2月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

来源: 生物谷  2021-02-26 A- A+

【1】Nature:全基因组加倍赋予肿瘤细胞独特的遗传弱点

doi:10.1038/s41586-020-03133-3

在一项新的研究中,来自美国波士顿大学医学院的研究人员鉴定出对发生全基因组加倍(whole genome doubling, WGD)的肿瘤细胞的生存能力至关重要但是对构成人类组织大部分的正常细胞来说却不是必需的蛋白。相关研究结果在线发表在Nature期刊上。论文通讯作者、波士顿大学医学院的Neil J. Ganem博士说,“利用这些弱点代表了一个非常重要的、目前尚未被开发的治疗干预机会,特别是因为全基因组加倍是许多肿瘤类型的一个显著特征。”

绝大多数人类细胞都是二倍体,这意味着它们拥有每条染色体的两个拷贝(一个来自父亲,另一个来自母亲)。存在许多细胞周期控制以确保了这种状态在连续的细胞分裂中得以维持。尽管有这些控制,但还是会发生错误,导致全基因组加倍,即二倍体细胞过渡到四倍体状态,即细胞的每条染色体有四个拷贝,而不是两个。WGD细胞是致癌的,它们对肿瘤产生的贡献相当大:来自Ganem实验室的计算分析显示,大约35%的实体瘤来自于经历过WGD事件的细胞。

【2】Nature论文解读:糖尿病研究取得里程碑突破!阻断胰岛素抑制受体可导致胰岛素信号通路增强和功能性β细胞增加,有望开发出糖尿病治愈疗法

doi:10.1038/s41586-021-03225-8

在科学界庆祝胰岛素诞生100周年和胰岛素受体发现50周年之际,来自德国慕尼黑工业大学赫尔姆霍茨中心(Helmholtz Zentrum Muenchen)和德国糖尿病研究中心的研究人员发在一项新的研究中发现了一种新型的、可药物靶向的胰岛素抑制受体,命名为“inceptor”。这项新的研究是糖尿病研究的一个重要里程碑。inceptor功能的阻断会导致胰腺β细胞中胰岛素信号通路的敏感性增加。这可能使β细胞得到保护和再生,从而达到糖尿病缓解的目的。相关研究结果发表在Nature期刊上。

糖尿病是一种复杂的疾病,其特征是胰岛中产生胰岛素的β细胞丧失或功能障碍,其中胰岛是胰腺中控制全身血糖水平的特定“微小器官”。糖尿病并发症,比如慢性高血糖、系统性代谢衰竭和多器官损害,造成巨大的医疗和社会负担,并导致过早死亡。目前没有任何药物治疗可以阻止或逆转这种疾病的进展。以往的研究已表明,强化胰岛素治疗有可能改善血糖控制和糖尿病缓解,但也会导致意外的体重增加,甚至出现更严重的副作用,如血糖深度下降的风险增加,这种下降可能导致昏迷。

【3】Nature:科学家揭示调节免疫细胞抗肿瘤活性的新型分子机制!

doi:10.1038/s41586-020-03144-0

卵巢癌患者的预后通常较差,大多数的卵巢癌患者都是在疾病晚期才被确诊的,据估计,晚期卵巢癌患者的5年生存率仅为40%,引起这些不良结果的部分原因是科学家们缺乏有效的疗法来治疗晚期卵巢癌和癌症复发。目前免疫疗法在治疗很多癌症类型上都有一定的潜力,然而当前很多研究表明,卵巢癌患者并不会对当前的药物产生强烈的反应。近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自Moffitt癌症研究中心等机构的科学家们通过研究揭示了为何有些卵巢癌患者要比其他患者进化地更好,同时研究人员还提出了有望改善患者预后的可能性方法。

免疫疗法药物能激活机体的免疫T细胞,从而来抵御肿瘤细胞;目前该类疗法被批准用来治疗多种不同类型癌症,而且在很大程度上改变了癌症患者的标准治疗手段以及患者的预后;然而,在卵巢癌中,利用免疫疗法旨在刺激机体T细胞功能的临床试验似乎仅仅让患者产生了适度的反应率。研究表明,机体中存在大量其它免疫细胞(浆细胞和记忆B细胞等)的癌症患者会对免疫疗法反应较好,但这些细胞类型是否会让患者的预后较好,目前研究人员并不清楚。

