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《Cell》盘点2015最佳论文,中科院成果入选

生物通2019-05-16 13:32:14

Cell杂志最近推出特刊“Best of 2015”,在下载和点击量的基础上盘点了去年最受关注的一系列文章(包括SnapShot、综述和论文),涵盖了生物学各个领域的研究热点。值得注意的是,中科院植物研究所种康研究组的水稻研究入选了年度最佳论文。


SOX17 Is a Critical Specifier of Human Primordial Germ Cell Fate


Weizmann科学研究所和剑桥大学的研究小组实现了一项创举:他们在实验室中成功逆转了人类细胞的时钟,首次从多能干细胞获得了精子和卵子的“始祖”——原始生殖细胞(PGC)。


在胚胎发育的最初几个星期,胚胎干细胞会分化为原始生殖细胞。几年前,日本研究人员用小鼠iPS细胞生成了原始生殖细胞。但生成人类原始生殖细胞的尝试一直没有取得成功。为此,研究团队将实验重点放在了人类iPS细胞和小鼠胚胎干细胞发育的区别上。他们发现,Sox17基因是生成人原始生殖细胞的关键调控子,这一机制不存在于小鼠体内。


Early Divergent Strains of Yersinia pestis in Eurasia 5,000 Years Ago


鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis)是鼠疫的病原体,历史上曾引起导致数百万人死亡的疫情。不过,这种细菌的起源一直存在争议。哥本哈根大学的研究团队在距今2,800-5000年前的人类牙齿中发现了鼠疫耶尔森氏菌,并对其进行了基因组测序。研究显示,鼠疫耶尔森氏菌在青铜时代的欧亚大陆很常见,这些古老菌株是所有Y. pestis的共同祖先。研究人员还鉴定了Y. pestis发生遗传学改变的时间顺序,这些改变增强了Y. pestis的毒力并最终导致黑死病出现。


Personalized Nutrition by Prediction of Glycemic Responses


血糖水平与糖尿病、肥胖症等健康问题有着密切的联系。Weizmann科学研究所的研究团队对800人进行了持续一周的血糖监控。研究显示,人们对相同食物的血糖应答差异很大,健康饮食应当是因人而异的。研究人员将血液参数、饮食习惯、人体测量、体力活动和肠道菌群整合起来,准确预测了个体对特定食物的餐后血糖应答。研究指出,个性化饮食将能有效控制餐后血糖和相关的代谢疾病。


Variation in the Human Immune System Is Largely Driven by Non-Heritable Influences


免疫系统是人体对疾病的主要防御机制。斯坦福大学医学院的这项研究显示,人类免疫状态主要取决于环境而不是遗传,上了年纪的人尤其如此。


研究人员比较了同卵双胞胎和异卵双胞胎,分析了他们血液中免疫成分的水平和活性。在四分之三的检测项目中,非遗传影响(比如细菌或毒素接触史、疫苗接种、饮食和口腔卫生)完全盖过了遗传因素。对于老年同卵双胞胎(六十岁以上)来说,环境影响的这种优势更为显著。


Saturated Reconstruction of a Volume of Neocortex


哈佛大学的科学家们开发了一种新的成像工具,可以像望远镜探索太空那样来探索大脑。这种自动化技术能够检测纳米分辨率的神经组织,全面重建小鼠大脑的一部分新皮层,包括所有细胞对象(轴突、树突、神经胶质细胞)和许多亚细胞组分(突触、突触囊泡、脊、突触后致密物、线粒体等)。


Genome-wide CRISPR Screen in a Mouse Model of Tumor Growth and Metastasis


遗传筛选可以帮助人们鉴定不同表型背后的基因。Broad研究所和麻省理工的研究团队首次使用CRISPR-Cas9基因编辑技术,在癌症动物模型中进行了全基因组范围的功能缺失筛选,揭示了与肿瘤生长和转移有关的一些基因。这项研究的通讯作者张锋(Feng Zhang)博士是著名的CRISPR技术先驱。他是麻省理工学院脑与认知科学助理教授、McGovern 脑研究所和Broad研究所核心成员,曾荣获美国生物医学大奖:瓦利基金青年研究家奖(Vallee Foundation Young Investigator Award),奖金25万美元。


A 3D Map of the Human Genome at Kilobase Resolution Reveals Principles of Chromatin Looping


同样的纸能折成各种各样的东西,比如起重机、昆虫等等。人类机体也面临着类似的问题,每个细胞的基因组都是一样的,但细胞需要执行不同的功能,比如免疫细胞负责抵御感染、视锥细胞感知光线、心肌细胞得不停的搏动。


Baylor医学院、Rice大学、Broad研究所和哈佛大学的科学家们在Cell杂志上发表了自己五年来获得的成果,用空前详细的图谱展示了人类基因组在细胞核内的全部折叠方式,首次列出了整个人类基因组上形成的环(loop)。研究表明,细胞可以将基因组折叠成各种不同的形态,进而调节自己的功能。


COLD1 Confers Chilling Tolerance in Rice


水稻起源于热带和亚热带地区,对低温胁迫非常敏感,尤其是苗期和孕穗期,这限制了其种植的地理位置。人工驯化和选择使粳稻种植延伸到年积温较低的寒区地带。中国科学院植物研究所种康研究组与中国水稻研究所及其他合作者合作,发现了水稻感受低温的重要QTL基因COLD1及其人工驯化选择的SNP赋予粳稻耐寒性的新机制。


Prospective Derivation of a Living Organoid Biobank of Colorectal Cancer Patients


迄今为止,人们主要还是在培养皿或是小鼠模型中开展抗癌药物筛查。类器官比细胞系更接近人类肿瘤,比小鼠模型节省时间和资源,是很有吸引力的折中策略。


这项研究描述了从癌症患者衍生出的肿瘤和正常类器官。研究显示,肿瘤类器官可以很好地体现癌症主要特征。这些3D类器官很适合用于高通量药物筛选,揭示与药物敏感性有关的遗传学改变。源自患者的类器官也有助于实现个性化的癌症治疗。


Selective Elimination of Mitochondrial Mutations in the Germline by Genome Editing


线粒体是细胞的能量工厂,对于细胞的正常功能非常重要。线粒体疾病是mtDNA突变造成的一种母系遗传病,目前还没有可以治愈这种疾病的方法。Salk研究所的科学家们首次成功利用基因组编辑技术,阻止小鼠母亲将mtDNA突变传递给自己的后代。研究还表明,靶向线粒体的限制性内切酶(mito-TALEN)可以减少卵母细胞中的人类突变mtDNA。这项研究为阻止人类线粒体疾病的跨代遗传提供了一条新的途径。


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