盘点：1月Cell杂志精选文章一览
2017-02-12 MedSci MedSci原创
1月刚刚过去，Cell杂志就刊登了不少重量级研究，本文小编挑选了读者普遍关注的亮点研究，整理成文，分享给各位！【1】Cell：哈佛大学重磅糖尿病“突破”正式宣布撤稿！ Cell杂志发布了一条撤稿通知，宣布2013年发表在该杂志上题为“Betatrophin: A Hormone that Controls Pancreatic β Cell Proliferation”的论文正式撤稿
1月刚刚过去，Cell杂志就刊登了不少重量级研究，本文小编挑选了读者普遍关注的亮点研究，整理成文，分享给各位！
【1】Cell：哈佛大学重磅糖尿病“突破”正式宣布撤稿！
Cell杂志发布了一条撤稿通知，宣布2013年发表在该杂志上题为“Betatrophin: A Hormone that Controls Pancreatic β Cell Proliferation”的论文正式撤稿。在这篇文章，来自哈佛大学的科学家小组在肝脏中发现的一种名为betatrophin的激素能够在小鼠中控制胰岛β细胞增殖。
当哈佛大学的研究小组在更多数量的小鼠中重复他们的实验时，也没有观察到基于betatrophin过表达的β细胞增殖。在Gusarova等人发表上述相反结果的同时，哈佛大学的研究小组也于同日在Cell杂志发表了题为“Perspectives on the Activities of ANGPTL8/Betatrophin”的Correspondence文章。
之后，研究小组与贝勒医学院Jake A. Kushner 的实验室合作，重复了多次实验，最终证明，betatrophin导致β细胞复制的结论是错误的。相关结果于今年7月发表在PLoS One杂志上（题目：Resolving Discrepant Findings on ANGPTL8 in β-Cell Proliferation: A Collaborative Approach to Resolving the Betatrophin Controversy）。
哈佛大学的研究人员在撤稿通知表示，他们对这一错误深表遗憾和歉意。原研究的通讯作者Douglas A. Melton说：“就像任何撤稿一样，这是令人失望的。但是对betatrophin假说的否定过程说明了当科学家意见不一致时是如何共同努力，推动领域的发展。”
近期，权威杂志CELL报道了肠道病原体鼠伤寒沙门氏菌，通过操纵肠脑轴抑制厌食。
抑制由鼠伤寒沙门氏菌效应物，SlrP的炎症小体激活预防由IL-1β介导的通过迷走神经向下丘脑的信号传导引起的厌食。
病原体介导的厌食症的抑制不是损害宿主防御，而是增加宿主的存活。SlrP介导的厌食的抑制防止野生型鼠伤寒沙门菌的侵袭和全身感染，减少毒力，同时增加向新宿主的传递，表明在传播和毒力之间存在权衡。
这些结果阐明厌食症在宿主-病原体相互作用中的复杂和整体环境的作用，并表明微生物已通过进化机制调节疾病诱导行为，以促进其宿主的健康和他们的传播。
一个国际科研小组26日在美国《细胞》杂志上宣布，他们把人类干细胞注入猪胚胎中，首次成功培育出人猪嵌合体胚胎，并在猪体内发育了3到4周时间。
人猪嵌合体研究面临巨大的伦理争议，但科学家认为，这项工作最终有助在动物体内培育出可供移植的人类器官，从而解决移植器官来源严重不足的难题。
囊胚是动物胚胎发育的一个早期阶段，是一个中空的细胞球。吴军介绍说，他们使用3种不同状态的诱导多能干细胞分别植入1500多个猪囊胚。在植入猪体内后，这些囊胚经过21天到28天发育，有186个依然存活，其中不同状态的诱导多能干细胞在猪胚胎中形成“不等程度的嵌合”，但其总体比例较低，“我猜测每10万个猪细胞中可能只有不到1个人类细胞”。
