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年终盘点: 2018年Cell杂志重磅级突破性研究成果

发布时间:2018-12-26


 

 

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Cell:新型免疫疗法增强人体杀死癌细胞的能力


Masoud F. Tavazoie, Ilana Pollack, Raissa Tanqueco et al. LXR/ApoE Activation Restricts Innate Immune Suppression in Cancer. Cell, January 11, 2018, doi:10.1016/j.cell.2017.12.026

 

2018年1月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自美国洛克菲勒大学的研究人员报道了一个能避开癌症保护性屏障而使得免疫细胞更能发挥作用的新方法,该方法着重关注名为骨髓衍生性抑制细胞(MDSC)的免疫细胞。

 

研究结果表明,该方法能够破坏小鼠机体中多种不同类型的癌症,此外,这种治疗方法的首个临床试验结果也揭示了其能有效激活杀死癌细胞。

 

已知MDSC能够阻止T细胞和自然杀伤细胞等其他类型的免疫细胞靶向癌症,研究者表示,如果能找到一种杀死MDSC的方法,那么这将会导致有益的免疫反应激活。

 

在早期的研究中,研究人员发现了一个被称作ApoE的基因及其在抑制黑色素瘤从它的原发性部位扩散到其他器官中的作用。通过增加ApoE的表达就能通过破坏癌细胞浸润健康组织及长出血管的能力来抑制肿瘤发生转移。

 

当研究人员发现了激活ApoE表达的药物在那些具有健康免疫系统的小鼠中比在那些没有健康免疫系统的小鼠中更加有效时,他们还发现,除了抗肿瘤转移作用之外,这些药物似乎通过降低这些小鼠中的MDSC水平来影响免疫反应,并因此激活抗肿瘤的T细胞,随后这些T细胞能够破坏癌症,因此这些发现提示着激活ApoE通路可能增强抵抗癌症的免疫反应。

 

研究者在这项研究中首次将实验室研究工作推进到临床试验中。 到目前为止,研究人员观察到在所有接受测试的患者中,这种药物能以一种在小鼠身上观察到的方式激活人类机体的免疫系统。

 


Cell:揭示大脑中的多巴胺释放机制

Changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang et al. Dopamine Secretion Is Mediated by Sparse Active Zone-like Release Sites. Cell, 8 February 2018, 172(4):706–718, doi:10.1016/j.cell.2018.01.008

 

经过数十年来对神经递质多巴胺在运动控制和寻赏行为中发挥的关键作用的研究,它已成为理解它的活性的无数努力的焦点,特别是当它在帕金森病和成瘾等疾病中发生偏差时。

 

尽管科学家们已取得了长足的进展,但对健康的多巴胺细胞释放这种神经递质的机制知之甚少,这一差距限制了科学家们开发治疗一系列多巴胺相关疾病的方法的能力。

 

2018年2月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自美国哈佛医学院的研究人员首次鉴定出大脑中负责精确分泌多巴胺的分子机制。

 

这项研究中研究人员鉴定出产生多巴胺的神经元中的特定位点,这些神经元以一种快速的空间精确的方式释放多巴胺,这一发现与关于这种神经递质如何在大脑中传递信号的当前模型相冲突。

 

研究者表示,这种多巴胺系统在许多疾病中发挥着至关重要的作用,但很少有研究提出健康的多巴胺神经元如何释放这种神经递质的基本问题。

 

更好地在实验室中理解多巴胺的作用机制可能对治疗多巴胺信号发生偏差的疾病的能力产生巨大的影响。

 


Cell:利用人工智能快速准确诊断疾病

Daniel S. Kermany, Michael Goldbaum, Wenjia Cai et al. Identifying Medical Diagnoses and Treatable Diseases by Image-Based Deep Learning. Cell, 22 Feb 2018, 172(5):1122–1131, doi:10.1016/j.cell.2018.02.010

 

2018年2月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自中美两国的研究人员利用人工智能和机器学习技术开发出一种新的计算工具,用于筛查患有常见的致盲性视网膜疾病的患者,从而潜在地加速疾病诊断和治疗。

 

