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2020年7月Cell期刊不得不看的亮点研究

来源:本站原创 2020-07-31 22:06

2020年7月31日讯/生物谷BIOON/---2020年7月份即将结束了,7月份Cell期刊又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位分享。

1.Cell:重磅!首次发现大脑中存在少量辅助性T细胞,并揭示它们在大脑发育中的新作用
doi:10.1016/j.cell.2020.06.026


大脑中是否能发现白细胞一直存在争议,它们可能发挥什么作用在此之前完全是个谜。在一项新的开创性研究中,来自比利时VIB大脑与疾病研究中心、鲁汶大学和英国巴布拉汉研究所的研究人员描述了在小鼠和人类大脑中发现的一个专门的大脑驻留免疫细胞群体,并发现白细胞的存在对小鼠大脑的正常发育至关重要。相关研究结果于2020年7月22日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Microglia Require CD4 T Cells to Complete the Fetal-to-Adult Transition”。论文通讯作者为Adrian Liston教授。
图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.06.026。

这些研究人员对小鼠和人类大脑组织中存在的少量但独特的大脑驻留辅助性T细胞群体进行了定量确定和表征。T细胞是一种特殊类型的白细胞,专门扫描细胞表面以寻找感染存在的证据,并引发适当的免疫反应。新技术使得这些研究人员能够非常详细地研究这些细胞,包括循环T细胞进入大脑并开始出现大脑驻留T细胞特征的过程。

当辅助性T细胞在大脑中缺失时,这些研究人员发现,小鼠大脑中的常驻免疫细胞--小胶质细胞---仍然停留在胎儿和成人发育状态之间。通过观察发现,缺乏大脑T细胞的小鼠在行为上出现了多种变化。他们的分析指出,大脑驻留T细胞在大脑发育中发挥了重要作用。

2.Cell:重大进展!详解鸡皮疙瘩产生的真正原因
doi:10.1016/j.cell.2020.06.031


如果你曾经想知道为什么我们会起鸡皮疙瘩(goosebump),那么有很多人和你一样---查尔斯-达尔文也是这样想的,他在他的进化论著作中思考过鸡皮疙瘩。起鸡皮疙瘩可能会保护皮毛厚实的动物免受寒冷的侵袭,但我们人类似乎并没有从这种反应中得到多少好处,那么为什么它一直会在进化过程中被保留下来呢?

在一项新的针对小鼠的研究中,来自美国哈佛大学和中国台湾大学等研究机构的研究人员发现了其中的原因:引起鸡皮疙瘩的细胞类型对于调节再生毛囊和毛发的干细胞也很重要。在皮肤下面,通过收缩产生鸡皮疙瘩的肌肉---一种称为竖毛肌(arrector pili muscle)的平滑肌---是连接交感神经与毛囊干细胞所必需的。交感神经对寒冷的反应是在短期内收缩竖毛肌并引起鸡皮疙瘩,并在长期促进毛囊干细胞激活和新毛发生长。这些发现让这些研究人员更好地了解不同类型的细胞如何相互作用,从而将干细胞活性与外界环境的变化联系起来。相关研究结果于2020年7月16日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Cell Types Promoting Goosebumps Form a Niche to Regulate Hair Follicle Stem Cells”。

论文共同通讯作者、哈佛大学干细胞与与再生生物学副教授Ya-Chieh Hsu说,“我们一直对了解干细胞行为如何受外界刺激物调节感兴趣。皮肤是一种迷人的系统:它拥有多种被周围的不同细胞类型包围着的干细胞,并且是我们身体和外界的交界处。因此,它的干细胞可能会对来自微环境(niche)、整个身体甚至是外部环境的各种不同的刺激作出反应。在这项研究中,我们鉴定出一种有趣的双组分微环境(dual-component niche),它不仅能在稳定状态下调节干细胞,而且还能根据外界温度变化调节干细胞行为。”

3.我国科学家又发表一篇Cell论文!详细剖析SARS-CoV-2刺突蛋白突变对病毒感染性和抗原性的影响
doi:10.1016/j.cell.2020.07.012


SARS-CoV-2是一种单股正链RNA病毒,其基因组编码4种结构蛋白:刺突蛋白(S)、小蛋白(E)、基质蛋白(M)和核衣壳蛋白(N)。S蛋白是一种I型融合蛋白,在病毒颗粒表面形成三聚体。它由S1和S2两个亚基组成:S1负责受体结合,S2负责膜融合。SARS-CoV-2利用血管紧张素转换酶2(ACE2)作为受体进入靶细胞。因此,S蛋白决定了这种病毒的感染性及其在宿主中的传播性。由于这种蛋白是诱导保护性免疫反应的主要抗原,所有正在开发的疫苗都针对它。显然,密切监测正在传播的病毒中S蛋白的抗原性变化是至关重要的。鉴于它是一种高度糖基化的蛋白,研究位点特异性聚糖(glycan)对感染性和免疫逃逸的影响也具有毋庸置疑的重要性。

