2016年度最佳文章出爐！（基因編輯、免疫療法、Zika病毒、冷凍電鏡……）
中國微生物菌種查詢網(wǎng) 來源：生物探索 / 2016-12-21 12:36:30
1、線粒體“協(xié)助”癌癥免疫療法
MitochondrialDynamicsControlsTCellFatethroughMetabolicProgramming
2016年6月9日，來自于MaxPlanck免疫生物學和表觀遺傳學研究所的科學家們在《Cell》發(fā)文證實，線粒體的形態(tài)調控T細胞代謝，從而影響T細胞對抗癌變細胞的能力。線粒體是細胞代謝活動的重要樞紐，負責能量供應。研究發(fā)現(xiàn)，激活的效應T細胞擁有分裂的線粒體，而記憶T細胞維持它們的線粒體為融合網(wǎng)狀物（FusedNetworks）。
更關鍵的是，研究人員通過藥物強制激活T細胞中線粒體的融合，發(fā)現(xiàn)激活T細胞產(chǎn)生了記憶T細胞的特征，這類經(jīng)處理的細胞獲得了更長的壽命以及更強的控制腫瘤生長的能力。這意味著，我們可以利用藥物靶向線粒體，從而制備出更強大的T細胞用于癌癥免疫治療。
2、PD-1抗體為何對有些患者無效？
GenomicandTranscriptomicFeaturesofResponsetoAnti-PD-1TherapyinMetastaticMelanoma
2016年3月24日，《Cell》期刊發(fā)表一篇文章揭示了PD-1療法在一些患者身上效果不佳的原因。來自于加利福尼亞大學洛杉磯分校的研究團隊試圖通過分析治療前黑色素瘤活組織樣本的mutanomes和轉錄組，鑒定出影響患者對PD-1療法敏感性或抵抗性的因素。結果發(fā)現(xiàn)，整體高突變負荷與改善生存相關，響應PD-1療法的患者擁有豐富的BRCA2突變。
相反，先天抵抗PD-1療法的腫瘤則展示了一種轉錄特征（TranscriptionalSignature），其中同時表達上調的基因參與了間充質轉化調節(jié)、細胞粘附、細胞外基質重塑、血管再生和傷口愈合。該研究成果有助于解析為什么不同的患者對PD-1療法的響應程度不同。
3、蛇為什么沒有腳？
ProgressiveLossofFunctioninaLimbEnhancerduringSnakeEvolution
雖然蛇屬于爬行動物，但是幾乎所有的蛇都沒有腳。但是一億多年前，蛇原本是有腳的。這種退變是因為什么呢？2016年10月20日，一篇發(fā)表在《Cell》期刊的文章揭示了這一進化背后的分子機制。他們證實，蛇肢體形成基因附近的一個增強子區(qū)域發(fā)生了突變，從而導致蛇足的消失。
至今蟒蛇體內還存在微小的腿骨，這表明它們體內還殘存著構建肢體的分子通路。研究人員比較蟒蛇和其他蛇類比如毒蛇和眼鏡蛇的基因組，后者體內沒有殘余的腿骨。結果發(fā)現(xiàn)，音猬因子（Sonichedgehog）基因上游的一段增強子序列存在缺失和突變，從而阻斷了該基因的表達，最終導致了蛇足的缺失。當然，研究人員強調，音猬因子增強子的突變只是蛇形態(tài)進化的主要原因，還有很多未知值得探索。
4、啤酒酵母的被馴化史
DomesticationandDivergenceofSaccharomycescerevisiaeBeerYeasts
家畜、農(nóng)作物的馴化都有據(jù)可查，但是我們對于工業(yè)酵母菌株的進化史卻知之甚少。2016年9月8日，《Cell》期刊發(fā)表一篇文章描述了這些微生物的遺傳譜系，特別是啤酒酵母，并由此揭示了酵母首次被馴化的時間、最早的啤酒制造者，以及人類是如何塑造了這個有機體的發(fā)展。
來自于比利時魯汶和VIB大學酵母遺傳學家KevinVerstrepen帶領團隊對157個用于生產(chǎn)啤酒、葡萄酒、烈酒、清酒、面包，和生物乙醇燃料以及一些用于實驗室研究的不同酵母菌株的基因組進行了測序，來探討這個物種的進化歷史。Verstrepen認為：“啤酒的風味主要取決于酵母。我們現(xiàn)在能喝到最好的啤酒，是因為古代的釀造者足夠聰明，遠在知道他們自己在做什么之前，開始培養(yǎng)酵母。這真的是一門藝術。”
5、Zika病毒會導致小鼠出生缺陷
ZikaVirusInfectionduringPregnancyinMiceCausesPlacentalDamageandFetalDemise