文章中,研究者使用基于人工智能的卷积神经网络来检查利用光学相干断层成像术获得的20万多张眼部扫描图,随后他们采用了一种被称作迁移学习的技术,在这种技术中,解决一个问题所获得的知识被储存在计算机中并应用于不同但相关的问题。

 

比如,当检查整只眼睛的图片时,经优化识别眼睛的不同解剖结构(如视网膜、角膜或视神经)的人工智能神经网络能够更快速地和更高效地鉴定出它们,这就使得人工智能系统能够比传统方法高效地利用更小的数据集进行学习。

 

相关研究结果表明,这种人工智能技术具有很多潜在的应用,包括可能区分扫描图中检测到的良性和恶性病变。

 

这些研究人员已公开地发布了他们的数据和工具以便其他人能够进一步改进、优化和开发它的潜力。

 

这种系统的未来是更多的数据、更强的计算能力和更多的人类经验,这样我们将能够提供最好的病人护理,同时仍然具有成本效益。

 


Cell:人体红细胞发育机制取得重大突破

Rajiv K. Khajuria, Mathias Munschauer, Jacob C. Ulirsch et al. Ribosome Levels Selectively Regulate Translation and Lineage Commitment in Human Hematopoiesis. Cell, 22 March 2018, 173(1):90–103, doi:10.1016/j.cell.2018.02.036

 

科学家们经常从基因表达控制机制的角度谈论细胞命运和细胞定型。

 

2018年3月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自美国达纳-法伯癌症研究所等机构研究人员通过对一种名为戴-布二氏贫血的遗传性血液疾病进行研究,发现了一种控制红细胞是否实现完全发育的机制,这种机制或与基因表达无关。

 

文章中,研究人员揭示出在红系祖细胞中,用于制造蛋白的核糖体数量,而不是这些核糖体的组成---是它们的发育命运的主要促进因素。

 

在意识到DBA为研究核糖体是否影响细胞命运提供“天然实验”之后,这些研究人员研究了正常的红系祖细胞和DBA红系祖细胞中的基因表达、蛋白生产以及核糖体丰度和组成。

 

这些研究人员发现携带着DBA相关突变的红系祖细胞具有这些研究结果为一种与基因表达无关的细胞命运机制提供了诱人的线索。


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图片来源:theconversation.com

 

 

 


Cell:首次观察到血脑屏障存在昼夜节律

Shirley L. Zhang, Zhifeng Yue, Denice M. Arnold et al. A Circadian Clock in the Blood-Brain Barrier Regulates Xenobiotic Efflux. Cell, March 8, 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.02.017

 

血脑屏障在大脑和身体其他部位之间充当着守卫的作用,其由位于血管内壁的细胞之间形成的紧密连接组成,用于阻止有毒物质和细菌入侵大脑,但是血脑屏障也能够阻止许多用于治疗大脑疾病的药物通过。

 

2018年3月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自美国宾夕法尼亚大学的科学家们通过研究发现,果蝇机体的血脑屏障的通透性在夜间要比白天高。

 

此外研究者还发现,这种日常节律是由这种屏障内的支持细胞中的分子时钟控制着的,这会影响果蝇突变体如何对抗癫痫药物作出反应。

 

研究人员利用一种染料证实通过血脑屏障传输时钟信号需要周期性产生的间隙连接。

 

这种间隙连接是蛋白复合物在细胞膜中形成的通道,从而允许离子和小分子在细胞之间通过。

 

具体来说,在夜间,镁离子通过间隙连接降低它在形成紧密的血脑屏障的细胞中的浓度,因而允许物质渗透到大脑中。

 

为了测试在晚上施用脑靶向药物时,这种周期性的通透性变化是否可能导致更好的结果,他们让易于癫痫发作的果蝇突变体服用抗癫痫药物苯妥英。

 

虽然癫痫发生率在昼夜循环过程中没有变化,但是与在白天服用苯妥英的果蝇相比,在夜间服用苯妥英的果蝇在癫痫发作后具有更短的恢复时间。

 

这些发现提示着运送在大脑中发挥作用的药物的时间选择应当考虑这种血脑屏障何时打开以及神经元生理学的其他周期性方面。


 

Cell:突破!科学家鉴别出关键基因 有望促进心肌细胞再生形成心脏组织!