在一项新的研究中,在一项新的研究中,来自中国食品药品检定研究院、北京协和医学院和清华大学的研究人员研究了SARS-CoV-2 S蛋白中发生氨基酸变化的天然变体以及在推定的N-连接糖基化位点上出现氨基酸变化的突变体(下称糖基化突变体)的生物学意义。为了实现这一点,他们构建出106种在公共领域报道的S蛋白突变体或在推定的N-连接糖基化位点上出现氨基酸变化的突变体,并使用高通量的假型病毒(pseudotyped virus)系统来分析它们的感染性和对中和抗体的反应性。他们报道,一些天然变体和糖基化突变体经进化后具有显著的感染性和抗原性变化。相关研究结果于2020年7月17日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“The impact of mutations in SARS-CoV-2 spike on viral infectivity and antigenicity”。论文通讯作者为中国食品药品检定研究院的王佑春(Youchun Wang)博士和黄维金(Weijin Huang)博士。
为这项研究选择的氨基酸变化说明,图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.07.012。

这些作者分析了100多种假型病毒的感染性和它们对得到很好研究的mAb或COVID-19患者恢复期血清的中和作用的敏感性。在整个S蛋白中都观察到了氨基酸变化。他们发现在S蛋白除RBD之外的区域中发现的一种单位点氨基酸变化(D614G)具有更强的感染力,但没有证据表明它对中和抗体具有抵抗性。然而,尤其值得注意的是D614G日益增长的优势。虽然这项研究中分析的一些在RBD区域出现氨基酸变化的毒株失去了感染力而表明它们可能不会广泛流行,但是对抗体介导的中和作用的抵抗性出现增加的RBD天然变体应密切关注。此外,糖基化位点的缺失影响了它们对中和抗体的反应性,同时也影响了它们的感染性,这就强化了聚糖可以实质性影响SARS-CoV-2病毒复制和疫苗诱导的免疫反应的概念。总的来说,这些研究结果有助于阐明在人群体中传播的病毒的一些不断进化的毒株对感染力增强和抗原性变化的影响。

4.Cell:我国开发出新型mRNA新冠肺炎疫苗,可在体外保持热稳定性至少一周以上
doi:10.1016/j.cell.2020.07.024


在一项新的研究中,来自中国军事医学科学院、苏州艾博生物科技有限公司、中国食品药品检定研究院、清华大学和军事医学研究院生命组学研究所的研究人员报道,一种基于信使RNA(mRNA)的实验性SARS-CoV-2疫苗能在小鼠和非人灵长类动物中引起保护性免疫反应。两次注射这种疫苗足以产生强大的免疫力,完全防止小鼠感染SARS-CoV-2。相关研究结果于2020年7月23日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A thermostable mRNA vaccine against COVID-19”。论文通讯作者为中国军事医学科学院的秦成峰(Cheng-Feng Qin)博士、中国食品药品检定研究院的王佑春(You-Chun Wang)博士和苏州艾博生物科技有限公司的英博(Bo Ying)博士。

秦成峰博士说,“这项研究中观察到的强劲保护作用和这种保护作用的明确免疫相关性,为未来COVID-19疫苗在人类中的开发铺平了前进的道路。”

5.两篇Cell解读!全面剖析肺癌蛋白质学特性或有望帮助开发新型个体化肺癌疗法
doi:10.1016/j.cell.2020.06.013; doi:10.1016/j.cell.2020.06.012


肺癌是全球最常诊断出的一种癌症类型,也是癌症相关死亡的主要原因,其每年所造成的死亡人数要比乳腺癌、结肠癌和前列腺癌死亡人数的总和还要多,多年来,科学家们对肺癌基因组的研究推动了针对特定基因和通路突变的药物疗法的开发,但尽管研究人员取得了一定的研究进展,肺癌患者的存活率依然很低(不到20%)。

尽管基因组能提供大量信息,但其仅能提供关于癌细胞内部工作机制的单层面信息,发表在第一篇Cell杂志上的研究报告中,来自MIT博德研究所等机构的科学家们就通过研究表示,他们采用了一种蛋白质组学方法(将基因组与完整的蛋白质组相结合)揭示了驱动肺癌的突变如何影响关键蛋白质的活性,同时研究人员还发现了肺部肿瘤与免疫系统之间新型的相互作用机制。这些研究发现或能为研究者开发新型肺癌疗法提供机会,并能帮助深入理解肺癌的生物学机制。
图片来源:NCI。