【4】Nature:突破!揭示基因与环境因素“合谋”推动胰腺癌发生的分子机理!

doi:10.1038/s41586-020-03147-x

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自纪念斯隆凯特琳癌症研究中心等机构的科学家们通过研究揭示了基因和环境如何协力在胰腺癌发生过程中扮演关键角色。就好像野草能在人行道的缝隙中生长一样,癌症通常也会在组织损伤处发生,这种损伤可能是感染、物理性损伤或某种类型炎症等,最常见的例子就是幽门螺杆菌所诱发的胃癌,胃酸反流所引起的巴雷特食管,甚至是吸烟所诱导的肺癌等。

目前研究人员并不清楚组织损伤时如何与遗传改变合谋来促进癌症发生的,科学家们对癌症的理解主要集中在疾病的晚期阶段,而对于像胰腺癌这种癌症而言尤其如此,因为其通常在疾病晚期阶段才被诊断出来。这项研究中,研究人员就开始重点研究并分析胰腺癌发生的早期阶段。研究者Direna Alonso Curbelo博士说道,如果我们能够理解肿瘤是如何形成的,或许就能在其进展到无法治愈的阶段之前及时对其干预治疗。

【5】Nature重磅!科学家绘制出迄今为止最全面的人类基因组中非编码DNA图谱 揭示了3万个人类疾病区域的特殊回路!

doi:10.1038/s41586-020-03145-z

近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“Regulatory genomic circuitry of human disease loci by integrative epigenomics”的研究报告中,来自麻省理工学院等机构的科学家们通过绘制表观基因组图谱即使了3万个人类疾病区域的回路。20年前,人类基因组的第一份草案公开发布,该项目的主要惊喜之一就是科学家们发现人类基因组中仅有1.5%是由蛋白质编码基因组组成的。

在过去20年里,科学家们最初认为是垃圾DNA的非编码DNA片段在机体发育和基因调节中都扮演着关键角色,这项研究中,研究人员发布了迄今为止最全面的非编码DNA图谱。该图谱对跨越833种组织和细胞类型进行了表观基因组标记,即能表明不同类型细胞中哪些基因被开启或关闭的修饰,相比之前所涵盖的内容有了显著增加,此外,研究人员还识别出了能控制特定生物程序的调节元件,并揭开了与540种特定性状相关的大约3万个遗传变异的候选作用机制。

【6】Nature解读!一种新型CRISPR技术或能为基因疗法带来革命性变革 从而治疗人类的遗传性疾病

doi:10.1038/s41586-020-03086-7

近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“In vivo base editing rescues Hutchinson–Gilford progeria syndrome in mice”的研究报告中,来自美国MIT和博德研究所等机构的科学家们报道了一项标志基因疗法里程碑式的研究成果。研究者表示,一种新型的CRISPR技术或能给基因疗法带来革命性的变革,从而为治疗遗传性疾病患者带来新的希望。

文章中,研究人员对儿童早衰症进行了研究,这是一种导致儿童迅速衰老的遗传性疾病,目前科学家们开发出的第二代CRISPR基因编辑技术—碱基编辑(base editing)已经在小鼠机体中进行了成功测试,在这一技术的帮助下,研究人员最终或有望纠正人类的终生遗传性疾病,包括儿童早衰症等。

【7】Nature:科学家成功完成距今100多万年的猛犸象的全球最古老DNA测序研究

doi:10.1038/s41586-021-03224-9

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自斯德哥尔摩古遗传学中心等机构的科学家们通过对埋藏在西伯利亚冻土层中一百多万年的猛犸象牙齿进行分析,得到了世界上最古老的DNA测序信息,这一研究是当今科学家利用基因测序手段对遥远过去古老动物进行遗传测序的又一壮举。

研究者表示,这三份样本中一份样本大约由80万年历史,另外两个有超过100万年历史,对这些样本进行研究分析为巨大的冰河时代哺乳动物的研究提供了重要的信息,这其中就包括古老的猛犸象。其基因组远远超过了此前科学家已知测定的最古老的DNA,此前研究人员对一匹距今78万-56万年的马进行了基因组测序。Love Dalen教授说道,这些样本的DNA非常古老,而且其要比维京人的遗骸还要古老一千倍,甚至要早于人类和尼安德特人的存在。

