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科学家首次3D生物打印出血管化肿瘤,并成功使用免疫疗法治疗

近些年,癌症治疗领域不断取得了突破性进展,但仍缺乏标准化和生理相关的体外测试平台。一个关键性障碍是肿瘤微环境和免疫反应之间复杂的相互作用。因此,该领域研究人员不得不依赖临床试验来测试治疗效果,最终限制了抗癌治疗药物的临床成功转化。近日,发表在《Advanced
2022年11月6日
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Cell子刊:科学家首次通过人类外科手术造口研究小肠菌群

人体是微生物的家园。难以计数的微生物居住在我们体内,它们甚至比细胞还要多。众所周知,微生物家族中的大多数成员定植在我们的大肠(结肠)中。因此,研究人体微生物组的焦点都集中在了肠道菌群。近些年,科学家们通过对粪便微生物组的研究,阐明了肠道菌群与人体健康和疾病之间存在密切且广泛的联系。健康个体的肠道菌群组成相对稳定,而菌群缺乏稳定性通常与某些疾病有关。然而,除了相关性之外,微生物影响宿主健康状态的因果关系和机制仍难以捉摸。已知人类下小肠(回肠)具有独特的微生物组,这里的生物量大大少于结肠,但它们可以塑造上皮基因表达、肠道生理学、营养和微生物与其宿主之间的分子交换。然而,小肠微生物组在人类胃肠道内几乎是个未知领域。因为对其组成和功能的人类研究只局限于外科手术期间或在清除肠道内容物的情况下才能实现,导致该领域的研究一直受到限制。2022年10月31日,发表在《Cell
2022年11月5日
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拉伸强度超越天然蛛丝70%!中国科学家团队开发出人造“超级蚕丝”

蚕丝是熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的蛋白质纤维,也称天然丝。蚕丝是古代中国的文明产物之一。几千年来,它一直被用作皇室和达官贵人奢华服饰用品的材料来源。如今,除了用作纺织面料外,蚕丝因具有生物相容性和生物降解等特性已在生物医学领域中被广泛应用,如作为外科缝线和补片的材料。此外,它还被用于组织再生实验。然而,由于蚕丝太过柔软,缺乏拉伸强度。因此,最大的优点也成了它最大的缺点。近年来,研究人员通过比较发现,蚕丝的强度明显低于所有种类的蜘蛛丝,但由于蜘蛛太过好斗的习性导致无法人工饲养。科学家们于是就想到了退而求其次的办法:将蜘蛛的DNA植入家蚕体内,但这是一个昂贵且难以规模化的过程。北京时间10月7日,发表在《Matter》上的一项最新研究中,来自天津大学生命科学学院林志教授和袁文苏教授领导的研究团队提出了一种简单策略,使蚕丝的强度能比天然蜘蛛丝高出70%。该方法颠覆了以前的观点,即蚕丝在机械性能上无法与蜘蛛丝相媲美,并为大规模生产高性能且高成本效益的丝基材料打开了一扇大门。丝素蛋白(RSF)是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白,含量约占蚕丝的70%-80%。家蚕在蜕变为飞蛾形态的过程中,会使用富含丝素蛋白的柔软蚕丝来构建棉球状的茧。在这项新研究中,该团队受到蜘蛛丝卵袋丝结构的人工纺丝启发,开发了一种使用再生丝素蛋白在金属离子凝固浴中纺制超强蚕丝纤维的简易策略。天然蚕丝纤维由蚕丝胶包裹的纤维芯组成,但蚕丝胶通常会干扰商业用途纤维的纺丝。为了解决这个问题,首先,研究人员通过脱胶和溶解过程再生丝素蛋白。先前的研究表明,脱胶过程很容易导致肽和分子间二硫键的断裂,导致纤维中的链末端更多。因此,由降解的丝素蛋白纺成的人造纤维不能具有较高的拉伸强度。为此,研究人员通过使用特定化学试剂或蛋白水解酶适当控制脱胶温度和时间,实现了具有最小降解的最佳脱胶比率。然后,为了增强用于纺丝的丝质,研究人员在金属离子凝固浴中使用再生蚕丝纤维纺制超强的丝纤维。测试结果显示,这种人造丝的拉伸强度达到了约2.0GPa,比蜘蛛丝的平均韧性高70%以上。它还表现出平均杨氏模量(固体材料抵抗形变能力的物理量)约43GPa,明显高于所有已知的天然蜘蛛丝。通过显微镜下观察,研究人员将其描述为“光滑且坚固”的材料,表明这种人造丝可以承受外力。结构分析表明,人造丝的超常强度可能归因于人工纤维中形成的高结晶度和小纳米晶体。在纺丝和纺丝后的拉丝过程中,Zn2+离子融入到纤维中,也可能有助于其优异的机械性能。总之,该团队报告了一种使用低成本未降解的丝素蛋白和金属离子凝固浴纺制超强度人造丝的简单策略。这种人造丝的拉伸强度可以显著超过目前已知最强的蜘蛛丝。因此,这个新方法为大规模生产具有成本效益的高性能丝基材料打开了一扇充满希望的大门。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.08.028
2022年10月8日
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为“未知菌”正名!全球微生物学家联合建立新的命名系统

原核生物是单细胞微生物,它们是自然界分布最广、个体数量最多的有机体,细菌就是一个例子:海洋、土壤、极端环境(如温泉),以及包括人类在内的所有生命体中都被它们占据。简而言之,细菌无处不在。长期以来,全球微生物学家一直在努力将原核生物进行分类,并与同行交流相关的最新进展。然而,它们中的大多数都没有名字。已被正式命名的原核生物不到其已知总数的0.2%,因为《国际原核生物命名法》(ICNP)中描述的现行规则要求新物种能在实验室通过纯培养获得。这意味着,要命名它,首先要有个实物样本来证明。近日,发表在《Nature
2022年10月8日
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中国科学院微生物研究所微生物资源与大数据中心招聘启事

中国科学院微生物研究所(http://www.im.cas.cn)是隶属于中国科学院的科研事业单位,成立于1958年12月3日,目前已成为国内外规模最大的国立综合性微生物学研究机构之一。研究所坚持“微生物、高科技、大产业”的战略定位。以病原微生物与免疫、微生物资源、微生物技术为主要研究领域,设有微生物资源前期开发国家重点实验室、真菌学国家重点实验室、植物基因组学国家重点实验室(与中国科学院遗传与发育生物学研究所共建)、中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室、中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室。另设有中国普通微生物菌种保藏中心、国家微生物科学数据中心、高等级生物安全实验室和菌物标本馆等基础设施平台。位于中国科学院奥运村园区,毗邻国家5A级森林公园。微生物所微生物资源与大数据中心于2016年成立,中心聚焦微生物实物资源及其数据资源的功能挖掘,创新研究策略与方法,提升了微生物资源的共享、开发和利用水平。其基于大数据的研究和信息发现成为了生命科学研究特别是微生物领域研究的新范式,并改变了生物产业格局,催生了产业新业态。由微生物资源与大数据中心建设的国家微生物科学数据中心,依托中科院微生物研究所、世界微生物数据中心,是科技部首批批准建设的20个国家数据中心之一。该中心长期以来致力于微生物领域的数据资源体系建设和数据共享服务,数据资源总量超过4PB,数据内容完整覆盖微生物研究的全生命周期。中心在微生物领域有超过30年的数据汇交工作,同时承担着全球46个国家、120个单位的数据汇交和全球共享,是全球微生物领域最重要的数据中心。中心建立了完善的数据质量控制体系和多级数据质量标引体系,牵头申请并正在开发微生物数据领域第一个国际ISO标准,并在此基础上,开发了自有知识产权的数据管理平台,目前已经在国内外上百家单位使用。中心的建设成果多次在国际一流数据期刊《核酸研究》的数据库专刊上发表,每年发布的我国微生物资源应用状况发展报告,受到了社会的广泛关注,并被新闻联播等多家媒体报道。现因工作需要,拟招聘助理研究员/工程师(正式编制)1名。一、岗位名称:助理研究员/工程师(正式编制)
2022年10月8日
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2022年诺贝尔化学奖:像“搭扣”一样解决了复杂的化学和生物问题

Sharpless,以表彰他们在点击化学和生物正交化学领域的贡献。以下是诺贝尔奖官网对本年度化学奖的解读:只需“点击”一下,分子就会被耦合在一起——让复杂的过程变得简单Barry
2022年10月6日
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如何避免免疫第一道防线误伤健康细胞?科学家发现了一个“分子开关”...