人类细胞比例低是一个好消息，因为人们对人猪嵌合体的一大担忧是它可能会太像人，包括人类细胞对猪的大脑发育产生影响。在新研究中，人类细胞发育成了肌肉细胞和其他组织器官的前体细胞，而不是脑细胞的前体细胞。
研究人员认为，人猪嵌合体胚胎将能帮助模拟认识许多人类遗传疾病的早期起病过程，并实施药物测试，最终将带来可供移植的人类器官。由于诱导多能干细胞直接取自需要器官移植的患者，所长出的器官移植后产生的免疫排斥风险将大幅降低。
负责这项研究的索尔克生物研究所教授伊斯皮苏亚强调，这项工作是“重要第一步”，但距培育可供移植器官的最终目标还有相当遥远的距离。“现在我们想知道的是‘是与否’的问题，即人类细胞能否（对人猪嵌合体）作出贡献。既然我们得到了‘是’的答案，下一个挑战就是提高效率，引导人类细胞在猪体内形成特定器官。”
耶鲁大学，同济大学等处的研究人员发现了协调哺乳动物掠食性狩猎的大脑回路，这一研究成果公布在1月12日的Cell杂志上，为封面文章。他们指出在控制情绪和动机的脑中心即杏仁核的一种神经细胞是提示动物猎捕食物的关键神经。另一种神经细胞则暗示了动物使用它的颌和脖子肌肉来咬和杀死食物。
这项研究由耶鲁大学精神病学系的Ivan E. de Araujo副教授领导完成，文章第一作者是耶鲁大学和同济大学联合培养博士韩雯斐（Wenfei Han），这项研究也得到了国家自然科学基金的资助。
研究人员采用的技术是光遗传学，这是一种神经学领域的革命性技术，诞生至今已经有十年了。光遗传学是将光敏通道蛋白添加到想要研究的神经元中，通过光照选择性开启这些通道，激活或者沉默目标神经元。这种技术可以实现精确的时间和空间控制，是深入理解神经系统的有力工具，有助于探索神经元功能、神经元兴奋性、突触传递等问题。Araujo副教授表示：“我们将激光打开，小鼠就会跳上一个物体，用爪子握住它，并且不断地咬它，好像在追捕和猎杀食物一样。”
作为生物体重要本能行为的“猎食”行为，一直没有得到深入的研究，特别是关于动物如何在自然环境中摄取食物的研究极少。这篇文章首次清晰阐释了前脑对脑干以及头颈颅面运动的调控，开创了口腔颌面部感受环路研究领域的先河。
来自美国西北大学的研究人员发现了一种罕见的致死性儿童白血病的遗传促发因子，并找到了能用于阻止这种白血病癌细胞增殖的一种靶向分子疗法。过去二十年间，科学家们一直希望能了解这种罕见白血病的分子机制，最新研究在分子水平上提出了一种有效治疗方法，这对于治疗其它类型的癌症也具有重要意义。
这一研究成果公布在1月5日的Cell杂志上，领导这一研究的是西北大学教授Ali Shilatifar，他在H3K4me领域做了很多奠基性的工作，发现了酵母中的H3K4甲基化酶复合物COMPASS，另外一个主要贡献是发现了白血病发病过程中，MLL融合蛋白对Hox基因的调控作用。其研究组曾在Science杂志上公布了组蛋白突变与癌症之间的关联，指出一种称为K-to-M的突变通过招募脱甲基化酶（如KDM3B）使得附近H3.3蛋白K9残基上的染色质脱甲基化，从而影响疾病发生。
在最新这项研究中，Shilatifar教授等人发现当错误染色体11出现断裂，与19号染色体等其它非11号染色体融合在一起的时候，就会引发混合性白血病。这个突变产生的蛋白就是这种急性白血病的病理成因。
目前大多数MLL相关研究主要集中在错误的11号染色体拷贝上，但是人体存在两个11号染色体拷贝，因此Shilatifard教授希望能分析野生型11号染色体。研究组成员发现儿童白血病的单个细胞中具有极低水平的由野生型MLL基因产生的蛋白质。由此他们提出，如果他们可以提高野生型MLL蛋白的水平，就能用以取代导致癌症发生的突变，从而治疗白血病。