Zika病毒（ZIKV）之所以會成為國際高度關注的突發(fā)性公共衛(wèi)生事件，是因為這一蚊媒病毒可能會導致新生兒小頭畸形和格林-巴利綜合征（吉蘭-巴雷綜合征）。為了弄清楚Zika病毒感染的具體機制，華盛頓大學的研究團隊于2016年5月19日《Cell》期刊發(fā)表文章表明，他們成功構建了被病毒感染的小鼠模型，并證實ZIKV會導致小鼠胎盤損傷和胎兒死亡。
為了繞過小鼠的免疫防御，研究妊娠過程中的病毒傳播，研究團隊開發(fā)了兩種小鼠模型：一種是經(jīng)過遺傳學改造，免疫系統(tǒng)有缺陷的母鼠；另一種是注射免疫抑制性抗體的母鼠。他們發(fā)現(xiàn)ZIKV更傾向于感染胎盤，且會進一步感染滋養(yǎng)層細胞，損傷胎兒毛細血管。許多感染ZIKV的小鼠胎兒還未出生就夭折了。僥幸活下來的小鼠體型明顯更小，大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)都有病毒在復制。
6、孕婦高脂肪飲食為什么易引發(fā)小孩自閉？
MicrobialReconstitutionReversesMaternalDiet-InducedSocialandSynapticDeficitsinOffspring
2016年6月16日，《Cell》期刊新發(fā)表一篇文章闡明了母親孕期高脂肪飲食易導致寶寶出現(xiàn)神經(jīng)類疾病的原因。來自于貝勒醫(yī)學院的神經(jīng)科學副教授MauroCosta-Mattioli博士帶領團隊證實，缺少一種特殊的腸道菌株會導致小鼠出現(xiàn)社交缺陷。而且，這種腸道菌群的失衡多與小鼠媽媽懷孕期間攝取高脂肪食物有關聯(lián)。
他們發(fā)現(xiàn)，由高脂肪飲食母親生下的小鼠，它們體內乳酸桿菌的含量比正常小鼠下降了9倍。當他們認為將乳酸桿菌添加到受影響小鼠的腸道中，能夠逆轉它們的行為障礙。
7、冷凍電鏡分辨率突破2?
BreakingCryo-EMResolutionBarrierstoFacilitateDrugDiscovery
2016年6月16日，來自于美國國家癌癥研究所（NCI）的SriramSubramaniam帶領團隊在《Cell》期刊發(fā)表最新突破：他們使用冷凍電鏡（cryo-EM）突破了可視化蛋白質的技術壁壘，成功獲得了小于100kDa的蛋白復合體結構，并使其分辨率突破了2?。
研究人員通過單顆粒冷凍電鏡解析了異檸檬酸脫氫酶（IDH1，93kDa）的高分辨率結構，鑒定了小分子抑制劑（ML309）與IDH1結合時的構象改變；同時還報告了乳酸脫氫酶（145kDa）和谷氨酸脫氫酶（334kDa）的結構，分辨率分別達到2.8?和1.8?。Subramaniam表示，能夠利用cryo-EM在如此高的細節(jié)層面上可視化潛在候選藥物復合物的結構是非常令人興奮的。這將加速和改變藥物研發(fā)的過程。
8、利用CRISPR技術追蹤RNA
ProgrammableRNATrackinginLiveCellswithCRISPR/Cas9
2016年4月7日，《Cell》期刊發(fā)表一篇文章表明，加州大學伯克利分?；瘜W、分子與細胞生物學教授、HowardHughes醫(yī)學研究所研究員JenniferA.Doudna和加州大學圣地亞哥分校教授GeneW.Yeo合作首次利用CRISPR/Cas9體系在活細胞中追蹤RNA。
研究團隊設計出一種特殊的短核酸PAMmer，促使Cas9能夠在不損傷靶分子的情況下有效地識別RNA而非DNA。同時，他們通過熒光標記Cas9，從而實現(xiàn)了對RNA分子的實時監(jiān)控。
9、CRISPR助力蛋白質的亞細胞定位
High-Throughput,High-ResolutionMappingofProteinLocalizationinMammalianBrainbyInVivoGenomeEditing
如何對內源性蛋白質實現(xiàn)亞細胞定位對于從分子水平解析細胞至關重要。來自于馬克斯普朗克佛羅里達神經(jīng)科學研究所的RyoheiYasuda團隊開發(fā)出一種方法——SLENDR（通過CRISPR/Cas9介導的同源指導修復單細胞標記內源性蛋白），能夠對哺乳動物大腦單個細胞的內源性蛋白實現(xiàn)高通量、高分辨率的分析。Yasuda表示：“SLENDR將作為一種寶貴的工具，實現(xiàn)蛋白質的亞細胞定位，有助于研究人員確定蛋白質的功能?！?
