2020年11月30日訊/生物谷BIOON/---2020年11月份即將結束了，11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：線粒體缺陷是導致太空旅行中許多健康問題的關鍵因素為了讓空間探索取得成功，必須了解並設法解決在長時間離開地球的太空人身上觀察到的健康問題的根本原因。這些問題包括骨骼和肌肉質量損失、免疫功能障礙以及心臟和肝臟問題。在一項新的研究中，利用從許多不同資源收集的數據，一個多學科研究團隊報告了發現導致這種損害的共同因素：線粒體功能障礙。這些研究人員使用系統方法來研究影響生物功能的廣泛改變。相關研究結果發表在2020年11月25日的Cell期刊上，論文標題為「Comprehensive Multi-omics Analysis Reveals Mitochondrial Stress as a Central Biological Hub for Spaceflight Impact」。
圖片來自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.11.002。
論文通訊作者、生物信息學家Afshin Beheshti說，「我們首先詢問是否有某種可以解釋我們的觀察結果的普遍機制發生在太空中的人體。我們一次又一次地發現，線粒體調節發生了一些事情，讓一切都失靈了。」
2.Cell論文詳解：新成像方法可同時對單個細胞中5種不同分子進行成像在單個細胞內，成千上萬個分子，如蛋白、離子和其他信號分子，共同發揮各種功能---吸收營養物、儲存記憶和分化成特定的組織等等。解讀這些分子及其所有的相互作用是一項艱巨的任務。在過去的20年裡，科學家們已經開發出了螢光報告分子用來讀取細胞內單個分子的動態。然而，通常一次只能觀察到一兩個這樣的信號，這是因為顯微鏡無法區分許多螢光顏色。
在一項新的研究中，來自美國麻省理工學院的研究人員如今開發出一種方法：通過測量整個細胞內隨機的、不同位置的每個信號，一次可以對多達5種不同類型的分子進行成像。相關研究結果於2020年11月23日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「Spatial Multiplexing of Fluorescent Reporters for Imaging Signaling Network Dynamics」。論文通訊作者、麻省理工學院的Edward Boyden教授說，這種方法可以讓科學家們更多地了解控制大多數細胞功能的複雜信號網絡。論文第一作者為麻省理工學院博士後研究員Changyang Linghu和研究生Shannon Johnson。
3.Cell：通過數學生物學控制基因表達，靶向攻擊耐藥性癌症今年值得感謝的事情之一是，頑固、持續存在的問題似乎對科學家和數學家有著不可抗拒的吸引力。那些會讓我們大多數人感到困惑的事情則是他們的日常研究課題。這也是科學家們在不斷對抗癌症、病毒和其他疾病的過程中取得進展的原因之一。美國德拉瓦大學電氣與計算機工程系副教授、數學生物學家Abhyudai Singh就是這樣。Singh研究生化過程如何在活細胞內運行。具體來說，他開發的數學模型可以讓我們深入了解細胞網絡中複雜的、有時是隱藏的過程，以及當它們出錯時會發生什麼情況。
他的計算工作是與美國賓夕法尼亞大學生物工程系Arjun Raj教授領導的一個研究團隊合作的重要組成部分。他們最新的研究成果發表在Cell期刊上，論文標題為「Memory Sequencing Reveals Heritable Single-Cell Gene Expression Programs Associated with Distinct Cellular Behaviors」。他們的發現展示了一種潛在的針對耐藥性黑色素瘤細胞的新策略，這種策略可能對所有類型的耐藥性癌症都有用。
這些研究人員研究了細胞表達它們的遺傳性狀的方式的波動，並對相關的基因進行「開啟」和「關閉」。這個過程依賴於信使RNA（mRNA）分子，mRNA可將遺傳密碼轉化為特定的蛋白。他們發現一個稀有細胞亞群攜帶了一種可以在多代細胞分裂中存活下來的生物「記憶」。Singh的模型顯示了細胞的基因波動速度如何與細胞中的mRNA水平有關。了解這些水平，就可以允許他的模型計算出這些基因「開啟」和「關閉」的速度。一旦你知道這些基因何時關閉---本質上是「忘記」它們對藥物治療產生的耐藥性---你就可以針對性設計新的治療方法和新的治療計劃，使得在癌細胞仍然對藥物敏感的時刻進行治療。
4.Cell論文詳解！莊小威教授揭示人類染色體的三維結構在高中課本中，人類的染色體被描繪成X形狀，就像兩個熱狗卡在一起。但是，這些結構遠非準確。Jun-Han Su說，「在90%的情形下，染色體並不是這樣存在的。」