Tamer M.A. Mohamed, Yen-Sin Ang, Ethan Radzinsky, et al. Regulation of Cell Cycle to Stimulate Adult Cardiomyocyte Proliferation and Cardiac Regeneration. Cell (2018) doi:10.1016/j.cell.2018.02.014

 

2018年3月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自格莱斯顿研究所的科学家们通过研究鉴别出了能促进成体细胞分裂和增殖的关键基因。

 

有些有机体具有显著再生组织的能力,如果鱼类和火蜥蜴遭受心脏损伤的话,其机体的细胞就会不断分裂,并且成功修复损伤的器官,试想一下如果我们也具有这种再生能力的话会是什么情况?

 

这项研究中,研究人员Srivastava及其同事通过研究鉴别出了四个能控制细胞分裂周期的基因,他们发现,当结合后这些基因就会促进发育成熟的心肌细胞重新进入细胞周期,从而就会促进细胞分裂及快速增殖。

 

研究者Tamer Mohamed说道,当同时增加这四个基因的功能时,成体细胞就会再度开始分裂并且再生心脏组织;我们还发现,当患者心力衰竭发生后,组合这些基因就能明显改善患者的心脏功能。

 

随后研究人员在动物模型和由人类干细胞衍生的心肌细胞中检测了这种新技术,他们利用一种严格的技术追踪了是否这些成体细胞能够真的通过制造携带特殊颜色且方便被监测的分裂细胞来在心脏中进行分裂,结果表明,在四个基因的混合模式下,15%-20%的心肌细胞都能够进行分裂并保持活性。

 

基于本文研究结果,研究人员希望未来能够通过更为深入的研究来开发出更加强大的再生技术,不仅能够治疗心力衰竭,还能治疗多种类型的人类疾病,包括大脑损伤、糖尿病、听力缺失和失明等。

 

研究人员相信,未来终有一天人类机体组织的再生能力将超越火蜥蜴。


 

Cell:肾癌的种子在青少年早期就已播种

Thomas J. Mitchell, Samra Turajlic, Andrew Rowan et al. Timing the Landmark Events in the Evolution of Clear Cell Renal Cell Cancer: TRACERx Renal. Cell, 19 April 2018, 173(3):611–623, doi:10.1016/j.cell.2018.02.020

 

2018年4月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自英国的研究人员通过对来自33名患者的肾癌肿瘤样品进行全基因组测序及分析发现,肾癌中的首批重要的遗传变化或驱动突变发生在生命的早期(青少年早期),也就是说,肾癌的首批种子在青少年早期就已播下。

 

文章中,研究人员发现启动肾癌产生的首个突变是染色体3p缺失,它存在于接受研究的90%以上的肾癌患者中。

 

这个突变导致染色体3p携带的几个肿瘤抑制基因缺失。

 

他们还发现大约35~40%的患者同时在一种被称作染色体碎裂的过程中获得染色体5q。

 

染色体碎裂指的是染色体破碎后进行重排,能够同时导致多种突变。

 

这项研究为人们开发出新的疗法和预测治疗结果指出新的方向,未来其还有助在合适的时间为合适的患者量身定制外科手术上和医学上的干预措施。


 

Cell:适度照射太阳光会让你更聪明

Hongying Zhu, Ning Wang, Lei Yao et al. Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain. Cell,May 17,208,doi:10.1016/j.cell.2018.04.014

 

太阳紫外线(UV)照射是皮肤癌的主要原因,但它也提供了一些健康益处,比如促进必需维生素D的产生和改善情绪。

 

2018年5月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自中国的科学家通过研究发现,紫外线或能增强学习和记忆功能。

 

文章中,研究者通过对小鼠研究发现,紫外线照射可激活一种增加大脑化学物谷氨酸产生的分子通路,提高它们的学习和记忆能力。

 

研究者发现,接受紫外线照射的小鼠神经元中的尿刊酸水平增加,但是对照小鼠神经元中的尿刊酸水平则没有增加。

 

