理學家Joshua Weinstein、霍華德-休斯醫學研究所研究員Aviv Regev和麻省理工學院分子生物學家Feng Zhang發明了一種非傳統的稱為「DNA顯微鏡（DNA microscopy）」的成像方法，它能夠做到這一點。他們使用DNA「條形碼」來協助確定分子在樣本中的相對位置，而不依賴於光線（或者任何類型的光學器件）。相關研究結果於2019年6月20日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「DNA Microscopy: Optics-free Spatio-genetic Imaging by a Stand-Alone Chemical Reaction」。
圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.05.019。
Weinstein說，通過使用DNA顯微鏡，這些研究人員能夠構建細胞圖像，同時獲得大量的基因組信息。「這為我們提供了另一層我們無法觀察到的生物學。」
2.Cell：開發出將多種單細胞數據集結合在一起的新工具，有助確定細胞類型在一項新的研究中，美國斯坦利精神病學研究中心準會員Evan Macosko、訪問學者Joshua Welch及其團隊開發出一種將這些數據集結合在一起的新工具。這種稱為基因組實驗關係關聯推理（Linked Inference of Genomic Experimental Relationships, LIGER）的工具將不同的單細胞數據集整合在一起；將來自不同受試者、物種或分子衡量指標的類似細胞進行分組；針對不同組彼此之間的關係構建圖譜。相關研究結果發表在2019年6月13日的Cell期刊上，論文標題為「Single-Cell Multi-omic Integration Compares and Contrasts Features of Brain Cell Identity」。
當這些研究人員在LIGER中加載單細胞數據集時，這種工具使用一種稱為「整合性非負矩陣分解（integrative non-negative matrix factorization）」的統計方法，基於兩個定義的特徵---一組對細胞原始數據集是獨特的因子和一組在不同數據集之間都共有的因子（通常對應於生物學上有意義的信號）---來識別和聚類細胞。這種方法使得人們能夠更清晰地查看來自不同來源的細胞之間的共有特徵和獨特特徵。
這些研究人員以四種方式測試了LIGER。首先，他們使用這種工具來定量確定不同大腦區域和不同動物之間的小鼠腦細胞類型差異。其次，他們使用LIGER通過比較來自人類和小鼠相同大腦區域的腦細胞來探究不同物種之間的相似性和差異。第三，他們使用這種工具研究單細胞RNA測序（scRNA-seq）和原位RNA測序分析的小鼠腦細胞的空間關係，從而將受測試的細胞與它們的原始大腦位置相匹配在一起。第四，這些研究人員使用LIGER通過將scRNA-seq和DNA甲基化譜合併在一起來研究小鼠腦細胞的表觀基因組特徵。
3.Cell：阻斷肝臟中的酶CerS6功能有望讓喜歡吃高脂肪飲食的胖子變瘦吃太多脂肪和糖會導致體重增加和健康狀況下降。但為什麼會這樣，是否有補救措施？在一項新的研究中，德國馬克斯-普朗克代謝研究所的Jens Brüning教授及其團隊發現改變肝臟中的脂肪代謝能夠讓吃不健康飲食的肥胖小鼠變瘦。這一過程也改善了這些小鼠的葡萄糖代謝。這是通過關閉一種稱為神經醯胺合酶6（ceramide synthase 6, CerS6）的蛋白來實現的。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為「CerS6-Derived Sphingolipids Interact with Mff and Promote Mitochondrial Fragmentation in Obesity」。
圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.05.008。
他們發現當小鼠因攝入高脂肪飲食而變得肥胖時，由神經醯胺合酶5（CerS5）和神經醯胺合酶6（CerS6）形成的特定長度的神經醯胺分子在肝臟中堆積。Hammerschmidt解釋道，「有趣的是，通過遺傳手段僅讓小鼠中的CerS6失活才能阻止肥胖、脂肪肝和胰島素抵抗性產生。但是，缺乏CerS5活性則不會產生這些影響。」