放大到足以看到染色質結構是困難的。然而，同時觀察結構和功能則更加困難。如今，在一項新的研究中，哈佛大學的莊小威（XiaoweiZhuang）教授和她的研究團隊報告了一種新的方法：對染色質的結構和功能一起成像，然後將一些可以連接的位點（「基因組位點」）連接起來，這樣就可確定染色質的結構和功能中的一種如何影響另一種，以維持正常的功能或者導致疾病。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為「Genome-Scale Imaging of the 3D Organization and Transcriptional Activity of Chromatin」。
圖片來自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.07.032。
利用這種新的高解析度三維成像方法，莊小威團隊開始從全部46條染色體的廣角鏡圖像和每條染色體的一段特寫圖像中構建染色體圖譜。為了對一些因太小而不能成像的東西進行成像，他們沿著每條DNA鏈捕捉可以連接的位點。通過將這些位點連接在一起，他們可以形全面的染色質結構圖。
5.Cell：重磅！揭示反轉子是細菌免疫系統的「門衛」，確保細菌在病毒感染後存活下來在許多細菌物種中都發現了稱為反轉子（retron）的特殊雜合結構，這種結構一半是RNA，一半是單鏈DNA。自大約35年前被發現以來，科學家們已經在實驗室中學會了如何使用反轉子產生單鏈DNA，然而儘管對反轉子進行了大量研究，但是沒有人知道它們在細菌中的功能。
在一項新的研究中，來自以色列魏茨曼科學研究所的研究人員破解了這個長期以來的謎團：反轉子是細菌免疫系統的「門衛」，可確保細菌菌落在遭受病毒感染後得以生存。除了揭示細菌用來保護自己免受病毒感染的新策略---這種策略與植物免疫系統所採用的策略驚人地相似---之外，這項研究還揭示了許多新的反轉子，在將來，這些反轉子可能會加入到基因組編輯工具包中。相關研究結果於2020年11月5日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「Bacterial Retrons Function In Anti-Phage Defense」。
6.Cell：詳解一例神奇的病例！一名女性白血病患者感染新冠病毒後至少70天仍在脫落傳染性病毒顆粒大多數感染SARS-CoV-2冠狀病毒的人似乎會在8天左右的時間裡活躍地脫落傳染性病毒，但人與人之間的差異性很大。了解人們能在多長時間內保持活躍感染是很重要的，這是因為它提供了關於一種仍然沒有很好地理解的疾病和病毒的新細節，這有助指導公共衛生決策。在一項新的研究中，來自美國國家衛生院（NIH）、馬歇爾大學和英國牛津大學等研究機構的研究人員報告了一個不尋常的案例：一名患有白血病和具有低抗體計數的女性感染這種冠狀病毒至少105天，保持傳染性至少70天，然而她在整個過程中一直沒有症狀。相關研究結果於2020年11月4日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「Case Study: Prolonged infectious SARS-CoV-2 shedding from an asymptomatic immunocompromised cancer patient」。
論文共同通訊作者、美國國家過敏與傳染病研究所（NIAID，為NIH的一個下屬機構）病毒學家Vincent Munster說，「在我們開始這項研究的時候，我們對病毒脫落的持續時間確實了解不多。隨著這種病毒的持續傳播，更多患有一系列免疫抑制性疾病的人將會被感染，了解SARS-CoV-2在這些人群中的表現非常重要。」
7.Cell：經過先天免疫訓練的中性粒細胞可對抗癌症諸如免疫檢查點抑制劑藥物之類的免疫療法為癌症的治療帶來了巨大的改變。據大多數臨床醫生和科學家的理解，這些藥物作用於所謂的適應性免疫系統，即應對身體特定威脅的T細胞和B細胞。
在一項新的研究中，來自德國德勒斯登工業大學、德國癌症研究中心、英國愛丁堡大學和約克大學等研究機構的研究人員發現更為普遍地對身體入侵者作出反應的先天免疫系統可能是免疫療法成功的一個重要但被忽視的組成部分。他們證實用β-葡聚糖（β-glucan,一種從真菌中提取的化合物）「訓練」先天免疫系統，激發了先天免疫細胞的產生，特別是中性粒細胞，這些細胞在動物模型中經激活後可預防或攻擊腫瘤。相關研究結果發表在2020年10月29日的Cell期刊上， 論文標題為「Innate Immune Training of Granulopoiesis Promotes Anti-tumor Activity」。