尿刊酸能够吸收紫外线,也因此可能保护皮肤免受太阳的有害影响。不过在肝脏和其他外周组织中,已知尿刊酸是一种在将组氨酸转化为谷氨酸的代谢途径中产生的中间分子。

 

考虑到谷氨酸在大脑中起着一种兴奋性神经递质的作用,熊教授和他的同事们想要测试一下这种在神经元中观察到的紫外线依赖性尿刊酸增加是否可能与增加的谷氨酸产生存在关联。

 

研究者指出,相比于未接受紫外线照射的小鼠,接受紫外线照射的小鼠在运动学习和识别记忆任务方面表现得更好。

 

利用尿刊酸酶抑制剂处理这些接受紫外线照射的小鼠会阻止紫外线引起的学习和记忆能力改善。

 

将尿刊酸直接注射到未接受紫外线照射的小鼠体内也会类似地促进在那些接受紫外线照射的小鼠中观察到的学习和记忆能够改善。

 

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图片来源:theconversation.com

 

 


Cell:利用维生素D来治疗糖尿病

Zong Wei, Eiji Yoshihara, Nanhai He, et al. Vitamin D Switches BAF Complexes to Protect β Cells. Cell, 2018; DOI: 10.1016/j.cell.2018.04.013

 

据美国CDC数据显示,如今在美国有2700多万2型糖尿病患者,随着人口老龄化的增加及过重和肥胖人群比例的不断增加,2型糖尿病患者的数量还会一直增加。

 

2018年5月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自索尔克研究所的研究人员通过研究开发了一种潜在的方法,通过保护机体胰腺中的β细胞来有效治疗糖尿病,胰腺中的β细胞能够产生、储存并且释放胰岛素,当其功能失调时就无法制造胰岛素来控制机体的血糖水平,从而就会有害机体健康,甚至会诱发个体死亡。

 

文章中,研究人员利用维生素D实现了他们治疗糖尿病的目标,他们对细胞模型和小鼠模型进行研究发现,维生素D能够有效治疗机体中损伤的β细胞,同时本文研究还提出了关于基因调节的新见解,或能用来开发治疗诸如癌症等其它疾病的新型疗法。

 

利用来自胚胎干细胞中的β细胞,研究人员鉴别出了一种名为iBRD9的化合物,该化合物能够增强维生素D受体的激活,当其与维生素D结合时就能改善β细胞的存活率。

 

本文研究发现将会对科学家们后期的研究产生深远的影响,研究者所鉴别出的特殊机制或能转化成为临床中开发新型疗法的药物靶点。

 

 

Cell:利用人工智能绘制衰老大脑的基因表达图谱

Kristofer Davie, Jasper Janssens, Duygu Koldere et al. A Single-Cell Transcriptome Atlas of the Aging Drosophila Brain. Cell,June 14, 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.05.057

 

果蝇的大脑由大约10万个细胞组成,尽管它比人脑小得多,但它包含数百种不同类型的神经元和其他形成复杂网络的细胞,非常像人类大脑。

 

2018年6月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自比利时鲁汶大学的研究人员首次在果蝇衰老过程中绘制出每个脑细胞的基因表达图谱,由此产生的“细胞图谱”为大脑在衰老过程中的运作提供了前所未有的见解。

 

这种细胞图谱被认为是开发有助于更好地理解人类疾病发展的技术而迈出重要的第一步。

 

研究人员表示,他们通过一个独特的在线分析平台免费提供我们所有的果蝇大脑数据,其他科学家也能够在这个平台上存储他们的数据。”他与使用单细胞技术研究果蝇不同器官的国际同事一道创立了果蝇细胞图谱联盟。

 

对于生物医学研究来说,这是一个非常激动人心的时刻,通过在单细胞分辨率下研究基因表达,我们发现了很多我们几乎无法跟上的信息。


 

Cell:泻药引起肠道微生物组发生长期变化

Carolina Tropini, Eli Lin Moss, Bryan Douglas Merrill et al. Transient Osmotic Perturbation Causes Long-Term Alteration to the Gut Microbiota. Cell, 14 June 2018, 173(7):1742–1754, doi:10.1016/j.cell.2018.05.008