10、比14年諾獎更上層樓的熒光成像技術
Ultra-HighResolution3DImagingofWholeCells
2016年8月11日，耶魯大學的研究團隊在《Cell》期刊發(fā)表最新研究成果。他們開發(fā)出一種新型熒光顯微鏡，能夠以10-20納米的分辨率揭示細胞內部結構及其蛋白復合體。
繼2014年諾貝爾獎化學獎獲得者StefanW.Hell發(fā)明的STED和SMSN熒光成像技術突破了衍射限制之后，熒光納米顯微技術或者超高分辨率的顯微鏡，已經(jīng)成為細胞生物學研究的重要工具?，F(xiàn)在，耶魯團隊開創(chuàng)了4Pi單分子轉換納米顯微鏡（W-4PiSMSN），進一步提高了整個細胞的成像能力，并在之前的基礎上增強了分辨率和定位精度。
年度最佳綜述TOP4
1、CRISPR/Cas9系統(tǒng)的機制和應用
BiologyandApplicationsofCRISPRSystems:HarnessingNature’sToolboxforGenomeEngineering
這一綜述由CRISPR“女神”JenniferDoudna及其團隊完成。CRISPR/Cas9系統(tǒng)作用機制分成3個階段：獲得間隔序列、合成CRISPRRNAs、靶向和感染侵入序列。其中，Cas9是由CRISPRRNA和tracrRNA（反式激活crRNA）引導、切割特定DNA序列的核酸酶，它是“魔剪”得以編輯基因的關鍵酶類。該綜述圍繞Cas蛋白響應外源核酸多種機制的最新進展進行了討論，并闡述了在多種物種中這些系統(tǒng)如何被用于精準的基因組操縱。
2、腫瘤免疫療法的基礎
TheBasisofOncoimmunology
腫瘤異質性的存在預示著即便是同一種腫瘤，其擴散速度、侵襲能力、治療效果、預后等方面都會表現(xiàn)出個體差異，而免疫系統(tǒng)的活躍度會影響腫瘤個性化治療的有效性，改善癌癥治療的效果。A.KarolinaPalucka和LisaM.Coussens圍繞腫瘤免疫學的基礎，討論了癌癥免疫響應的組成、癌癥中慢性炎癥和LeukocyteCompartments的改變、基于TH2的抗癌療法、T細胞免疫靶向治療、微生物在調節(jié)系統(tǒng)癌癥風險和響應治療中的作用以及腫瘤免疫治療模式等內容。
3、類器官
ModelingDevelopmentandDiseasewithOrganoids
3D細胞培養(yǎng)技術為細胞提供一個更加接近體內生存條件的微環(huán)境，讓胚胎干細胞以及成體干細胞能夠在體外依然保持著自我更新、復制的能力?？茖W家們以干細胞為材料，通過3D培養(yǎng)技術培育出類似于腎、肺、腸道、大腦、視網(wǎng)膜等器官組織的模型。這些微型器官可以真實模擬人體器官的結合和功能，從而用作疾病模型或者藥物篩選平臺，甚至于有望成為器官移植的來源。HansClevers在綜述中表示，類器官開創(chuàng)了再生醫(yī)學的新窗口，可以與當下熱門的基因編輯、基因療法等技術結合，有著廣闊的應用前景。
4、阿爾茲海默癥
TheCellularPhaseofAlzheimer’sDisease
20年以來，“淀粉樣蛋白假說”一直被認為是阿爾茲海默癥（AD）的主要致病機理，它主張β-淀粉樣蛋白（Aβ）是導致神經(jīng)衰亡的直接原因。BartDeStrooper和dEricKarran圍繞神經(jīng)退化各階段，從分子生物、細胞病理、臨床診斷3個維度探討了AD病情發(fā)展規(guī)律，并對大腦星形膠質細胞、小神經(jīng)膠質細胞和脈管系統(tǒng)長期而復雜的變化過程進行了詳細闡述。
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