論文共同高級作者、賓夕法尼亞大學牙醫學院的George Hajishengallis說，「免疫療法的重點是放在適應性免疫上，就像免疫檢查點抑制劑抑制癌細胞和T細胞之間的相互作用一樣。先天性免疫細胞，或者說髓系細胞（myeloid cell，也稱為髓樣細胞），並沒有被認為如此重要。然而我們的研究表明，髓系細胞可能在調節腫瘤行為方面發揮關鍵作用。」
8.Cell：基於納米生物學技術的新型癌症免疫療法或有望徹底根治癌症日前，一篇刊登在國際雜誌Cell上的研究報告中，來自西奈山醫院等機構的科學家們通過研究在新型癌症免疫療法開發上取得了重大進展，文章中，研究人員通過對天然分子進行生物工程化修飾所產生納米生物微型材料與治療性組分進行配對，隨後訓練機體的先天性免疫系統來消滅腫瘤細胞。
研究者表示，這種納米生物學免疫療法能靶向作用骨髓（部分免疫系統形成的場所），同時還能激活機體訓練有素的免疫力，這一過程就能重編程骨髓祖細胞使其產生訓練後的先天性免疫細胞，從而抑制癌症的進展，癌細胞通常會在機體免疫抑制性細胞的幫助下來保護自身免於宿主免疫系統的殺滅。研究者認為，受過訓練的免疫力能被安全且成功地用作癌症療法，同時他們在包括黑色素瘤小鼠模型等動物模型中進行了檢測，目前正在積極向臨床試驗方向推進。
免疫療法是標準癌症治療手段的一部分，其能夠為宿主免疫系統暴露癌症所在，但這種療法存在一定的局限性，比如免疫檢查點抑制劑療法，其就僅對一部分患者有效，而且會產生嚴重的治療副作用。這項研究中，研究者開發了一種新型的抗癌療法，他們表示，納米生物學免疫療法所訓練的機體免疫力或能作為一種獨立的抗癌療法，且並不會產生多種副作用，同時其還能與檢查點抑制劑藥物聯合使用。
9.Cell：揭示小膠質細胞促進大腦中的癌細胞生長機制科學家們長期以來一直認為，大腦會保護自己免受攻擊性免疫反應的影響，以抑制炎症。然而，在一項新的研究中，來自美國諾特丹大學的研究人員發現，當癌細胞試圖擴散到大腦時，這種進化控制可能會起反作用。相關研究結果於2020年10月27日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「CNS-Native Myeloid Cells Drive Immune Suppression in the Brain Metastatic Niche through Cxcl10」。
圖片來自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.09.064。
在這項新的研究中，這些作者發現一類對免疫力很重要的細胞，即髓系細胞（myeloid cell，也譯為髓樣細胞），可以抑制免疫反應---這有可能讓乳腺癌細胞轉移到大腦中並在那裡形成繼發性腫瘤細胞。
論文通訊作者、諾特丹大學生物科學系副教授Siyuan Zhang說，「我們想了解大腦免疫環境是如何對腫瘤做出反應的，畢竟在那裡有這麼多不同的細胞，有這麼多的變化。傳統的觀點認為，這篇論文所描述的這種過程會是抗腫瘤的，但在我們的研究中，經過大量的實驗，我們發現它促進癌細胞轉移。」
10.Cell：揭示章魚吸盤上的化學觸覺受體作用機制幾個世紀以來，章魚一直吸引著人類的想像力。它們有八個吸盤覆蓋的腕足，它們的外觀本身就很獨特，而它們在覓食時能用這些吸盤來觸摸和品嘗食物，更讓它們與眾不同。
事實上，數十年來，科學家們一直想知道章魚的這些腕足---更具體地說，它們身上的吸盤---是如何發揮作用的，這促使人們對它們的生物力學特性進行了大量的實驗。但是，很少有人研究過在分子水平上發生了什麼。在一項新的研究中，來自美國哈佛大學的研究人員窺見了章魚腕足中的神經系統（它的運作基本上獨立於章魚的中樞大腦）是如何管理這一壯舉的。相關研究結果發表在2020年10月29日的Cell期刊上， 論文標題為「Molecular Basis of Chemotactile Sensation in Octopus」。
這些研究人員在吸盤內的第一層細胞中發現了一個新的傳感蛋白家族，這些傳感蛋白已經適應了對不能很好地溶解在水中的分子作出反應和檢測。這項研究表明這些稱為化學觸覺受體（chemotactile receptor）的傳感蛋白利用這些分子來幫助章魚弄清它所接觸的東西，以及所接觸的物體是否是獵物。
論文通訊作者、哈佛大學分子與細胞生物學助理教授Nicholas Bellono說，「我們認為，鑑於這些分子不能很好地溶解，它們可能會在章魚的獵物和[它們觸摸的任何東西]的表面上被發現。因此，當章魚觸摸到螃蟹而不是巖石時，它的腕足知道，『好吧，我正在觸摸螃蟹[這是因為]我知道不僅有觸摸，而且還有這種味道。』」（生物谷 Bioon.com）