 

非处方泻药并不仅仅会导致熟悉的腹泻效应。2018年6月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,美国乔治亚州立大学的科学家们通过研究发现,在小鼠服用泻药不到一周后,其机体肠道菌群的组成和免疫系统活化就会发生改变。

 

研究结果表明,肠道微生物组是在早期获得的并且随后是非常稳定的观点有点过于简单化,许多不同的事情总是在干扰肠道微生物组。

 

人类肠道中的微生物经常经历不同浓度的溶解物质,而诸如Miralax之类的便秘缓解剂通过将更多的水带入肠道中而发挥作用,也因此会对驻留在肠道中的微生物造成渗透压休克。

 

研究人员在6天的时间里将Miralax添加到已接受人类肠道微生物定植的无菌小鼠和携带着正常小鼠肠道微生物的小鼠喝的水中,这会导致这些小鼠腹泻。

 

这些研究人员发现在接受这种处理之前、期间和之后,这些小鼠的肠道微生物群落组成差异很大。

 

比如,一种高度丰富的微生物家族S24-7几乎是温血动物肠道所独有的,而且当这两组小鼠摄入这种泻药仅三天后,S24-7似乎就已灭绝了,而且在这种处理结束后并没有得到恢复。

 

微生物家族S24-7的成员发酵碳水化合物并占将近一半的小鼠肠道微生物组。

 

随后研究人员分析了泻药对整个小鼠的影响,结果表明,在小鼠出现腹泻时,保护肠内膜免受它的内含物损害的粘液层变薄,但在泻药移除两周后完全恢复,位于肠道内膜的细胞在泻药处理期间也会改变形状,但是在几天后也会恢复正常。


 

Cell:脊髓损伤治疗取得重大进展!利用小分子化合物重新激活脊髓回路

Bo Chen, Yi Li, Bin Yu et al. Reactivation of Dormant Relay Pathways in Injured Spinal Cord by KCC2 Manipulations. Cell, July 19, 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.06.005

 

大多数脊髓损伤患者从损伤部位以下都瘫痪掉,即便脊髓并没有被完全切断也是如此。为什么脊髓中保持完好的部分不能继续发挥作用?

 

2018年7月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自中美的科学家们对脊髓中的神经回路为何保持抑制状态提出了新的认识,研究者还证实,当全身给药时,一种小分子化合物能够激活瘫痪的小鼠中的这些神经回路,从而恢复它们的行走能力。

 

文章中,研究者发现,一种被称作CLP290的化合物表现出最强的效果,让瘫痪小鼠在治疗四至五周后能够恢复行走能力。

 

肌电图记录显示瘫痪小鼠中两组相关的后肢肌肉活跃地运动。在停止治疗长达两周后,这些小鼠的行走分数仍然高于对照组。

 

通过使用CLP290或遗传技术恢复KCC2表达,这些抑制性神经元能够再次接收来自大脑的抑制性信号,因此它们更少地放电。

 

这些研究人员发现,这会使脊髓回路转向激发,从而使得它对来自大脑的输入信号更加敏感。

 

这就产生了让因脊髓损伤而失去功能的脊髓回路复活的效果。

 

如今研究人员正在研究其它的KCC2激动剂化合物。他们认为这些药物或能与硬膜外电刺激相结合,从而最大限度地提高患者在遭受脊髓损伤后的功能。

 

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图片来源:thelastamericanvagabond.com

 

Cell:首次揭示大脑血清素系统至少由两组血清素能神经元亚群组成

Jing Ren, Drew Friedmann, Jing Xiong et al. Anatomically Defined and Functionally Distinct Dorsal Raphe Serotonin Sub-systems. Cell,23 August 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.07.043

 

化学信使分子血清素与从情绪到运动调节等机体活动相关。但迄今为止,人们还远未明确血清素对哺乳动物大脑的影响;而有些科学家发现,血清素能促进快乐,另外一些研究者却发现,血清素在增加焦虑的同时会抑制运动。

 

2018年8月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自美国斯坦福大学的研究人员重点对脑干中的中缝背核区域进行了研究,该区域含有哺乳动物大脑中最大密度的都通过释放血清素传递信号的神经元(大约9000个)。