中性粒细胞是最丰富的粒细胞类型,占人体所有白细胞的40%至70%。作为宿主抵抗入侵病原体的第一道防线,中性粒细胞具备固有的吞噬能力。它们通过吞噬、消化,以及胞吐来对抗入侵的微生物。然而,胞吐释放出的许多抗菌分子也会伤及健康细胞。有证据表明,这些分子的过度和/或慢性释放至少在一定程度上构成了严重疾病和组织损伤的基础,包括败血症、关节炎、烟雾吸入性肺损伤、炎症性肠病、某些癌症以及动脉粥样硬化。近日,发表在《Nature
2022年10月5日
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Nature子刊:全面解析Cas12家族基因编辑工具酶特性

不同CRISPR-Cas系统在HEK293T-d2EGFP细胞系的编辑效率检测流程图。B.
2022年10月4日
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古遗传学领域创始人被授予2022年诺贝尔生理学或医学奖

北京时间2022年10月3日17点30分,著名人类考古学家、古遗传学领域创始人、德国马克普朗克研究所进化人类学研究中心主任Svante
2022年10月4日
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Nature:利用昆虫细胞全基因组CRISPR/Cas9筛选技术揭示杀虫毒素受体

2022年9月28日,发表在《Nature》上的一项最新研究中,来自哈佛医学院董民教授等人领导的研究团队在昆虫细胞上首次利用CRISPR/Cas9筛选技术,找到了一种特异性针对昆虫的细菌蛋白毒素(Tc
2022年10月2日
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天津大学团队研发“胶囊医生” 有望代替肠镜检查

日前,天津大学机械工程学院副教授宋智斌团队提出胶囊机器人活检采样新策略。他们研发的新型活检胶囊机器人能够高速切割结肠内可疑病变组织,避免现有活检方式存在的组织撕裂等问题。相关成果已发表在中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊《机器人和仿生系统》。新型活检胶囊机器人运动及活检示意图。天津大学供图在人体消化道疾病中,结直肠癌是一个直接威胁人体健康的隐形杀手。结肠镜检查是结直肠癌诊断的“金标准”,它可以让医生直观地看到结直肠里的病灶,并取活检获得病理诊断。传统结肠镜会给患者带来不适感,胶囊内窥镜作为一种内镜诊断方法,可以降低使用者的不适程度,拥有广泛前景。然而,目前临床使用的胶囊内窥镜无法进行活检采样,学界提出了多种胶囊内窥镜活检策略,但在获取肠道组织时易造成撕裂和粘连等问题。“胶囊内窥镜也称胶囊机器人,利用胶囊机器人进行肠胃、食道等部位的检查,不仅能提供图像信息,还能进行活检操作,是未来消化道疾病筛查的主要发展方向。”宋智斌说,他带领团队提出了“为活检胶囊机器人安装高速旋转刀片”的活检采样新策略,还为这款安装高速旋转刀片的胶囊机器人安装了一个小小的永磁体,通过外部磁场来控制其运动。高速旋转刀片则由一个旋紧的螺旋弹簧激活,这种螺旋弹簧可以提供比马达或同等质量的磁铁更强劲的瞬时动力,同时可以有效避免运动控制和活检操控之间的相互干扰。同时,团队还设计了触发机构以保证可靠的采样。根据离体猪大肠活检取样验证结果显示:新型活检胶囊机器人可以实现多次活检触发,并且当其高于一定切割速度可有效避免软组织撕裂,有望成为未来临床胃肠检查的全新手段。“这项研究成果可实现一次检查、多次活检的功能,为未来具有活检功能的胶囊机器人临床应用提供了技术支持。”宋智斌表示,“这会进一步提高胃肠疾病诊疗水平,也是胶囊机器人未来的发展方向。”论文链接:https://doi.org/10.34133/2022/9783517
2022年10月2日
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Nature:科学家首次从原子细节上观察抗生素如何在致病菌中发挥作用

众所周知,细胞是构成生物体的基本结构和功能单位;而蛋白质就如同细胞的“灵魂”,每个活细胞都要依赖蛋白质来发挥功能。蛋白质的合成过程(翻译)对细胞的生存至关重要。从细菌到人类的所有生物细胞中都存在核糖体,这些最古老的大分子机器(可能在细胞出现之前就已经存在)是蛋白质合成的分子工厂。核糖体也是抗生素最重要的靶点之一。过去的方法已经确定了许多抗生素通过稳定过程中的中间产物来延迟翻译,但目前还缺乏对原生细胞环境中翻译过程的详细结构描述。北京时间9月29日,发表在《Nature》上的一项新研究中,来自欧洲分子生物学实验室(EMBL)领导的国际研究团队首次从原子细节上观察到抗生素如何影响细菌细胞内的蛋白质产生过程。该研究标志着科学家首次直接在细胞内观察主动翻译机制的原子级结构变化。重要的是,该研究还揭示了翻译机制如何在单细胞水平上对不同的抗生素扰动作出响应。支原体(Mycoplasma)是最小的原核细胞微生物,没有细胞壁,呈丝状或分枝状。它们广泛存在于自然界。已知有5种致病性支原体,其中肺炎支原体(M.pneumoniae)可引起肺炎。虽然个头儿只有不到万分之一毫米,但这种极小的细菌具有功能齐全的蛋白质合成机制。因此,支原体在系统生物学和合成生物学研究中被广泛用作模型细胞。如今,Cryo
2022年10月1日
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全基因组分析揭示实验小鼠行为和神经基因的驯化机制

近期,中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理国家重点实验室张知彬研究员合作团队基于全基因组分析研究了经典近交系小鼠的基因驯化与选择机制,发现实验室人工饲养条件下,小鼠基因组中与行为和神经相关的基因受到了较强的选择,Astn2基因内含子中的rs27900929点突变与小鼠的被动攻击行为存在关联。研究成果在线发表于《基因组生物学》(Genome
2022年9月30日
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中国科学院微生物研究所微生物资源与大数据中心招聘启事