通过比较吸烟史和无吸烟史人群的肿瘤和正常组织,研究者在吸烟人群和从不吸烟人群机体的肿瘤中识别出了表达不同的多种通路,这些差异就能在DNA或RNA水平上为科学家们提供新的生物学见解,这就能够进一步凸显出蛋白质学表征的附加价值,而且研究者还指出,ARHGEF5蛋白或许还能作为从不吸烟人群的潜在靶点。研究者Gillette指出,所有这些都强调了,真正来理解生物学的深层细微差别需要令人难以置信的整合、跨分子剖析和跨专业领域的合作,所以这些领域必须结合在一起才能够帮助研究人员深入研究,从而开发出让患者获益的策略。

另一篇发表在Cell杂志上的研究报告中,研究人员开展了一项针对东亚地区肺癌患者的补充研究,研究者旨在利用蛋白质基因组学和精准肿瘤学手段来帮助抵御癌症,对新型肺部肿瘤学的研究或能有效推动科学家们开发新型策略来实现肺癌的诊断和患者的管理。研究者Satpathy指出,相关研究和数据库或有望加速实验室向临床中的转化,如今研究人员开始考虑是否能建立炎症或回答关于肺癌生物学和疗法等特殊问题的资源,同时他们还强调了蛋白质组学对肿瘤生物学的完全理解上的重要价值和意义,而这并不是单单依靠基因组学来实现,这些研究结果或能帮助研究人员识别出新型潜在的治疗性靶点,并能帮助建立一种持续性的机制来最终让肺癌患者获益。

6.Cell:肠道细菌可以阻止蚊子传播病毒性疾病
doi:10.1016/j.cell.2020.06.029


基孔肯雅病毒曾经仅限于东半球,但自2013年在加勒比海地区发现携带这种病毒的蚊子以来,美洲已有数百万人受到感染。大约一半的基孔肯雅病毒感染者从未出现过症状,而一些人会出现发烧和持续一周左右的关节疼痛,10%至30%的人则会出现持续数月或数年的衰弱性关节炎。

科学家们对为何这种疾病的严重程度差异如此之大了解甚少。在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学圣路易医学院的研究人员发现在小鼠中,肠道细菌可能发挥了作用。他们指出肠道微生物组存在缺陷的小鼠更不能够控制基孔肯雅病毒感染。此外,给这些小鼠提供单一种类的细菌---或者它产生的化合物---改善了它们的免疫反应,减少了它们血液中的病毒水平,降低了以受感染小鼠血液为食的蚊子感染这种病毒的几率。相关研究结果于2020年7月14日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“The Intestinal Microbiome Restricts Alphavirus Infection and Dissemination through a Bile Acid-Type I IFN Signaling Axis”。

7.Cell:重磅!中国科学家成功绘制出人类肺腺癌的全面蛋白质组图谱!
doi:10.1016/j.cell.2020.05.043


近日,一篇刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自中科院上海药物研究所等机构的科学家们通过研究对103名中国肺腺癌(LUAD,lung adenocarcinoma)患者进行了全面的蛋白质组学分析,肺腺癌是全球所有癌症中引发患者死亡的主要原因。

为了能够全面理解肺腺癌的分子特征蓝图,并为开发更精准的肺腺癌诊断技术和疗法提供机会,研究人员对103名患者的肿瘤组织及成对的非癌变邻近组织进行了完整的蛋白质组和磷酸化蛋白质组学分析,共识别出了11,119个蛋白和22,564个磷酸化位点,将这些蛋白质学数据、临床信息及基因组学数据相结合,研究人员就能获得肺腺癌的全面分子特征蓝图。研究者发现,上皮间质转化(EMT)和炎症及癌变信号通路可能会导致1期肺腺癌患者预后不良,随后研究者在EGFR或TP53突变的患者体内建立了基因组改变和蛋白质特性之间的关联,EGFR和TP53是驱动中国肺腺癌患者发病的优势驱动基因。