 

文章中,研究者构建出了脑干中致密的血清素释放神经元到它们影响的多个前脑区域的神经投射的视觉图谱,这种图谱揭示出在中缝背核中至少存在着两组不同的血清素能神经元,它们与大脑中的皮层和皮层下区域相连。

 

随后这些研究人员还证实这两组血清素能神经元对刺激作出不同的反应。

 

比如,当小鼠接受到喝糖水之类的奖励时,这两组血清素能神经元都会放电,但是它们对轻度的足部电击等惩罚作出相反的反应。

 

相关研究结果表明,大脑的血清素系统不是由同质的神经元群组成,而是由许多协同发挥作用的神经元亚群组成。

 

 

Cell:癌症免疫疗法重大进展!揭示MHC-II在其中的重要作用

Rachel Marty, Wesley Kurt Thompson, Rany M. Salem et al. Evolutionary Pressure against MHC Class II Binding Cancer Mutations. Cell,20 September 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.08.048.

 

2018年9月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自美国加州大学的科学家们利用生物信息学方法发现了CD4+ T细胞的结合伴侣—MHC-II分子,其可能对新生肿瘤的影响要大于MHC-I,MHC-I是CD8+ T细胞的一种众所周知的结合伴侣。

 

相关研究发现可能有助于人们改进癌症免疫疗法并预测哪些患者将会作出更好的反应。

 

研究者表示,MHC-II比MHC-I更复杂,而且迄今为止研究MHC-II的工具还不够复杂。

 

但是随着这个领域不断取得进展,他们希望看到科学家们和临床医生在开发个人化癌症免疫疗法时将MHC-I和MHC-II数据考虑在内,同时相关的研究结果可能有助于确定为什么有些人会对免疫疗法作出反应而其他人却没有。

 

更重要的是,未来临床医生有朝一日能够在患者接受免疫治疗之前利用MHC-I和-II数据来预测这些患者作出的反应,从而让不作出反应的患者不会因无效的治疗而遭受潜在的副作用。

 

 

Cell双重磅:益生菌或许不像人们想象中那么有益

Niv Zmora, Gili Zilberman-Schapira, Jotham Suez, et al. Personalized Gut Mucosal Colonization Resistance to Empiric Probiotics Is Associated with Unique Host and Microbiome Features. Cell, 2018; 174 (6): 1388 DOI: 10.1016/j.cell.2018.08.041

Jotham Suez, Niv Zmora, Gili Zilberman-Schapira, et al. Post-Antibiotic Gut Mucosal Microbiome Reconstitution Is Impaired by Probiotics and Improved by Autologous FMT. Cell, 2018; 174 (6): 1406 DOI: 10.1016/j.cell.2018.08.047

 

从巧克力、腌菜、洗手液,再到婴儿配方奶粉,我们在很多东西中都能发现益生菌的存在,而且人们常常会购买很多益生菌补充剂来帮助增强消化道的健康。

 

2018年9月,刊登在国际杂志Cell上的两篇研究报告中,研究人员发现,传说中的益生菌或许并没有我们想象中那么有效。

 

在第一项研究中,研究者发现,益生菌能够在某些人群的机体肠道中成功定植,称之为“持续存在者”(persisters),而在其他人群中,作为“抵抗者”(resisters)的肠道微生物组却会将驱逐出去。

 

此外,这种持续和抵抗模式能够帮助确定在既定的个体机体中,益生菌的使用是否会影响其机体天然的微生物组和机体的基因表达,研究人员还能够通过检测机体的基准微生物组水平以及肠道基因表达的特性来帮助预测个体是“持续存在者”还是“抵抗者”。

 

在第二项研究中,研究人员质疑是否患者摄入益生菌后能够帮助中和抗生素的效应,因为他们经常被告知在患者接受抗生素疗法后需要再重新植入肠道菌群,随后研究人员招募了21名志愿者,他们将志愿者随机分为三组。

 