中国科学院微生物研究所(http://www.im.cas.cn)是隶属于中国科学院的科研事业单位,成立于1958年12月3日,目前已成为国内外规模最大的国立综合性微生物学研究机构之一。研究所坚持“微生物、高科技、大产业”的战略定位。以病原微生物与免疫、微生物资源、微生物技术为主要研究领域,设有微生物资源前期开发国家重点实验室、真菌学国家重点实验室、植物基因组学国家重点实验室(与中国科学院遗传与发育生物学研究所共建)、中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室、中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室。另设有中国普通微生物菌种保藏中心、国家微生物科学数据中心、高等级生物安全实验室和菌物标本馆等基础设施平台。位于中国科学院奥运村园区,毗邻国家5A级森林公园。微生物所微生物资源与大数据中心于2016年成立,中心聚焦微生物实物资源及其数据资源的功能挖掘,创新研究策略与方法,提升了微生物资源的共享、开发和利用水平。其基于大数据的研究和信息发现成为了生命科学研究特别是微生物领域研究的新范式,并改变了生物产业格局,催生了产业新业态。由微生物资源与大数据中心建设的国家微生物科学数据中心,依托中科院微生物研究所、世界微生物数据中心,是科技部首批批准建设的20个国家数据中心之一。该中心长期以来致力于微生物领域的数据资源体系建设和数据共享服务,数据资源总量超过4PB,数据内容完整覆盖微生物研究的全生命周期。中心在微生物领域有超过30年的数据汇交工作,同时承担着全球46个国家、120个单位的数据汇交和全球共享,是全球微生物领域最重要的数据中心。中心建立了完善的数据质量控制体系和多级数据质量标引体系,牵头申请并正在开发微生物数据领域第一个国际ISO标准,并在此基础上,开发了自有知识产权的数据管理平台,目前已经在国内外上百家单位使用。中心的建设成果多次在国际一流数据期刊《核酸研究》的数据库专刊上发表,每年发布的我国微生物资源应用状况发展报告,受到了社会的广泛关注,并被新闻联播等多家媒体报道。现因工作需要,拟招聘助理研究员/工程师(正式编制)1名。一、岗位名称:助理研究员/工程师(正式编制)
2022年9月30日
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Cell:首个泛癌症真菌生物组图谱诞生!

在结直肠癌患者中发现真菌感染一个多世纪以来,科学家们一直在探索癌症与微生物(如细菌和病毒)之间的联系,但鲜有研究关注真菌与癌症的关系。最近几年的大部分研究都聚焦在了整个人类微生物组上,特别是肠道,因为肠道中的细菌、病毒和真菌比人体其他地方的更为丰富且更加多样化。然而,与癌症相关的真菌发挥的作用和影响在很大程度上仍是未知的。真菌是比细菌和病毒更复杂的真核生物;而且,与细菌或病毒相比,含有细胞核的真菌与哺乳动物的细胞更为相似。北京时间9月30日,发表在《Cell》上的一项最新研究中,来自魏茨曼科学研究所和加州大学圣地亚哥分校的研究人员基于对35种癌症及其相关真菌的调查,全面绘制了首个泛癌症真菌生物组图谱。众所周知,癌细胞与微生物有着长期而持久的联系。它们在人体的生态系统中共同进化,竞争共享资源。这一过程中甚至会决定癌细胞、微生物和人类宿主的生存问题。此前的研究已经发现,真菌核酸存在于大多数人类癌症中。然而,真菌是如何进入肿瘤细胞的一直是个悬而未决的问题。但它符合包括肠道、口腔和皮肤在内的全身健康微生物组模式,细菌和真菌在这些地方相互作用,成为复杂菌群的一部分。在人体上发现的真菌主要有两种类型:一种是环境真菌,如酵母和霉菌。对于健康人来说,它们通常是无害的;另一种是共生真菌。它们生活在人体皮肤或体内,对人体有一些益处,如改善肠道健康;当然,也可能是有害的,如酵母感染或导致肝脏疾病。真菌也在塑造宿主免疫力方面发挥作用,这在免疫功能低下的人(包括癌症患者)中显得尤为突出。在这项新研究中,该团队在4个独立队列涉及35种癌症的17401个患者组织、血液和血浆样本中全面描述了与癌症相关的真菌菌群。他们发现,在许多主要的人类癌症中,真菌DNA和细胞的丰度较低,并且真菌菌群的组成会因癌症类型而异。真菌是未得到充分研究但极其重要的共生/机会性病原体,它们可以塑造宿主免疫力并感染免疫功能低下者。因此,应更好地探索真菌对人类健康的潜在影响,并通过微生物组视角重新检查已知几乎所有关于癌症的东西。研究人员在肿瘤中检测到多种真菌-细菌-免疫生态。对真菌菌群与匹配的细菌组(微生物组的细菌组成)和免疫组(构成免疫系统的基因和蛋白质)进行比较的分析显示,它们之间的关系通常是共生而不是竞争的。例如,一种真菌在50岁以上患者的乳腺癌肿瘤中富集,而另一种真菌在肺癌样本中显著富集。此外,特定真菌与年龄、肿瘤亚型、吸烟状况、对免疫治疗的反应和生存措施之间存在显著相关性。然而,这些真菌只是单纯相关还是因果相关还有待进一步确定。该团队表示,这些发现证实微生物组在整体上是癌症生物学的一个关键部分。因此,这项研究可能提供了重要的转化机会,不仅在癌症检测方面,还可以在与药物开发、癌症进化、疾病后遗症、复发和伴随诊断相关的其他生物技术中应用。论文链接:https://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2022.09.005
2022年9月30日
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“小平板”上的进化加速器——科学家开发出合成生物学关键核心平台性技术

生物元件作为合成生物系统的基本单元,其数量和功能制约着合成生物学的发展。通过定向进化对已有元件进行改造和优化获得所需的功能,是合成生物学领域中一项重要的关键平台性技术。传统定向进化方法需要大量人力劳动和重复操作,在此背景下,哈佛大学开发了噬菌体辅助连续进化(Phage-Assisted
2022年9月29日
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科学家开发一种治疗牙周病的凝胶,可以同时实现消炎、改善口腔菌群和防止骨质流失

对于口腔这个充满微生物的环境而言,如果不注意保持清洁,牙菌斑就会“集结”;如果再不及时干预,就会进一步导致伤及牙齿和牙龈的牙周病。牙周病是一种常见的慢性炎症性疾病,影响近一半30岁以上人群。该疾病由刺激炎症和骨质流失的口腔微生物组(菌群)失调引发,症状包括“疼起来真要命”的牙龈炎(点痛)和更为严重的牙周炎(大面积且更强烈的疼痛)。牙周病患者会经历从牙龈疼、出血,到咀嚼困难,甚至导致牙齿脱落的过程,可谓是苦不堪言。然而到目前为止,还没有一种针对牙周病的治疗方法可以同时消炎、改善口腔菌群稳态以及防止牙骨质流失。因此,迫切需要对治这种常见口腔疾病的综合有效的疗法。2022年9月20日,发表在《Cell
2022年9月29日
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Cell 子刊:新成像技术“窥探”常见致病真菌逃脱免疫细胞的手段

众所周知,当外来微生物病原体(如细菌、真菌、病毒和癌细胞)入侵时,免疫细胞巨噬细胞会负责将它们吞噬,同时产生抗菌(病毒)细胞因子以增强免疫反应。然而,在长期的“攻防战”中,一些微生物病原体已进化出能在巨噬细胞内生存,甚至繁殖的机制;还有一些病原体干脆直接从巨噬细胞中逃逸,完成其传播感染的机制。其中最典型的例子就是白色念珠菌。白色念珠菌(Candida
2022年9月27日
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Nature子刊:新显微技术让“不可见”的生物分子无处遁形

了解特定蛋白质在细胞和组织中是如何排列的对科学家们来说至关重要。因为,这种精微的结构是机体生物功能和疾病状态的核心。然而,在活细胞内,一大堆蛋白质和各种生物分子“挤”在了一起,杂乱无章的团簇给试图观察它们的科学家带来了难题。由于蛋白之间的距离太小,传统方法中用于使它们可见的荧光标记对它们束手无策,从而限制了通过标记获取生物分子信息的可能。近日,发表在《Nature
2022年9月11日
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Nature子刊:这种代谢“废物”使抗肿瘤免疫细胞恢复了活力

Communications》上的一项最新研究中,来自德克萨斯大学西南医学中心的研究团队首次阐明乳酸在多种肿瘤模型中通过增加CD8+
2022年9月7日
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Science子刊:揭示维持昼夜节律的一种新型电信号及其神经机制

2022年9月2日,北京大学生科院、麦戈文脑研究所、定量生物学中心、北大-清华生命科学联合中心罗冬根团队在Science
2022年9月7日
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二十多年磨出利剑!科学家绘制首张人体免疫系统物理连接图谱