4.Cell：破解奧秘！母親的免疫力是如何轉移到嬰兒機體中的？作為世界上最成功的減少傳染病的幹預措施之一，疫苗接種在保護新生兒患者方面的效果仍然非常有限，近日，一項刊登在國際雜誌Cell上的研究報告中，來自美國麻省總醫院、MIT和哈佛大學的研究人員通過研究闡明了孕婦進行疫苗接種的免疫力傳遞給嬰兒的分子機制，相關研究結果有望幫助開發更為有效的母源性疫苗。
研究者Galit Alter博士說道，新生兒來到世上的第一天就擁有了全新的免疫系統，其需要學習如何有效應對環境中的有益和有害的微生物。為了幫助新生兒的免疫系統有效區分敵我，母親會通過胎盤來將抗體轉移到胎兒體內，而目前研究人員並不清楚胎盤是如何發揮這一絕對且必要的規則的，如果能夠對此進行解碼的話，科學家們或許就能獲取開發更為有效疫苗來抵禦疾病的關鍵信息。
當抵禦諸如麻疹等疾病的母源性抗體通過母體轉移到胎兒體內時，其就會為胎兒提供保護力直到孩子長大到可以單獨接種疫苗為止，而抵禦諸如脊髓灰質炎等嚴重疾病的抗體並不會從母體有效轉移到胎兒體內；為了調查抗體從母體轉移到胎兒機體中的分子機制，研究人員利用一種名為系統血清學的新工具比較了來自母體和臍帶中血液樣本中抵禦百日咳的抗體的數量和質量，臍帶能夠攜帶來自胎盤的血液、營養物質和免疫因子進入胎兒體內。
研究者表示，胎盤會優先篩選並運輸傳遞給嬰兒抗體，這些抗體則會激活自然殺傷細胞（NK細胞），而NK細胞是機體免疫系統的關鍵元件；雖然新生兒體內多種重要的免疫細胞並沒有成熟到足以提供有效的保護效力，但NK細胞是其生命最初幾天裡最為豐富和功能最強的免疫細胞。研究者發現，胎盤轉移的NK細胞激活抗體在抵禦流感病毒和呼吸道合胞病毒上似乎有類似的偏好，同時研究者還發現了似乎可以調節胎盤選擇的抗體特性，這些特性可能會被植入到下一代疫苗中，從而改善母嬰的抗體轉移。
5.Cell：非吸菸肺腺癌的基因組重排早在癌症確診前30年就已存在在一項新的研究中，來自韓國科學技術高級研究院（KAIST）和首爾大學等研究機構的研究人員發現早在童年和青春期發生的災難性基因組重排可導致非吸菸者在晚年患上肺癌。這一發現發有助於解釋一些與非吸菸有關的肺癌是如何產生的。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為「Tracing Oncogene Rearrangements in the Mutational History of Lung Adenocarcinoma」。
圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.05.013。
這些研究人員證實非吸菸者體內的基因融合大多較早地發生，有時早在兒童期或青春期，平均而言在肺癌確診前三十年發生。這項研究表明，這些攜帶致癌種子（oncogenic seed）的突變肺細胞幾十年來一直處於休眠狀態，直到進一步的許多其他突變充分積累才進展為肺癌。這是首次揭示肺腺癌基因組結構變異景觀的研究。
6.Cell：新藥物能夠提高癌細胞對化療的敏感性許多化療藥物通過破壞DNA來殺死癌細胞。然而，一些腫瘤可以通過依賴DNA修復途徑來抵抗這種損傷，這種機制不僅可以使它們存活，而且還會引入有助於細胞對未來治療產生抗性的突變。麻省理工學院和杜克大學的研究人員現在發現了一種可以阻斷這種修復途徑的潛在藥物化合物。當他們用這種化合物和順鉑（一種破壞DNA的藥物）治療小鼠時，腫瘤比僅用順鉑治療的腫瘤縮小得多。用這種組合治療的腫瘤預計不會產生可能使它們具有耐藥性的新突變。
順鉑作為至少十二種癌症的首選治療選擇，通常可以成功地破壞腫瘤，但它們經常在治療後復發。研究人員表示，針對誘導這種復發的誘變DNA修復途徑的藥物不僅有助於提高順鉑的長期有效性，還有助於提高其他能夠破壞DNA的化療藥物的長期有效性。
「我們正在努力使治療效果更好，我們也希望在重複劑量下使腫瘤對治療反覆敏感，」相關結果發表在最近的《Cell》雜誌上。
7.Cell：科學家鑑別出人類機體的保護性抗體 有望幫助開發新型有效的抗瘧疾疫苗近日，一項刊登在國際雜誌Cell上的研究報告中，來自牛津大學等機構的科學家們通過研究鑑別出了一種人類抗體，其或能抑制瘧原蟲進入血細胞中，相關研究或有望幫助開發出新型高效的瘧疾疫苗。
研究者Simon Draper教授說道，當被攜帶瘧原蟲的蚊子叮咬後，瘧原蟲首先會進入人類肝臟組織，隨後就會移動到血液中，在宿主機體血液中瘧原蟲會每隔48小時複製10次，而這是引發感染的血液階段，隨後其就會讓感染者致病，且有可能是致命性的。瘧原蟲攜帶一種名為RH5的蛋白質，其必須結合到血細胞中名為基礎免疫球蛋白(basic immunoglobulin，basigin)的人類蛋白上才能夠對宿主進行感染，這項研究中，研究者闡明了哪種人類抗體能夠有效阻斷RH5與basigin的結合，從而阻斷瘧原蟲通過血液來擴散。