随后研究者还在EGFR突变的患者体内发现了两种组织学标志物(TTF-1和天冬氨酸蛋白酶A)和剪接体中的特殊蛋白处于较高的表达水平,在TP53突变的患者中,包括DNA复制和错配修复的多种致癌通路也都发生了明显改变。研究者将所有肺腺癌患者分为三种蛋白质组学亚型,即S-1、S-II和S-III,每一种亚型都含有不同的分子和临床特征,全面的生物信息学分析结果表明,S-I期患者与细胞环境和良好预后直接相关,相比之下,S-II期患者则与细胞增殖、蛋白质组稳定及不良预后直接相关;磷酸化蛋白质组学分析结果表明,在不同的蛋白质组亚型患者中或存在激活的信号通路和激酶;当研究者将蛋白质组数据和临床数据进行整合分析后,他们发现了27个潜在的血浆生物标志物和多种肺腺癌药物靶点,而其中名为HSP 90β的潜在生物标志物或许需要在后期的独立研究中进行证实。

8.Cell:小胶质细胞通过吞噬胞外基质为新的突触形成让出空间
doi:10.1016/j.cell.2020.05.050


为了制造新的记忆,我们的脑细胞首先必须找到彼此。从神经元长长的有分支的触角末端伸出的小突起将这些神经元连接在一起,这样它们就可以交谈。这些细胞聊天的端口被称为突触,在整个大脑中发现了数万亿个突触,这让我们能够呈现新的知识。但是,科学家们仍在了解这些连接如何对新的经历和信息作出反应。如今,在一项新的研究中,来自美国加州大学旧金山分校的研究人员令人吃惊地发现了一种大脑免疫细胞帮助解决问题的新方法。相关研究结果于2020年7月1日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Microglial Remodeling of the Extracellular Matrix Promotes Synapse Plasticity”。
图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.05.050。

近年来,科学家们已发现,大脑中专门的免疫细胞,即所谓的小胶质细胞,可以帮助去除神经元之间不必要的连接,可能是通过吞噬突触并将其分解来实现的。但是,这项新的研究发现,小胶质细胞也可以做相反的事情---通过吞噬细胞间密集的蛋白网状结构,为新的突触形成让路,这样神经元就有空间来找到彼此。这些研究人员说,继续研究小胶质细胞的这种新作用,最终可能会在某些记忆障碍中找到新的治疗靶标。

9.Cell:揭示携带D614G突变的SARS-CoV-2成为在当今世界上传播的主导毒株
doi:10.1016/j.cell.2020.06.043


在一项新的研究中,来自美国杜克大学人类疫苗研究所、洛斯阿拉莫斯国家实验室、拉霍亚免疫学研究所、华盛顿大学、哈佛大学和英国谢菲尔德大学的研究人员发现新型冠状病毒SARS-CoV-2(一种导致COVID-19疾病的病毒)基因组中的一种突变提高了这种病毒感染人体细胞的能力,并帮助它成为在当今世界上传播的主导毒株。相关研究结果于2020年7月2日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Tracking changes in SARS-CoV-2 Spike: evidence that D614G increases infectivity of the COVID-19 virus”。

这项研究发现在实验室条件下,这种突变让这种病毒在细胞培养物中更具感染力。这种突变被命名为“D614G”,使得从这种病毒表面突出的“刺突(spike)”糖蛋白(S蛋白)发生了微小但有效的变化,其中这种病毒利用S蛋白进入并感染人体细胞。这种携带D614G突变的SARS-CoV-2(下称D614G变体)在首次出现后不久就迅速成为主导毒株,地理样本显示这种病毒群体的数量从最初的病毒毒株到这种新的病毒毒株发生了重大转变。

10.Cell:新研究揭示为何细菌毒素是“令人着迷的死亡机器”
doi:10.1016/j.cell.2020.06.005


新型冠状病毒大流行每天都在提醒人们,病原体成功入侵人体细胞所带来的后果。一项关于细菌毒素的新研究表明这类接触不需要多久就会变成致命的。这项研究发现,两种几乎完全相同的细菌毒素通过与不相关的人类受体结合,导致不同的疾病--腹泻和致命的中毒性休克综合征(toxic shock syndrome)。它还强调了病原体进化出不同的受体偏好来感染不同器官的机制。相关研究结果于2020年6月25日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Recognition of Semaphorin Proteins by P. sordellii Lethal Toxin Reveals Principles of Receptor Specificity in Clostridial Toxins”。
图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.06.005。

论文共同通讯作者、加拿大多伦大大学唐纳利细胞与生物分子研究中心分子遗传学助理教授Mikko Taipale说,“我一直认为,细菌毒素是一种令人着迷的死亡机器,它能找到进入宿主组织的新途径。”另外两名论文共同通讯作者是多伦多大学生物化学副教授Roman Melnyk和Jean-Philippe Julien。(生物谷 miaobaku.com)

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