人体免疫系统由分布在全身循环的细胞网络组成,每一种类型的免疫细胞都有自己的职责,其中一些负责监测入侵的外来病原体。一旦发现威胁,它们就需要将信号传递给其他细胞,以启动有效的免疫反应。细胞间信号传递的一种方式是通过其表面的蛋白质与其他细胞表面匹配的受体蛋白质相结合。虽然该领域已经进行了几十年的研究,但许多具有临床重要性的免疫受体被视为“孤儿”受体,它们的生理性配体仍未被发现。如果不能系统地了解免疫细胞之间的物理相互作用,想要全面了解免疫功能的努力充其量只能是拼凑起来的。近日,发表在《Nature》上的一项研究中,来自威康桑格研究所、苏黎世联邦理工学院(ETH)领导的研究团队用了二十多年的时间,绘制出首张关于人类免疫系统物理连接网络的图谱。该图谱揭示了人体免疫细胞是如何连接和通讯的,还发现了许多以前未知的相互作用。该研究为临床免疫疗法的长期未知问题提供了答案,并为未来开发新疗法提供了更多关键线索。近十几年来,免疫疗法在治疗疾病领域已显示出巨大的潜力,尤其是在治疗某些类型的癌症方面。然而,成功的免疫疗法仅适用于少数患者和特定疾病,这导致大部分患者无法从这些先进的免疫疗法中受益。为了解决这些长期以来的问题,在这项研究中,该团队首先开发了一种高通量表面受体筛选的方法(SAVEXIS),该方法解决了以往方法中的几个关键限制,使在消耗少量蛋白质的同时筛选成千上万种相互作用成为可能。利用SAVEXIS,研究人员系统地绘制了一个跨重组文库中的直接蛋白质相互作用,该文库中包含了大多数可以在人类免疫细胞上检测到的表面蛋白。然后,通过使用大量的计算和数学分析方法创建了一张连接人类免疫细胞受体的图谱,从而揭示出免疫细胞之间每次通讯的细胞类型、信使以及的相对速度。研究人员还确定了28种新的相互作用。这些相互作用不在已有的文献中,从而将人类免疫系统中已知的高可信度相互作用的总数增加了20%。这些相互作用中还包括此前孤儿免疫检查点受体VISTA的内源性非肿瘤配体,以及非经典MHC分子HLA-E和HLA-F。值得一提的是,虽然文库使用循环免疫细胞作为来源,但免疫系统跨越了人体各种器官,每一个器官都可能是理解相互作用的生物学关键。因此,研究人员试图通过创建一个交互式图谱来将网络相互作用放到相关背景中去分析,该图谱绘制了在人体组织的单细胞表达数据集中检测到的受体及其配体的位置。该交互式图谱(链接在文末)允许进行多种分析,范围从总结不同组织整体免疫细胞群的连接性到推断细胞与细胞之间能够进行特定的受体相互作用。有了这张图谱,就有可能看到不同疾病对整个免疫系统的影响,并研究与免疫细胞表面不同蛋白质结合的新疗法。研究人员表示,细胞表面蛋白质比任何其他类型的蛋白质更有可能被作为新药的靶点,因为它们会对药物的可及性以及对细胞接收的信号产生重大影响。该研究共同通讯作者、ETH分子系统生物学研究所Berend
2022年8月27日
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通过睡眠时的呼吸检测疾病...Nature子刊:人工智能为帕金森病的诊断提供了数字生物标志物

帕金森病(PD)是目前全球发展速度最快的疾病之一,是继阿尔茨海默症之后第二大最常见的神经系统疾病。帕金森病可见于从青少年到老年的各个年龄段,因此对健康的危害不容小觑,然而到目前为止,还没有药物可以逆转或阻止该病的进展。因为帕金森病在临床上的诊断主要依赖于运动症状的表现,如行动迟缓、静止性震颤、肌肉僵直及姿势平衡障碍等,但这些症状往往在发病数年后才会出现。因此,迫切需要新的诊断生物标志物,尤其是那些可以在早期检测出疾病的生物标志物。2022年8月22日,发表在《Nature
2022年8月26日
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不仅关乎胖瘦!Nature:科学家首次发现瘦素和胃饥饿素还在感染后修复中发挥重要作用

每到饭点儿时,胃细胞开始分泌胃饥饿素(Ghrelin)刺激饥饿感以让我们对食物欲罢不能。在一顿饱餐过后,随着胃饥饿素水平降低,我们也就放下了筷子;而与胃饥饿素功能“唱反调”的是名为瘦素(Leptin)的激素,顾名思义,它是抑制食欲让我们变瘦的激素。瘦素主要由脂肪细胞产生,胃、心脏以及骨骼肌中也会少量分泌。此前,科学家们一直认为胃饥饿素与瘦素之间的平衡对饮食和代谢健康至关重要;但意想不到的是,这两个“死对头”还在免疫系统和组织修复中发挥着重要作用。2022年8月10日,发表在《Nature》上的一项新研究中,来自卡尔加里大学的研究团队发现了在感染愈合过程中,胃饥饿素、瘦素与免疫细胞之间先前未曾预料到的联系。该研究强调了免疫和代谢并非是完全独立的系统,为在免疫学和微生物学领域引入这两种代谢激素打开了大门。这一发现还有望带来治疗细菌性皮肤感染的新方法。在感染细菌期间,免疫细胞通常会引发强烈的炎症反应,随后会产生促进愈合和修复组织损伤的因子。长期以来,该领域的研究一直集中在调控抗感染免疫作用的促炎或抗炎细胞因子上,它们通过激活基质细胞来诱导伤口愈合。但越来越多的研究人员开始转向关注影响炎症消退的其他分子,如代谢物、激素和神经递质等。识别组织修复因子将有助于治疗老年人或患有肥胖相关代谢疾病的高危人群的感染和修复反应。然而,这一领域目前面临的主要障碍是缺乏一种临床相关的传染病动物模型,因此不能在修复过程中追踪并研究相关免疫细胞。这项新研究中,该团队开发了一个新的实验性皮下感染模型。在模型中,研究人员在珠子上涂有金黄色葡萄球菌菌株,以模拟细菌感染。结合使用活细胞成像技术,研究人员可以在动物模型中对金黄色葡萄球的免疫反应进行可视化(见下图)。金黄色葡萄球菌是一种常见于人类皮肤或鼻腔内的细菌。它可以成为各种与皮肤和组织感染相关疾病的催化剂,例如脓肿或疖子。在某些情况下,金黄色葡萄球菌还可能导致严重且致命的感染,如肺炎和心内膜炎。研究人员发现,单核细胞围绕细菌侵入区域协调愈合和组织修复。它们通过调节瘦素水平和血管生长来帮助愈合过程。此外,它们还会产生胃饥饿素。重要的是,单核细胞并没有参与消灭细菌的工作。这一结果出乎意料,因为众所周知,在感染期间,中性粒细胞和单核细胞被招募以消灭皮肤上感染部位的细菌。它们是我们免疫系统的第一道防线。研究人员表示,这一发现非常重要,因为它表明了一种范式的转变,挑战了当前认为中性粒细胞和单核细胞消灭细菌的观点。接下来,研究人员研究了缺乏趋化因子受体Ccr2基因的小鼠。CCR2存在于免疫细胞表面,能引导免疫细胞到达炎症部位,对于感染后将单核细胞募集到皮肤中至关重要。实验结果显示,缺乏Ccr2基因的小鼠在没有单核细胞的情况下伤口愈合延迟,并且新形成的血管过度生长和渗漏导致伤口肿胀增加。随后,研究人员确定,由受感染小鼠皮肤中单核细胞产生的胃饥饿素通过刺激饥饿感来对抗瘦素的影响。那免疫细胞会利用这些分子来微调组织修复吗?此前的研究表明,胃饥饿素在免疫细胞中表达,其水平增加可以防止炎症以及与炎症相关的败血症。在这项研究中,研究人员给缺乏单核细胞的小鼠注射胃饥饿素后阻断了瘦素对血管过度生长的有害影响。这与之前的研究结果一致。胃饥饿素治疗改善了皮肤中保留单核细胞的小鼠感染后的伤口愈合;但免疫细胞中缺乏胃饥饿素的动物感染后伤口修复延迟。这些发现表明,在皮肤感染细菌的小鼠模型中,瘦素和胃饥饿素发挥着对抗炎症调节因子的作用。这项研究确定了单核细胞调节皮下脂肪细胞和瘦素介导的感染后伤口血运重建的机制。研究人员意外发现,单核细胞在皮肤感染金黄色葡萄球菌期间的功能不是清除细菌,而是通过维持皮下脂肪细胞层和瘦素水平促进组织修复。从机制上讲,除了释放胃饥饿素以对抗瘦素功能外,单核细胞可能会诱导脂肪细胞局部的脂解来阻止这种反应。因为脂解已被证明对无菌损伤后的有效皮肤修复至关重要。总之,募集的单核细胞通过胃饥饿素介导的局部免疫-脂肪因子串扰,对感染后的皮肤修复至关重要。研究人员表示,该研究结果与当前的观点一致,即免疫和代谢系统并非完全独立,而是可以利用和部署常见的免疫代谢介质来帮助组织修复和再生。这一发现还可能对癌症和瘦素介导的肿瘤血管生成以及其他疾病产生影响。论文链接:https://dx.doi.org/10.1038/s41586-022-05044-x
2022年8月16日
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Science子刊:科学家开发CAR-巨噬细胞在体编辑新策略,用于胶质瘤术后免疫治疗

