刘冲，章小清及董欣年等发表4篇Nature

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动物不断地从周围环境中接受各种感官刺激，如气味、声音、光线和触觉。这些感官输入对于动物寻找食物和躲避捕食者来说是必不可少的，但它们也会影响它们的生理状态，并可能导致癌症等疾病。众所周知，恶性神经胶质瘤——最致命的脑肿瘤形式——在细胞水平上与神经元密切交流。然而，在正常生活条件下，外界感觉刺激是否能直接影响恶性胶质瘤的发展尚不清楚。2022年5月11日，浙江大学刘冲团队在Nature 在线发表题为“Olfactory sensory experience regulates gliomagenesis via neuronal IGF1”的研究论文，该研究表明嗅觉可以直接调节胶质瘤发生。在一个概括了起源于少突胶质前体细胞 (OPCs) 的成人胶质瘤发生的小鼠模型中，胶质瘤优先出现在嗅球中。操纵嗅觉受体神经元 (ORN) 的活动会影响神经胶质瘤的发展。从机制上讲，嗅觉刺激二尖瓣和簇状 (M / T) 细胞，它们从 ORN 接收感觉信息并以活动依赖性方式释放胰岛素样生长因子 1 (IGF1)。M / T细胞中Igf1的特异性敲除抑制了胶质瘤发生。此外，敲除癌前突变 OPCs 中的 IGF1 受体消除了依赖于 ORN 活性的有丝分裂作用。总之，该研究结果通过其相应的感觉神经元回路建立了感觉体验和神经胶质瘤发生之间的联系。另外，2022年5月11日，华盛顿大学医学院Azad Bonni，同济大学章小清及普林斯顿大学Samuel Wang共同通讯在Nature 在线发表题为 “Transcriptomic mapping uncovers Purkinje neuron plasticity driving learning”的研究论文，该研究分离出标记在特定细胞类型中的细胞核，然后进行单核 RNA 测序以分析浦肯野神经元并绘制它们对运动活动和学习的反应。该研究发现，通过 Aldoc 和 Plcb4 基因的表达鉴定的浦肯野神经元的两个主要亚群具有不同的转录组学特征。 Plcb4⁺，但不是 Aldoc⁺，浦肯野神经元在受到感觉运动和学习经验的小鼠中表现出强大的基因表达可塑性。体内钙成像和光遗传学扰动表明 Plcb4⁺ 浦肯野神经元在联想学习中起着至关重要的作用。将单核 RNA 测序数据集与加权基因共表达网络分析相结合，揭示了一个学习基因模块，其中包括 Plcb4⁺ Purkinje 神经元中的 FGFR2 信号传导组件。使用 CRISPR 敲除小鼠 Plcb4⁺ Purkinje 神经元中的 Fgfr2 会破坏运动学习。总之，该研究结果定义了浦肯野神经元的多样化如何与它们在运动学习中的反应相关联，并为理解它们对神经系统疾病的不同脆弱性提供了基础。2022年5月11日，杜克大学Zhou Pei及董欣年共同通讯在Nature 在线发表题为 “Structural basis of NPR1 in activating plant immunity”的研究论文，该研究报告了拟南芥 NPR1 及其与转录因子 TGA3 的复合物的冷冻电子显微镜晶体结构。冷冻电子显微镜分析表明，NPR1 是一种鸟形同源二聚体，包含一个中央 Broad-complex、Tramtrack 和 Bric-à-brac (BTB) 结构域、一个 BTB 和羧基末端 Kelch 螺旋束、四个锚蛋白重复序列和一个无序的水杨酸-结合域。晶体结构分析揭示了 BTB 中独特的锌指基序，用于与锚蛋白重复序列相互作用并介导 NPR1 寡聚化。该研究发现，在刺激后，水杨酸诱导的水杨酸结合域折叠和对接至锚蛋白重复序列是 NPR1 的转录辅因子活性所必需的，这为水杨酸在调节 NPR1 中的直接作用提供了结构解释依赖的基因表达。此外，该研究的 TGA32 - NPR12 - TGA32 复合物结构、DNA 结合分析和遗传数据表明，二聚体 NPR1 通过桥接两个与脂肪酸结合的 TGA3 二聚体形成增强体来激活转录。NPR1-TGA 复合物的逐步组装表明可能与其他转录因子形成异质寡聚复合物，揭示了 NPR1 如何重新编程防御转录组。2022年5月11日，新南威尔士大学Li Sean等团队（新南威尔士大学Huang Jingkai，Shi Junjie，Zhang Ji香港大学Wan Yi）在Nature 在线发表题为 “High-κ perovskite membranes as insulators for two-dimensional transistors”的研究论文，该研究探索可转移的超高 κ 单晶钙钛矿锶钛氧化物膜作为 2D 场效应晶体管的介电栅极。钙钛矿膜表现出理想的亚一纳米 CET，具有低漏电流。该研究发现，锶钛氧化物电介质和二维半导体之间的范德华间隙减轻了由于使用超高 κ 电介质而导致的不利边缘诱导的势垒降低效应。