研究人员经过细致的分子和生化筛查，发现了一种能维持野生型MLL温度，并干扰突变蛋白的化合物，为了验证这一发现，他们在培养物中培养混合性白血病细胞，并将其移植到小鼠中。然后他们将治疗化合物注射到小鼠中。结果发现野生型MLL恢复到了健康水平，也阻止了白血病细胞的迅速生长。目前这一组研究人员尝试合成更有效的化合物，希望能在芝加哥进行一项I期临床试验。
12月22日在线发表在Cell上的文章中德克萨斯大学西南医学中心（UTSW）的研究人员发现了细胞用于清除受损线粒体的机制。当线粒体受损时，会导致遗传问题、癌症、神经变性疾病、炎症性疾病和衰老。
德克萨斯大学西南医学中心（UTSW）的研究人员发现了细胞用于清除受损线粒体的机制。当线粒体受损时，会导致遗传问题、癌症、神经变性疾病、炎症性疾病和衰老。
UTSW自噬研究中心主任Beth Levine博士和该研究的资深作者BethLevine博士在12月22日在线发表在Cell上的文章中表示，了解这一过程的工作原理可能会产生新的治疗方法，以防止某些疾病，甚至某些方面的老化。该自噬研究中心在美国是唯一的，研究称为自噬的过程，自噬的发生让细胞清除了受损或不必要的组分。
线粒体通常被称为“细胞的能量供应站”，当它们被损坏时，会释放活性氧的有毒化学物质到细胞的其余部分。Levine博士说：“通过自噬去除损伤的线粒体对于细胞健康是很重要的。”
根据一项新的研究，来自美国普林斯顿大学、斯坦福大学、印第安纳大学和中国南京农业大学的研究人员发现导致危及生命的霍乱疾病的细菌可能通过协调一波大规模的形状改变而允许它们更加有效地侵入它们的不知情受害者的肠道，从而引发感染。
研究人员发现允许霍乱弧菌变成弯曲形状的蛋白，这种弯曲形状很可能允许这种细菌发生扭摆，随后逃进肠道内壁的保护性粘膜中。他们报道改变形状的蛋白---他们命名为CrvA---的表达是通过群体感应（quorum sensing）过程而被激活的。在这个过程中，细菌彼此之间相互沟通，协同感染。相关研究结果发表在2017年1月12日那期Cell期刊上，论文标题为“A Periplasmic Polymer Curves Vibrio cholerae and Promotes Pathogenesis”。
在实验中，研究人员发现弯曲的霍乱弧菌细胞能够更加容易地在厚厚的凝胶中迁移。另一方面，他们的研究也表明直杆状的霍乱弧菌不能那么有效地感染宿主。
论文第一作者、Gitai研究团队研究生Thomas Bartlett说，总体而言，这些发现提示着细菌导致的疾病可能主要取决于这种细菌本身的生理学特征和它们与环境之间的相互作用。他说，比如，所有弯曲的弧菌属细菌物种（包括在未煮熟的海鲜食物中发现的能够导致严重疾病的创伤弧菌）都表达蛋白CrvA。
在一项新的研究中，来自以色列耶路撒冷希伯来大学医学院的研究人员首次发现完全对一种给定的噬菌体产生抵抗性的细菌当与敏感性的细菌一起孵育时会对这种噬菌体产生敏感性。相关研究结果发表在2017年1月12日那期Cell期刊上，论文标题为“Acquisition of Phage Sensitivity by Bacteria through Exchange of Phage Receptors”。
研究人员证实携带噬菌体受体的噬菌体敏感性细菌如何能够通过一种他们称作“敏感性获得（acquisition of sensitivity, ASEN）”的分子转运过程，将这种受体运送到附近的缺乏这种噬菌体受体的噬菌体抵抗性细菌中。这个过程涉及一种由膜囊泡驱动的分子交换，在这种分子交换中，噬菌体抵抗性细菌短暂地获得来自附近的噬菌体敏感性细菌释放出的噬菌体附着分子。通过利用这种新的运送系统，噬菌体能够入侵缺乏它们的受体的细菌。
研究人员进一步猜测这种机制让噬菌体扩大它们的宿主范围和运送DNA到新的细菌物种中，因此促进噬菌体附着到非宿主细菌物种上，从而提供一种迄今为止尚未研究过的水平基因转移途径。