多形性胶质母细胞瘤(GBM)是恶性程度最高的中枢神经系统肿瘤。外科手术切除是GBM病人临床治疗最基础的干预手段,GBM病人术后一般采用放疗、化疗相结合方式清除残余肿瘤细胞,而其中脑胶质瘤干细胞(GSCs)作为脑肿瘤的“种子细胞”,对放、化疗不敏感,难以清除。GBM病人手术切除实体瘤部分后,残留的GSCs很快复苏、增殖、分化,导致脑肿瘤在几个月内迅速复发。因此,探索“特异”清除
2022年8月8日
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Science:冷冻人类大脑分析揭示出与年龄相关的“超突变性”

在整个人类发育和衰老的过程中,无论是DNA复制发生错误还是受到物理化学的攻击,都会导致突变。有的突变发生在生殖细胞,是可遗传性突变;而有的则是在体细胞中自然发生的,这些是非遗传性突变,即体细胞突变。实际上,体细胞突变比遗传突变更为普遍。像包括精神疾病(如精神分裂症或自闭症谱系障碍)在内的许多疾病的发生大多被认为与体细胞突变有关。然而目前,科学家们还未能确定人群中体细胞突变的频率是否是神经精神疾病发病的诱因。这些疾病的症状通常在儿童期和成年早期表现出来,并且,可以持续终生。2022年7月28日,发表在《Science》上的一项新研究中,来自梅奥诊所、耶鲁大学和约翰霍普金斯大学领导的研究团队首次对大规模人类死后冷冻大脑进行了深度全基因组测序分析,揭示了大脑中体细胞突变的复杂病因学及其与衰老的潜在关系。在这项新研究中,该团队在131个人类冷冻死后大脑中寻找体细胞突变,其中包括44个神经型(没有已知疾病)、19个图雷特综合征、
2022年8月1日
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Nature:肥胖不仅加重了炎症病理学,还会抵抗治疗反应

众所周知,肥胖是心血管疾病、2型糖尿病、高血压、癌症、慢性肾病和一系列骨骼肌肉病以及精神疾病的重要风险因素,这主要是由于肥胖是一种全身性的慢性炎症状态。已有研究表明,肥胖和代谢疾病也会影响免疫系统,让患者经历不一样的疾病严重程度以及治疗反应,但导致这一结果的机制和影响在很大程度上仍是未知的。近日,发表在《Nature》上的一项研究中,来自加州大学旧金山分校(UCSF)和Salk生物研究所领导的研究团队揭示了个体代谢状态的差异如何对炎症和治疗反应产生重大影响,并指出了一种新的精确免疫治疗策略,以克服高脂肪饮食和肥胖引起的病理改变。湿疹在临床上称为特应性皮炎(AD),是一种慢性反复发作的炎症性皮肤病。在这项新研究中,研究人员发现,当给患有湿疹的小鼠使用靶向免疫系统的药物(MC903,维生素D3类似物)治疗时,它们身上增厚、瘙痒的皮损通常会很快愈合。然而,当给高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠使用同样的治疗方法时,它们的湿疹反而会变得更加严重。此前的临床数据表明,同样的问题也出现在人类患者中。从感染、过敏到癌症,肥胖患者通常会经历更严重的疾病过程,并且对某些治疗没有反应,该团队认为,肥胖可能改变了小鼠和人类炎症的分子基础。为此,研究人员分析了具有匹配遗传背景的瘦小鼠和肥胖小鼠中活跃的免疫细胞和分子。他们以为会在肥胖小鼠中看到高水平的同一种促炎分子。然而,他们观察到的却是另一种完全不同的炎症反应。我们都知道,辅助性T细胞是T细胞的一种,它们在免疫反应中扮演中间过程(桥梁)的作用。辅助性T细胞可以被分为三类,即:TH1、TH2和TH17细胞。这些细胞有助于防止机体感染,但也会在自身免疫性疾病或过敏中过度活跃。湿疹就被认为是一种TH2细胞过度活跃引发的疾病。在患有湿疹的瘦小鼠中,研究人员也观察到TH2细胞过度活跃。然而,在同样情况下的肥胖小鼠中,TH17细胞被激活。这意味着在分子水平上,湿疹在肥胖小鼠中的反应是完全不同的。这也提出了一个问题:对正常或较瘦动物有效的药物是否对肥胖动物也有效?近年来,科学家们已经开发出旨在通过抑制TH2细胞的反应来治疗湿疹的药物。当研究人员用其中一种药物试图治疗肥胖小鼠时,他们发现,药物不仅没有缓解动物的皮肤炎症,反而使疾病明显恶化。治疗药物反倒成了“罪人”。1995年,该研究通讯作者、Salk基因表达实验室主任Ronald
2022年7月19日
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像婴儿一样思考!科学家创造了一种具备“常识”的人工智能

近年来,人工智能(AI)领域取得了惊人的进展,能驾轻就熟的任务范围已越来越广泛。我们不得不承认,在许多方面,人工智能已超越人类,例如在视频游戏、国际象棋、蛋白质折叠等科学问题和语言建模方面。然而,还有一些关键方面“不尽人意”。譬如,在“常识”方面。与总能对未知事物表现出惊讶的婴儿相比,当前的人工智能仍然相形见绌。即使是最先进的人工智能系统仍在努力捕捉指导人类日常场景中的预测、推理和行动的"常识
2022年7月16日
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Gut:赵方庆团队开发靶向菌肠脑轴的新型减肥多肽药物

肥胖以及超重的流行率在全球范围内逐年升高,患者可并发高血压、糖尿病以及心脑血管病,导致预期寿命下降和死亡率增高。目前已上市的减肥药物虽然具有较好疗效,但多发的胃肠副作用及注射给药常令患者不堪忍受,因此,副作用小且可免注射的减肥药是当下研究热点。小肽类药物因其安全性高、副作用小等特点,已被广泛用于预防和治疗各种疾病。越来越多的研究表明小肽可以有效影响机体代谢以及调节肠道菌群结构,但目前能够减重的可口服多肽类药物依然缺乏。2022年7月8日,中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队与陆军军医大学魏泓团队在国际期刊《Gut》上发表了题为“A
2022年7月9日
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更可靠的模型来了!Science子刊:科学家根据肠道菌群预测健康