截至目前為止，研究人員並不清楚給人類志願者接種疫苗能夠產生哪類特異性抗體，從而能夠有效阻斷RH5與紅細胞進行結合，當某個人被接種疫苗時，其機體就會產生不同類型的抗體來抵禦相同的RH5靶點，因此理解哪類特殊抗體能夠有效抵禦瘧疾就顯得尤為重要了。本文研究的另一個關鍵點就是，研究者鑑別出了一種新型抗體，其能通過減緩RH5與紅細胞的結合速度來發揮作用，瘧原蟲依然能夠入侵宿主，但這種抗體能夠有效減緩這種入侵作用，這或許就使得阻斷RH5的抗體有更多的時間來發揮作用，從而使其變得更加有效，這或許是一個令人非常激動的新發現，因為研究結果表明，無法阻止瘧原蟲進入紅細胞的抗體或許依然能夠發揮作用，因為其能通過製造更具潛力的保護性抗體來發揮作用。
8.Cell：首次揭示擬核的大小隨著細菌細胞的大小增加而擴大生物擴展（biological scaling）的例子無處不在。小鼠的爪子小於人手。隨著我們的發育和成長，我們自己的器官和四肢通常隨著我們體型的增加而擴大。在一項新的研究中，來自美國耶魯大學的研究人員發現在亞細胞水平上，同樣的現象也存在於最小的細菌中，在那裡，擬核（nucleoid）---包含細菌基因的無膜區域---的大小也隨著細菌細胞的大小增加而擴大。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為「Nucleoid Size Scaling and Intracellular Organization of Translation across Bacteria」。
圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.05.017。
在這項新的研究中，這些研究人員作出結論：在細胞水平上，這種擴展效應存在於不同的細菌種類中，而且細菌細胞在生長上與它們的擬核具有相同的速率，但與DNA含量的變化無關。在耶魯大學分子、細胞與發育生物學系教授Christine Jacobs-Wagner博士的領導下，這些研究人員證實這種擴展特性可能在數十億年前就已存在，早於胞內膜結構的產生。
9.Cell: 基因的翻譯過程可能比想像的更為複雜來自Hubrecht研究所的Marvin Tanenbaum小組的研究人員表明，DNA的翻譯過程比以前想像的要複雜得多。他們的研究發表在最近的《Cell》雜誌上。
我們體內的每個細胞都含有相同的DNA，但不同的細胞，如腦細胞或肌肉細胞，具有不同的功能。細胞功能的差異取決於基因的選擇性活化。存儲在這些基因中的遺傳信息由稱為核糖體的細胞器翻譯。
在最近這項研究中，研究人員開發了一種新方法來可視化我們在活細胞中的遺傳信息的解碼。他們能夠以不同的顏色標記不同的蛋白質，並使用先進的顯微鏡觀察每種蛋白質的翻譯過程。
研究人員發現，錯誤翻譯的發生頻率驚人。在極端情況下，幾乎一半的蛋白質都是通過與預期代碼不同的順序產生的。這些令人驚訝的發現表明，我們DNA中存儲的遺傳信息比以前認為的要複雜得多。基於這項新研究，我們的DNA可能編碼了數千種以前未知的功能未知的蛋白質。「我們的研究揭示了非常重要的問題：所有這些新蛋白質的作用是什麼？它們在我們體內是否具有重要功能？」
10.Cell：基質細胞影響胰腺癌細胞的增殖與惡化麻薩諸塞州綜合醫院（MGH）癌症中心的研究人員進行的一項研究表明，腫瘤內基質可以影響個體癌細胞增殖和轉移的能力。他們的報告詳細描述了腫瘤細胞和基質細胞的相對數量如何改變個體腫瘤細胞內基因表達的模式，並可能為這種難以治療的癌症提供改進的治療方法。相關結果發表在最近的《Cell》雜誌上。
「我們發現胰腺癌細胞可以根據周圍細胞的類型表現出不同的行為，這可以解釋為什麼有些細胞會對化學療法和放射療法做出反應，有些則不能。我們還發現了一種獨特的細胞類型，能夠同時複製和移動，激活MAPK和STAT3信號通路，並通過聯合使用MAPK和STAT3抑制劑殺死，這表明了一種潛在的治療策略。」
MGH團隊最近的研究發現原發腫瘤中的胰腺癌細胞和血流中循環的胰腺癌細胞之間的基因表達存在顯著差異，其中一些表達的特徵表明增殖特徵，另一些表現出更多的轉移潛能。腫瘤和基質之間界面處的癌細胞亞群也表達了這些不同的遺傳特徵，表明它們可能受到基質中CAF的影響。
「我們開發的用於鑑定這些不同腫瘤腺體的檢測方法提供了一種策略，可以將其用作生物標誌物，根據正常細胞對癌症的反應選擇個性化治療，」哈佛醫學院醫學助理教授Ting說。「鑑定MAPK和STAT3信號在產生不同類型的PDAC中的作用以及CAF分泌的TGF-β在該信號傳導中的作用表明研究不同基質組合物如何確定最佳藥物組合的重要性。」（生物谷 Bioon.com）