论文通信作者、耶路撒冷希伯来大学医学院以色列-加拿大医学研究所（Institute for Medical Research Israel-Canada）微生物学与分子遗传学系Sigal Ben-Yehuda教授说，“在当前的这项研究中，我们首次证实完全对一种给定的噬菌体产生抵抗性的细菌当与敏感性的细菌一起孵育时会对这种噬菌体产生敏感性。噬菌体入侵噬菌体抵抗性细菌可能在抗生素耐药性基因和毒力基因在细菌之间转移的过程中产生重大的影响。”
作为论文第一作者的博士生Elhanan Tzipilevich说，“我们的研究表明类似于病毒采用的强大的入侵和扩散策略，噬菌体采用替代性的迄今为止尚未鉴定出的扩散机制。这些机制可能加快这种感染过程，并且促进噬菌体在同种物种和不同物种的细菌之间扩散。”
在一项新的研究中，来自美国西北大学费恩柏格医学院的研究人员发现一种罕见的致命性儿童白血病的基因促发物，并且鉴定出一种阻止白血病细胞增殖的靶向分子疗法。相关研究结果于2017年1月5日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Therapeutic Targeting of MLL Degradation Pathways in MLL-Rearranged Leukemia”。
混合谱系白血病（mixed lineage leukemia, MLL）主要影响新生儿和婴儿。在被确诊后，不到10%～20%的MLL儿童存活的时间不会超过5年。美国每年有300例MLL产生。
论文通信作者、西北大学费恩柏格医学院生物化学与分子遗传学教授、儿科教授Ali Shilatifard说，“在过去20年，我们一直在实验室中尝试着在分子水平上理解MLL易位如何导致儿童患上这种罕见的严重性的白血病以至于我们能够利用这种信息开发一种有效地治疗这种癌症的方法。如今，我们取得一项至关重要的突破。”
Shilatifard、他的研究生Kevin Liang和他们的同事们对这项突破极其充满期待，并且正在试图将他们的发现转化为治疗儿童白血病的方法。
在细胞中，DNA经转录产生RNA，而RNA为细胞表达蛋白提供遗传指令。基因组的大部分经转录产生RNA，但是仅有一小部分RNA确实是来自基因组的蛋白编码区域。
美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院宾州表观遗传学研究所主任、细胞与发育生物学教授Shelley Berger博士说，“为什么非编码区域会发生转录？它们的功能是未知的。”
Berger、她的实验室博士后研究员Daniel Bose博士研究了增强子对基因表达的调节。增强子是基因组的非编码区域，与基因组的蛋白编码区域相隔较远。增强子提高附近的蛋白编码基因的表达率，因此细胞产生更多的所需的蛋白分子。非编码RNA的一小部分是神秘的增强子RNA（enhancer RNA, eRNA）。它们是由增强子序列经转录而产生的。尽管它们在促进基因表达时起着重要的作用，但是它们如何实现这一点是完全未知的。
为了获得关于这些神秘的eRNA的新认识，研究人员证实作为一种激活增强子转录的酶，CBP直接结合到eRNA上。这种简单的行为通过调节乙酰化而控制着有机体中的基因表达模式。乙酰化是一种指导在细胞核中紧密包裹的DNA松弛下来促进转录的化学标记。相关研究结果发表在2017年1月12日那期Cell期刊上，论文标题为“RNA Binding to CBP Stimulates Histone Acetylation and Transcription”。
作者：MedSci
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