近十多年来,随着人们生活水平的提高和生活方式的改变,非酒精性脂肪肝病(NAFLD)已成为一种日益严重的流行病,在肥胖人群中高达90%的人患有NAFLD,在2型糖尿病患者中这一比例为60%,还有20%的体重正常者也会受到NAFLD的影响。总的来说,全球每4个人中就有1人患有NAFLD。我国NAFLD的发病率已从18%急剧增长超过33%,其增长速度是西方国家的两倍多。据2019年的数据显示,我国NAFLD患者已超过3.1亿人。由于NAFLD是一种“沉默”的疾病,因此实际患病人数可能更多。NAFLD是以肝脏脂质蓄积为特点,并伴有炎症和胰岛素抵抗,大量被诊断为NAFLD的患者进一步将发展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。在严重的情况下,NASH还将发展为肝纤维化、肝硬化,甚至是肝细胞癌,最终导致患者死亡。近几年,肝癌死亡率持续攀升,在2020年全球癌症发病率中排名第六,在癌症死亡人数排行中排名第三。要避免发展为重症,首先要避免脂肪肝进一步恶化导致肝脂肪变性。健康饮食和运动都是有效的方法。近年来,越来越多的证据表明肠道微生物组(肠道菌群)与非酒精性脂肪肝(NAFLD)的发病机制之间存在相互作用。然而,前者在NAFLD早期检测中的作用还未被阐明。2022年6月8日,发表在《Science
2022年6月11日
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人老肝不老!Cell子刊揭开人肝细胞更新的长期谜题!

众所周知,肝脏是非常重要的“五脏”之一,它负责清除我们体内的毒素。由于持续与有毒物质打交道,肝脏也时刻处于高风险之下,好在它具备了一种在受损后自我再生的独特能力。这要归功于肝细胞的增殖能力。众所周知,随着年龄增长,绝大部分器官都会逐渐老化。肝脏在这一过程中又是如何变化的呢?肝实质细胞是会不断更新?还是会像心肌细胞和神经元一样属于长寿细胞,在几十年时间里都能保持其结构和功能完整?截至目前,这仍是一个待解之谜。过去基于动物模型的研究给出了相互矛盾的结果:一些研究估计啮齿动物的肝细胞年龄在200到400天之间,从而指出了肝细胞长寿的可能性;而另一些研究则表明肝细胞会不断更新。显然,上述结论为人类肝细胞更新之谜又蒙上了一层面纱。2022年5月31日,发表在Cell子刊《Cell
2022年6月4日
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更小、更强大!Science:科学家为下一代基因编辑工具提供了新起点

CRISPR是细菌内部一种天然的“免疫系统”。当病毒入侵时,细菌可以捕获外来遗传物质的片段并将其整合到自身基因组的CRISPR序列中,随后通过Cas核酸酶精准切断病毒的DNA,从而抵御病毒入侵。可以说,CRISPR是大自然掷了数十亿次的骰子后(自然选择)产生的强大工具之一。自从十年前,两位科学家首次证实CRISPR-Cas9可以在活细胞内编辑基因组以来,CRISPR便开创了自己的时代,从最初治疗遗传疾病,发展到艾滋病、癌症、慢性疼痛等多个治疗领域,利用基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术正在彻底改变生命科学。CRISPR-Cas9系统使用RNA作为向导来识别DNA序列。当发现匹配对象时,Cas9蛋白会在正确的位置切割目标DNA,产生双链断裂,以实现在DNA水平上修复遗传疾病。然而,还有最后一公里的问题有待解决:越来越多的尖端应用需要将基因编辑器有效递送到患者的每一个细胞中;而大多数Cas9太大,无法打包到目前成熟的基因组治疗载体中,如腺相关病毒(AAV)载体。在小型化RNA引导的核酸酶方面,无论是结构引导方法还是定向进化也都不是很成功。因此,科学家们对Cas9小型化以扩展基因编辑工具的使用范围产生了浓厚兴趣。北京时间2022年5月27日,发表在《Science》上的一项最新研究中,来自康奈尔大学的研究团队通过利用大自然的成功解决方案,让Cas9小型化成为可能,从而为开发更小、更强大、更活跃的新一代基因组编辑工具提供了新起点。之所以大自然的生命系统如此令人叹为观止,是因为一类奇特基因。越来越多的证据表明,CRISPR-Cas适应性免疫系统的核心成分可能是从这类奇特基因进化而来的。它就是转座子。转座子(Transposon)是细菌内可移动的遗传元件,它的位移不依赖于序列的同源性。转座子被认为是CRISPR系统的进化前体。一个转座子谱系编码IscB,它的大小才不到Cas9的一半,但同样可以进行DNA编辑。因此,用IscB替换Cas9将最终解决大小问题。在这项新研究中,研究人员精确地定义了转座子衍生系统如何以RNA引导的方式编辑DNA。他们使用低温电子显微镜(Cryo-EM)对转座子系统中的IscB-ωRNA分子进行高分辨率可视化,从而捕捉到该系统在不同构象状态下的快照。 他们甚至还能通过从IscB中移除不必要的部分来设计更轻巧的IscB变体 。研究通讯作者、康奈尔大学文理学院分子生物学和遗传学教授可爱龙说:“许多亮眼的应用需要基因编辑器与其他酶和功能融合,而大多数Cas9s已经太大了,无法通过病毒载体递送。我们正面临着传递端的交通堵塞。如果Cas9可以被打包在基因治疗领域已经用了几十年的病毒载体中,如AAV,那我们就可以确定它们可以被递送。因此,我们要把研究重点完全放在基因编辑工具本身的有效性上。”该团队从低温电子显微镜收集的数据表明,IscB-ωRNA系统以类似的方式工作,其更小的尺寸是通过将Cas9蛋白部分替换为与引导RNA融合的结构化RNA(ωRNA)来实现的。 通过用RNA替代较大Cas9的蛋白质成分,IscB蛋白依然保持核心化学(DNA切割)反应中心。IscB功能机制图ωRNA的结构及其与Cas9
2022年5月27日
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用细菌探索细菌!Science:科学家开发用于报告肠道健康的“传感器细菌”

众所周知,肠道微生物组(肠道菌群)是人体中最大的细菌“蓄水池”。已有广泛的的研究证实其组成与肥胖、动脉粥样硬化、糖尿病和癌症等生理疾病,以及抑郁症等精神类疾病密切相关。因此,改变肠道菌群组成可以改善健康。然而,现有重塑肠道菌群的疗法,包括益生元、益生菌和粪菌移植(FMT)虽然在短期可以获得成功,但很难在长时间内维持健康的菌群组成。这主要是因为肠道中的细菌还会受到其他细菌、人体生理、饮食、药物等因素的影响,而肠道生态系统中的这些复杂的关系至今仍难以捉摸。了解细菌对这些变量的反应和适应性对于塑造更有效的微生物疗法至关重要。近日,发表在《Science》上的一项新研究中,来自苏黎世联邦理工学院和瑞士伯尔尼大学的研究团队找到了解决上述问题的方法。他们将基因改造的细菌植入动物肠道,使其成为基因活动信息的数据记录器。该研究是将“传感器细菌”应用于医学的重要一步,为未来用于改善个体的个性化饮食干预策略指明了方向。CRISPR-Cas是原核生物基因组内的一段重复序列,它是细菌抵抗病毒等外源遗传物质入侵的获得性免疫系统。利用CRISPR-Cas机制,细菌可以在受到病毒攻击时,将病毒的DNA片段整合到自己的基因组中(CRISPR阵列),从而
2022年5月23日
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无需电池!科学家开发出新型无线实时监测动脉健康的可植入设备