第一组为“观察并等待”组,研究者让这些参与者机体的微生物组自行恢复,而第二组参与者摄入第一项研究中所使用的相同益生菌,第三组参与者则利用自体粪便微生物组移植策略进行治疗,即在其接受抗生素疗法之前收集粪便,以此作为疗法进行治疗。

 

相关研究结果或为我们理解益生菌对机体是否有益提供了新的视角,其实在很多情况下益生菌似乎都是无效的,我们应该根据不同个体机体的具体情况来选择是否适用于利用益生菌来改善其机体健康。

 

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图片来源:theconversation.com

 

 


Cell:揭示肠道菌群产生的咪唑丙酸导致2型糖尿病机制

Ara Koh, Antonio Molinaro, Marcus Stahlman et al. Microbially Produced Imidazole Propionate Impairs Insulin Signaling through mTORC1. Cell,25 October 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.09.055

 

2018年10月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自瑞典哥德堡大学的科学家们通过研究证实,肠道菌群能够影响细胞对胰岛素作出反应的方式,从而导致2型糖尿病的发生。

 

研究者表示,初治的2型糖尿病患者机体的肠道菌群与组氨酸的不同代谢有关,其中组氨酸主要来源于饮食,其随后会导致咪唑丙酸的形成,而咪唑丙酸会破坏细胞对胰岛素作出反应的能力。

 

因此,降低细菌产生的咪唑丙酸的水平有望治疗2型糖尿病;但咪唑丙酸并不导致所有的2型糖尿病。

 

但研究者提出的一种可行的假设是一部分2型糖尿病患者可能受益于通过改变他们的饮食或改变他们的肠道菌群来降低这种物质的水平

 

研究结果表明,肠道菌群与饮食之间的这种相互作用对我们了解代谢在健康和疾病中的作用非常重要。

 

而且来自不同个体机体的肠道细菌会产生完全不同的物质,这些物质可能在体内具有非常特殊的作用。

 


Cell:二甲双胍抵抗糖尿病发生的新型作用机制

Bram Stynen,Diala Abd-Rabbo,Jacqueline Kowarzyk, et al.Changes of cell biochemical states are revealed in protein homomeric complex dynamics. Cell, 25 October 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.09.050

 

2018年10月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自加拿大和英国的研究人员揭示了二甲双胍如何协助细胞更好地摄取和使用葡萄糖,相关研究或解释了二甲双胍在预防包括癌症在内的多种慢性疾病中存在的其它潜在益处。

 

文章中,研究人员使用一种新方法来同时探测细胞中的所有生化过程如何对一种药物的存在作出反应,结果发现,二甲双胍对细胞中的铁分布具有全局影响,导致重要的生化过程发生变化。

 

后期研究人员还需要进一步开展细胞和动物研究,来确定二甲双胍的铁缺乏模拟效果对葡萄糖代谢的重要性,以及如何更好地利用这种机制来改善糖尿病患者的治疗。


 

Cell:膳食纤维可能对机体健康有害 或会诱发肝癌

Vishal Singh,Beng San Yeoh,Benoit Chassaing, et al. Dysregulated Microbial Fermentation of Soluble Fiber Induces Cholestatic Liver Cancer. Cell (2018). DOI: 10.1016/j.cell.2018.09.004

 

2018年10月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自乔治亚州立大学和托雷多大学的科学家们通过研究发现,在加工食品中添加高度精炼的纤维(细纤维)或会对人类健康产生负面影响,比如促进肝癌发生等。

 

越来越多的研究证据表明,深入富含纤维的天然食物对机体健康有益。

 

如今许多注重健康的消费者也开始意识到他们的饮食中缺乏这种纤维,因此食品工业中常常会利用高度精炼的可溶性纤维来丰富食品,比如添加菊粉等。

 

随后研究人员想通过研究来检测是否富含精炼菊粉的食物能够帮助抵御小鼠出现肥胖相关的并发症,尽管诸如含有菊粉的饮食能够帮助抵御肥胖,但某些小鼠却会出现黄疸等症状,而且6个月后,很多摄入含有菊粉饮食的小鼠都患上了肝癌。

 

文章中,研究人员所使用的菊粉来自于菊苣根(chicory root),其并不是我们日常所吃的食物,此外,在纤维的提取和加工过程中,其会经历一系列化学作用。

 