作为中枢神经系统 (CNS) 中最常见的癌症类型，高级别胶质瘤 (HGG)，尤其是胶质母细胞瘤，目前无法治愈，即使采用积极的手术切除和放射治疗也是如此。大脑由许多类型的细胞组成，这些细胞必须精确协调才能维持正常大脑功能的完整性。同时，神经胶质瘤细胞与几种细胞类型——如星形胶质细胞、内皮细胞、周细胞、免疫细胞和神经元——交流，形成对肿瘤细胞的进展和侵袭至关重要的独特微环境。了解肿瘤微环境的组织及其发展与HGGs的防治高度相关。

神经系统在癌症的发病机制中起关键作用。首先在周围神经系统 (PNS) 中报道，后来在 CNS 中报道，不同类型的神经元细胞影响各种癌症的生长和转移。在中枢神经系统中，据报道，大脑中的神经胶质瘤细胞或转移性癌细胞通过突触样结构与神经元密切相互作用，以促进神经胶质瘤细胞的生长，通过旁分泌因子如neuroligin 3 (NLGN3)，或通过神经递质。

尽管这些研究表明神经元活动在已建立的肿瘤细胞的进展中具有关键作用，但仍不清楚神经元活动是否会影响 HGGs 起源细胞在其天然微环境中的转化。此外，在正常生理条件下大脑中的功能性神经元回路是否有助于这一过程在很大程度上是未知的。

文章模式图（图源自Nature ）

值得注意的是，HGG 在大脑中表现出区域特异性分布，并且 HGG 在某些大脑区域的定位会导致严重的神经系统症状并阻止成功切除。目前尚不清楚是什么控制了 HGG 的区域分布。一种假设是某些功能性神经元回路，例如负责外部环境刺激的感觉输入的那些，可能通过其专门的神经元回路影响 HGG 的启动和进展。在这里，该研究使用小鼠遗传模型测试了这一假设，概括以 OPCs 作为起源细胞的成人胶质瘤发生。

该研究表明嗅觉可以直接调节胶质瘤发生。在一个概括了起源于少突胶质前体细胞 (OPCs) 的成人胶质瘤发生的小鼠模型中，胶质瘤优先出现在嗅球中。操纵嗅觉受体神经元 (ORN) 的活动会影响神经胶质瘤的发展。

从机制上讲，嗅觉刺激二尖瓣和簇状 (M / T) 细胞，它们从 ORN 接收感觉信息并以活动依赖性方式释放胰岛素样生长因子 1 (IGF1)。 M / T细胞中Igf1的特异性敲除抑制了胶质瘤发生。此外，敲除癌前突变 OPCs 中的 IGF1 受体消除了依赖于 ORN 活性的有丝分裂作用。总之，该研究结果通过其相应的感觉神经元回路建立了感觉体验和神经胶质瘤发生之间的联系。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04719-9

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04711-3

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04699-w

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04588-2

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