心血管疾病是人类健康的“头号杀手”,常年霸榜全球发病率和死亡率排行榜之首,仅2020年一年就死亡1860万人,占全球全部死亡人数的30%以上。对于高风险人群而言,持续监测血管系统的血流动力学可以跟踪心血管疾病的进展以及时采取治疗,甚至可以拯救生命。然而,像高血压、动脉粥样硬化和动脉瘤这样的致命疾病发生在直径从几毫米到几厘米且曲率不等的动脉中;而现有的血流动力学监测方法,包括血管造影、磁共振成像、多普勒超声和导管检查临床设备都受到了体积、刚度和实用性的限制,只能提供有限和重复的监测时间,以及非常局部的血管健康视图;而且这些设备成本高昂,还可能会对糖尿病患者带来其他不良的健康后果。总之,动脉传感血管电子技术的发展一直受到可植入性和可操作性的限制。2022年5月11日,发表在《Science
2022年5月16日
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为什么会吃太多?Science重磅发现:肠道细菌可以与大脑直接对话!

众所周知,被称为“第二大脑”的肠道微生物组(肠道菌群)是人体中最大的细菌“蓄水池”。越来越多的研究证实它们对健康具有包括从心理到生理的一系列深远影响。肠道细菌释放的化合物存在于血液中,可以调节宿主的生理过程,如免疫、代谢和大脑功能。这一系列操作正是通过“肠-脑轴”来实现的。“肠-脑轴”是一个复杂的网络。它将肠道功能与大脑的情感和认知中心联系起来。宿主与其肠道菌群相互依赖,“肠-脑轴”双向交流系统也受神经活动、激素和免疫系统的调节。此前的研究证实,“肠-脑轴”发生改变会导致应激反应和行为改变。但大脑神经元是否可以直接感知细菌成分,以及细菌是否可以通过调节大脑神经元来调节宿主生理过程还是未知的。北京时间4月16日,发表在《Science》上的一项最新研究中,来自法国巴斯德研究所、法国国家健康与医学研究院(INSERM)和法国国家科学研究中心(CNRS)的联合科学家团队证明了一个惊人的事实:肠道细菌与大脑之间发生了直接对话,神经元可以直接感知细菌,并相应地调整食欲和体温控制。这一发现有望为治疗大脑疾病、糖尿病和肥胖等代谢紊乱疾病带来新方法。在这项新研究中,研究人员将注意力集中在核苷酸寡聚结构域(NOD2)受体上。NOD2是一种模式识别受体,它可以帮助免疫系统识别被称为胞壁肽(muropeptides)的细菌细胞壁片段。先前对小鼠的研究表明,NOD2在小鼠的整个大脑中均有表达。当NOD2在抑制性GABA能神经元中被特异性敲除时,小鼠(尤其是老年雌性小鼠)会明显表现出进食行为和体温调节的改变。此外,先前已经确定NOD2受体的基因变异与消化系统疾病(克罗恩病),以及神经系统疾病和情绪障碍有关。然而,这些数据不足以证明大脑神经元活动和肠道细菌活动之间的直接关系。在该研究中,通过使用脑成像技术,研究人员最初观察到小鼠的NOD2受体由大脑不同区域的神经元表达,特别是在下丘脑区域。众所周知,下丘脑管理着诸如体温、生殖、饥饿和口渴等重要功能。他们随后观察到,当这些神经元与肠道中的muropeptides接触时电活动会受到抑制。研究人员还发现,在抑制GABA能神经元中缺乏NOD2表达的老年雌性小鼠比正常小鼠吃得更多,因此体重增加得更多。随后,这些小鼠还表现出筑巢意愿降低,这是一种与保存热量有关的行为特征,以及响应昼夜节律、禁食和肾上腺素能刺激的温度调节降低。研究人员解释道,肠道、血液和大脑中的muropeptides被认为是细菌增殖的标志物。相反,如果没有NOD2受体,这些神经元就不再受到muropeptides的抑制。因此,大脑失去了对食物摄入和体温的控制。进一步的实验观察到,敲除NOD2的雌性小鼠最终发展成为糖尿病表型,寿命也明显减少。这表明,NOD2在调控雌性老年小鼠进食行为和体温等能量代谢中发挥关键作用。总之,这项新研究确定了一种调节摄食行为和宿主代谢的细菌感应机制,研究结果表明,肠道细菌的结构成分可以被下丘脑神经元直接感知到,从而调节摄食行为、筑巢行为和体温控制(但这种信号调控可能受到性别和年龄依赖)。通过这种方式,大脑可以用肠道细菌作为间接的食物摄入量衡量标准,也可以直接衡量食物摄入导致的细菌增至或死亡情况。因此,过量摄入某种食物可能会刺激某些细菌或病原体不成比例地生长,从而危及肠道生态平衡,进而可能会导致肥胖、糖尿病,并在不知不觉中缩短了寿命。这一新发现为神经科学、免疫学和微生物学前沿的新跨学科项目铺平了道路,并最终为开发大脑疾病和代谢性疾病(如糖尿病和肥胖症)的治疗方法开辟了新途径。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj3986
2022年4月16日
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什么颜色的光线能睡个“安稳”觉?当心,光线不对,增加健康风险!

显然,答案是没有光线。但如果你不得不因为特殊情况而需要开灯睡觉时,那要避免蓝光和白光。“日出而作,日落而息”。人类是在昼夜分明的环境中演化而来的。因此,自然光对情绪、睡眠和昼夜节律系统都具有强大的影响。然而,现代环境已经模糊了昼夜。如今,用于工作、阅读、聊天和娱乐的电子设备占据着我们一天中的大部分时间,甚至在睡觉的时候,有些人在卧室里也要保持一些微弱的灯光;还有人有不拉窗帘的习惯,用路灯和月光来伴自己入眠。然而,这样做的风险可能不小。近日,发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项研究中,来自美国西北大学范伯格医学院和哈佛医学院的研究团队发现,晚上开灯睡觉,即使是那种不太亮的光线,也可能会让你变成个胖子,更重要的,这样做会损害心脏和代谢健康。所以,为了健康,你应该在睡前拉上窗帘,关掉所有的灯。此前发表在《JAMA
2022年4月12日
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南非、英国、丹麦等国发现感染BA.4和BA.5病例 世卫:已开始监测 | 日韩发现首例感染XE毒株病例

据路透社报道,当地时间4月11日,世界卫生组织表示,正在追踪几十例感染高度传染性奥密克戎新亚型突变株BA.4和BA.5的病例,并将其列入受监测名单,以评估它们是否更具传染性或危险性。世卫组织目前已经在跟踪奥密克戎BA.1和现在在全球占据主导地位BA.2,以及BA.1.1和BA.3。新冠病毒一直在变异,但只有一些变异会影响其传播能力,或逃避先前的疫苗接种或感染后产生的免疫力,改变所引发病症的严重程度。例如,BA.2现在占所有测序病例的近94%,比其他毒株更具传染性。不过,迄今为止的证据表明,BA.2并没有导致严重病症。世卫组织称,目前全球共享流感数据倡议组织(GISAID)数据库中只有几十例感染BA.4和BA.5的病例报告。英国卫生安全局上周表示,从今年1月10日至3月30日,在南非、丹麦、博茨瓦纳、苏格兰和英格兰出现了BA.4病例。截至上周,所有BA.5病例都在南非。博茨瓦纳卫生部周一说,该国已发现4例BA.4和BA.5病例,患者均为完成疫苗接种的30岁至50岁成人。他们目前只出现轻微症状。日本发现首例感染重组毒株XE病例
2022年4月12日
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蘑菇也有“朋友圈”?科学家窥探到了蘑菇间的“窃窃私语”