研究者指出,患肝癌的小鼠机体之前经历过生态失衡的表现,即其肠道菌群发生了改变,而肠道菌群在肝癌发生上扮演着关键角色。

 

后期研究人员还需要进行更为深入的研究来观察纯化饮食(含精致纤维的饮食)对人类机体健康的影响,尤其是肝脏健康。

 

最后研究者Benoit Chassaing博士说道,本文研究中我们发现,普遍认为对机体健康有益的可溶性纤维或许对机体有害,甚至还会诱发诸如肝癌等严重疾病。

 

然而我们并不是宣扬这种纤维是不好的,相反我们的研究结果强调,利用纤维来强化加工食品或许会对肠道菌群产生不利影响,从而可能引发肝癌。


 

Cell:构建出人类免疫细胞图谱,可确定遗传变异对基因表达的影响

Benjamin J. Schmiedel, Divya Singh, Ariel Madrigal et al. Impact of Genetic Polymorphisms on Human Immune Cell Gene Expression. Cell,15 November 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.10.022

 

比较任何两个人的DNA,你会发现他们的遗传密码中的数百万个位点存在着不同。

 

2018年11月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自美国的科学家们分享了大量数据,这些数据对于破译这种自然遗传变异如何影响免疫系统保护我们健康的能力至关重要。

 

为了确定遗传变异对免疫系统的影响,研究人员构建了15种类型免疫细胞的基因活性谱,其中这15种类型的免疫细胞发表着在91名健康供者中每个人的血液中发现的最为丰富的细胞类型。

 

他们的研究结果揭示了遗传变异对免疫系统中基因活性的深远影响。对12000多个基因而言,天然存在的遗传变异与某些细胞类型中基因活性的显著差异相关。

 

随后研究人员对1500多个样本进行了测序和分析,并对得出的数据进行筛选,研究人员发现了免疫系统的一些特征。

 

比如,他们发现,特定类型的免疫细胞中的基因活性在男性和女性之间存在显著差异,比如在一种细胞类型中,遗传变异通常会影响附近基因的表达,因此,这些独特差异在使用全血时可能不会发现。


 

Cell:科学家破解皮肤衰老难题!成纤维细胞失去身份特征或是罪魁祸首

Marion Claudia Salzer, Atefeh Lafzi, Antoni Berenguer Llergo, et al. Identity Noise and Adipogenic Traits Characterize Dermal Fibroblast Aging. Cell, 2018; DOI: 10.1016/j.cell.2018.10.012

 

随着年龄增长,机体的组织会失去功能,并在受到损伤后失去再生的能力。

 

2018年11月,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自巴塞罗那生物医学研究院等机构的科学家们通过研究解释了皮肤成纤维细胞是如何衰老的。

 

本文研究揭示了机体衰老所影响的细胞和分子通路,这样研究人员就有望通过操控这些通路来减缓甚至逆转皮肤的衰老过程。

 

皮肤成纤维细胞对于胶原蛋白和其它组成真皮的蛋白的产生非常关键,同时其对于保护皮肤屏障的功能以及修复皮肤损伤也很重要。

 

随着机体年龄的增长,真皮就会失去产生胶原蛋白的能力,而且其修复伤口的能力也会明显被损伤。

 

研究者说道,老年人常常会面对这些问题,因为其机体皮肤并不能正常愈合,而且屏障功能也会下降,这就会增加皮肤感染和机体系统性感染的风险。

 

通过进行单细胞分析,研究者证实在老年动物机体中发现了皮肤成纤维细胞身份的缺失,利用复杂的计算机工具,研究者发现,相比年轻的成纤维细胞而言,老化的成纤维细胞会表现出不太明确的分子构象,类似于新生动物机体中未定义的细胞状态一样。

 

尽管本文研究只是一项基础性研究,但研究者指出,本文研究结果或许在机体美容方面有着多方面的应用价值,比如抗衰老的皮肤疗法,但更重要的是,其还具有一些治疗性的应用,帮助衰老的皮肤快速形成疤痕组织,并且在机体损伤后帮助快速修复伤口。