【8】Nature论文解读!发现一种天然蛋白促进肌肉干细胞增殖,可逆转疾病、衰老和创伤造成的严重肌肉萎缩

doi:10.1038/s41586-021-03199-7

在一项新的研究中,来自澳大利亚莫纳什大学和荷兰乌特勒支大学医学中心的研究人员发现了一种触发这些肌肉干细胞增殖和愈合的因子。在严重肌肉损伤的小鼠模型中,注射这种天然存在的蛋白,可使肌肉完全再生,并在严重肌肉创伤后恢复正常运动。相关研究结果发表在Nature期刊上。这些研究人员研究了斑马鱼骨骼肌的再生,其中斑马鱼迅速成为研究干细胞再生的首选动物模型,这是因为斑马鱼的繁殖速度快,更容易进行实验操作,而且它至少有70%的基因与人类共享。这种鱼也是透明的,这让科学家们可以观察到活体肌肉中发生的再生。

通过研究迁移到斑马鱼的肌肉损伤处的细胞,这些研究人员发现了一组称为称为巨噬细胞的免疫细胞,它们似乎在触发肌肉干细胞再生方面发挥作用。Currie教授说,“我们看到的是巨噬细胞紧紧拥抱着肌肉干细胞,然后肌肉干细胞开始分裂和增殖。一旦它们开始这个过程,巨噬细胞就会继续前进,然后拥抱下一个肌肉干细胞,很快伤口就会愈合。”

【9】Nature:揭示癌症释放乳酸来喂食调节性T细胞,从而逃避免疫系统攻击

doi:10.1038/s41586-020-03045-2

在一项新的研究中,来自美国匹兹堡大学和约翰霍普金斯大学医学院的研究人员展示了称为肿瘤微环境(tumor microenvironment)的肿瘤周围区域中的化学物如何暗中破坏免疫系统并使癌症逃避攻击。这些发现表明一种现有的药物可能能够增强癌症免疫疗法。相关研究结果发表在Nature期刊上。

在这项新的研究中,通过破坏肿瘤微环境对小鼠免疫细胞的影响,这些研究人员能够缩小肿瘤,延长生存期,提高对免疫疗法的敏感性。Delgoffe说,“大多数人对免疫疗法没有反应。原因是我们并没有真正了解免疫系统在这种改变的肿瘤微环境中是如何受到调节的。”免疫系统由多种细胞组成,其中最主要的是T细胞。一类称为杀伤性T细胞的T细胞可以对抗入侵者,如病毒、细菌,甚至癌症。另一类T细胞称为调节性T细胞(Treg)通过充当人体细胞的保护者来对抗杀伤性T细胞。Treg细胞对于预防I型糖尿病、克罗恩病和多发性硬化症等自身免疫疾病非常重要,这是因为在自身免疫疾病中,过度活跃的杀伤性T细胞会攻击身体的健康组织。

【10】Nature:阻断癌细胞对糖分的使用可提高免疫疗法的抗肿瘤效果

doi:10.1038/s41586-021-03326-4

癌细胞和免疫细胞有一些共同点:它们都喜欢吃糖。糖是一种重要的营养物。所有的细胞都将糖作为重要的能量来源和构成单元(building block)。对于免疫细胞来说,吞食糖分是一件好事,这是因为这意味着获得足够的营养物来生长和分裂,以产生更强的免疫反应。但癌细胞利用糖来达到更邪恶的目的。那么,当肿瘤细胞和免疫细胞争夺相同的糖分供应时会发生什么?美国纪念斯隆-凯特琳研究员Taha Merghoub、Jedd Wolchok和Roberta Zappasodi在一项新的研究中探讨了这个核心问题。相关研究结果于2021年2月15日在线发表在Nature期刊上

这些研究人员利用小鼠模型和来自人类患者的数据,发现肿瘤消耗的糖分---特别是葡萄糖---的数量与免疫疗法的效果有直接关系:肿瘤摄入的糖分越多,免疫疗法的效果就越差。这些研究结果表明,阻断癌细胞对糖分的使用可能会使天平向免疫细胞倾斜,特别是当它们被免疫治疗药物激活时。(生物谷Bioon.com)

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