春天来了,各种野生真菌(蘑菇)也如同雨后春笋般争先恐后地冒出了土壤,探出了树根。草地上、田野间,还有森林里,到处都能发现它们的身影(注意不要轻易采食,有生命危险)。它们或高或矮,或胖或瘦,“红伞伞、白杆杆”,“黄伞伞、黄杆杆”,一个个的都安静地伫立在那里。安静?也许只是我们的耳朵无法听到它们的“窃窃私语”。2022年4月6日,发表在《Royal
2022年4月10日
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世卫组织:中医药能有效治疗新冠,鼓励成员国考虑吸纳中医药

medicine》);《用于随机对照试验选择的方法》(《Methodology
2022年4月5日
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熬夜伤肝、伤子、伤代谢,怎么破?西南大学研究:喝茶或许能缓解

众所周知,昼夜节律是一种内源性的计时系统(生物钟),大约以24小时为一个周期,控制机体一系列生物过程,包括激素分泌、代谢循环和免疫保护,同时诱导着我们充满节奏的自然行为,如睡眠/唤醒周期、吃饭等。然而,现代社会对我们的健康和幸福带来了诸多挑战,那些被认为是司空见惯的事情,如上夜班、熬夜不睡和倒时差,已经严重破坏了我们的昼夜节律。现在越来越明确的是,昼夜节律紊乱与脂肪肝、心脏病、2型糖尿病和慢性胃肠炎等疾病的发展有关,它通过多器官串扰(肠-肝-脑轴等)影响身体的代谢和炎症反应。然而,关于它们之间相互作用的机制科学家们仍知之甚少。因此,至今未能发现能有效预防和缓解昼夜节律紊乱的药物。近日,发表在《Critical
2022年4月4日
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压力太大怎么办?挠挠!女性的脚底或比男性更敏感...

无论是大笑、微笑、还是抽搐到边躲边笑,总之,挠痒痒就像是被点了“笑穴”一样让被挠者不得不笑,就连最严肃的人也不例外。过去的心理学研究表明,在积极的社交互动中,引发大笑的搔痒(挠痒痒)可以显著缓解压力。此外,在家人、恋人和朋友(包括宠物)之间挠痒痒被认为是表达爱意的一种沟通方式。然而直到现在,仍缺乏关于挠痒痒如何对男性和女性产生影响的研究。近日,发表在《ACM
2022年3月28日
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孙强/黄行许研究组成功构建早发癫痫性脑病食蟹猴模型

该研究首次利用单碱基编辑技术获得了癫痫性脑病非人灵长类动物模型,并证明该模型可以更好地模拟人类癫痫性脑病,展示了非人灵长类动物模型在神经系统相关疾病研究中的优势和前景。
2022年3月24日
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动物所发现飞蝗群聚信息素通过“催促”模式诱发雌虫性成熟和产卵的同步效应

群居动物常常表现出高度的繁殖同步性,即群体中的个体具有相同或相近的生殖周期。同步的性成熟和生殖周期有利于群体的维持和集体迁徙。同步繁育可极大提高动物群体内个体交配成功率和后代存活率,降低个体被捕食风险,增强群体动物的环境适应力,是动物群体行为的核心生物学特征之一。然而,生殖同步性在动物群体内如何产生这一问题却长期困扰动物学界。目前,有关生殖同步性的发生机制主要有季节性气候因子诱导、内在节律(生物钟)诱导和个体间信号交流诱导等假说。越来越多的研究表明,个体间信息交流在生殖同步性调控中发挥着关键作用。其中,哺乳动物中发现的“怀特”效应论认为群体中雄性释放的化学信号可以诱导群体中雌性生理周期的同步性。然而,由于同步性研究涉及群体中不同个体对内外环境因子的差异应答,其机制研究不容易开展,有关生殖同步的具体机制至今鲜有报道。
2022年3月17日
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睡多久才算够?科学家:重“质”轻“量”!这些特殊人群的基因为治疗大脑疾病开辟了新方向

众所周知,睡眠是人体不可或缺的生物过程之一,对生理与心理健康的重要性,可以说是仅次于水和空气。睡眠紊乱或睡眠不足已被证实与心脏病、肝病、代谢紊乱、免疫失调、焦虑/抑郁等多种人类疾病风险增加有关,并且还会加速神经退化,导致无法治愈的阿尔兹海默症等神经退行性疾病。总之,几乎所有糟糕的健康状况都可能与睡眠不足有关。然而,就是有那么一群羡煞旁人的特殊群体,他们是天生的“短睡眠者”,遗传赋予了他们不需要每晚睡够7个小时(医学建议)。对于短睡眠者而言,他们可以终生减少夜间睡眠时间,每晚只需睡上四、五个小时足以精力充沛、精神抖擞。更重要的是,他们这样长期睡眠不足可能不会对认知衰退产生影响,并可能终生远离阿尔兹海默症。那么,他们这种与生俱来的优势能否为治愈普通人群的大脑疾病带来线索呢?北京时间3月16日凌晨,发表在《iScience》上的一项最新研究中,来自美国加州大学旧金山分校(UCSF)神经病学系傅嫈惠、Louis
2022年3月16日
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该睡不睡,不仅伤心、伤肝、伤脑子,还会熬“糊”你的双眼...

随着年龄不断增长,我们的眼睛也会与其他器官一样经历一系列走向“下坡路”的变化。当人到了40岁以后,视网膜中的光感受器细胞就开始老化,并且由于其线粒体密度最大,对能量的需求也相当高,因此,退化速度也比其他器官要快。再加上如今的生活方式让手机、平板等电子设备不离手,这也加速了视觉功能退化的过程。不仅如此,熬夜也在加速让你的眼睛变得越来越模糊。俗话说,“花不花,四十八”。本应到48岁才开始的老花眼,已变得越来越提前。近日,发表在《PLOS
2022年3月14日
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一年期临床试验:治疗失眠,改善睡眠质量,抗阻运动更胜一筹

睡眠是必需品,它不是奢侈品。因为,不睡觉真的容易猝死。然而,失眠睡不着也真的会让人愁死,睡眠已在越来越多人的眼中成为奢侈品。据2021年发布的《2020年中国睡眠指数报告》显示,2020年国民平均睡眠时长为6.92小时,经常失眠的人群占比增长至36.1%,其中年轻人的睡眠问题更为突出,有69.3%的“90后”会在23:00之后入睡,其中不少存在入睡困难。众所周知,充足的睡眠,尤其是高质量的睡眠对健康对身心健康(尤其是心血管健康)非常重要。要知道,在过去20年里,心血管疾病一直是全球健康的“头号杀手”,最近一年已夺走了1860万人的生命,较全球癌症死亡人数多出了86%。先前的研究已经证实,睡眠不足与体重增加、糖尿病和炎症有关,所有这些都会增加心血管疾病风险。睡眠过多或过少也被证明会增加中风、心脏病发作和死亡的风险。因此,改善睡眠才是首要问题。那么,该如何拯救睡眠呢?除了睡前不玩手机、不饮酒以外,相信很多人都尝试了各种助眠方法,其中一定少不了运动疗法。有氧运动通常被认为是一种可能对睡眠产生有益影响的非药物疗法,但关于另一种运动形式——抗阻运动对睡眠产生的影响科学家们还知之甚少。近日,发表在美国心脏协会“2022年度流行病学、预防、生活方式和心脏代谢健康会议”上的一项人群规模最大、持续时间最长的新研究发现,抗阻运动可能比有氧运动更能有助于睡眠。抗阻运动(也叫阻力运动)指的是肌肉在克服外来阻力时进行的主动运动。如俯卧撑、仰卧起坐、举重、哑铃、沙袋、深蹲等。此前,发表在《African
2022年3月7日