重磅学术期刊封面论文一周盘点(9.10)
2018/9/10 7:30:00 学术经纬

    

    


     药明康德/报道

     《Science》:有蹄类动物如何确定迁徙路径

    

     图片来源:相关论文

     大型有蹄类动物的长途迁徙可能跨越大陆。科学家们一直非常好奇这些动物是怎么知道什么时候开始迁徙?在长途迁徙中又如何确定该去哪里?他们推测有蹄类动物能够学习不同季节饲料的分布并且将这种知识通过文化传播交给下一代。但是没有实验结果来证明他们的猜想。怀俄明大学的研究人员利用北美大陆几种有蹄类动物的灭绝和重新引入事件对学习在动物迁徙中的作用进行了研究。他们发现重新引入的大角羊和麋鹿最初不会像灭绝前的种群一样迁徙。但是几十年之后,重新建立起来的种群对环境中的植被了解更为深入,它们变得更倾向于迁徙。这项研究表明,学习和文化传播是有蹄类动物迁徙演变的主要机制。

     相关论文:Jesmer et al., (2018). Is ungulate migration culturally transmitted? Evidence of social learning from translocated animals. Science, https://doi.org/10.1126/science.aat0985

     《Science Translational Medicine》:嗜酸性粒细胞对气道神经支配的影响

    

     哮喘是常见的慢性气道疾病,它的症状包括支气管收缩和不同程度的咳嗽。在嗜酸性粒细胞性哮喘中,气道中的嗜酸性粒细胞会改变神经的功能并且加重疾病症状。但是,嗜酸性粒细胞对气道的神经结构有没有影响还未得到阐明。俄勒冈健康与科学大学的研究人员发现,在从严重嗜酸性粒细胞性哮喘患者身上获取的气道样本中,气道的神经支配密度明显增加。而且,神经支配密度的增加与症状的严重程度存在相关关系。在小鼠模型中,嗜酸性粒细胞能够提高气道的神经支配密度,并且触发支气管收缩和气道高反应性。这项研究表明气道神经支配的重塑是导致嗜酸性粒细胞性哮喘症状加剧的重要机制之一。

     相关论文:Drake et al., (2018). Eosinophils increase airway sensory nerve density in mice and in human asthma. Science Translational Medicine, https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aar8477

     《Science Signaling》:调控中性粒细胞胞外陷阱生成的信号通路

    

     图片来源:相关论文

     中性粒细胞是人体中的先天免疫细胞,它们可以在激活后分泌染色质,生成中性粒细胞胞外陷阱。这对控制细菌感染非常重要。使用透射电子显微镜和流式细胞术,哈佛大学医学院的研究人员发现,用药物激活程序性坏死(necrosis)会导致中性粒细胞胞外陷阱的形成。而抑制RIPK1蛋白激酶活性或敲除程序性坏死效应子MLKL会防止中性粒细胞胞外陷阱的生成,这同时会加剧小鼠中的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染。这项研究表明,程序性坏死是激发中性粒细胞胞外陷阱生成的关键信号通路,它对宿主的免疫反应至关重要。

     相关论文:D’Cruz et al., (2018). The pseudokinase MLKL activates PAD4-dependent NET formation in necroptotic neutrophils. Science Signaling, https://doi.org/10.1126/scisignal.aao1716

     《Cell》:益生菌对人体健康到底有没有好处

    

     图片来源:相关论文[1]

     服用益生菌经常被认为是一种预防疾病和提高生活质量的方式。但是,服用的益生菌能否在肠道扎根繁衍还没有得到确认。本期《Cell》刊登了以色列魏茨曼科学研究所的研究人员发表的两篇科学论文,他们对益生菌在肠道的定植进行了研究。研究人员发现,益生菌能否在人类肠道中定植与每个人肠道中原有的微生物组和宿主特征有紧密关系。益生菌的效果可能会因人而异,因此研究人员认为服用益生菌不太可能对肠道粘膜产生普遍和持续影响。在另一篇科学论文中,研究人员发现使用抗生素会增强益生菌在肠道的定植。但是,益生菌在肠道的定植会导致肠道粘膜中原先存在的微生物组迟迟不能重建。这两项研究表明,益生菌对人类的好处因人而异,研究人员建议,益生菌的服用需要采取个体化疗法的策略,针对每个人的身体和微生物组特征选择合适的服用时机和益生菌的种类。

     相关论文:[1] Zmora, et al., (2018). Personalized Gut Mucosal Colonization Resistance to Empiric Probiotics Is Associated with Unique Host and Microbiome Features. Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.041

     [2] Suez, et al., (2018). Post-Antibiotic Gut Mucosal Microbiome Reconstitution Is Impaired by Probiotics and Improved by Autologous FMT. Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.047

     《PNAS》,RNA聚合酶I停顿在DNA损伤处的结构基础

    

     图片来源:相关论文

     DNA上出现的损伤会危及细胞的生命,因此它们必须受到修复,才能维持基因组的完整性。在转录过程中,RNA聚合酶(RNAPs)能够扫描DNA,发现损伤部位,并且触发DNA修复。在真核细胞中,大多数核糖体RNA的转录由RNA聚合酶I(Pol I)完成。因此,Pol I的功能直接影响到DNA受损后细胞能否生存。西班牙科学研究高级委员会生物研究中心的研究人员使用冷冻电镜技术,对Pol I在紫外线导致的特定DNA损伤部位停顿的结构进行了解析。这项研究揭示了Pol I中导致聚合酶在损伤部位停止的关键氨基酸,有助于揭示细胞应对核糖体DNA损伤的分子机制。

     相关论文:Sanz-Murillo, et al., (2018). Structural basis of RNA polymerase I stalling at UV light-induced DNA damage. PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1802626115

     《Nature》:尼安德特人与丹尼索瓦人混血后代的基因组

    

     图片来源:相关论文

     尼安德特人和丹尼索瓦人是曾经生活在地球上的远古人种。他们曾经在欧亚大陆上共同存在过,但是这两个远古人种之间是否有过交集并没有得到澄清。德国马克斯普朗克进化人类学研究所的研究人员,从西伯利亚阿尔泰山脉洞穴中获得的骨骼碎片中提取DNA,并且对它进行了全基因组测序。他们发现,这位在5万到9万年前就已经去世的少女是尼安德特人母亲和丹尼索瓦人父亲的而后代。这是科学家们第一次找到了这两种远古人种的第一代混血后代。

     相关论文:Slon, et al., (2018). The genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan father. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0455-x

     《Nature Medicine》:人工智能加速医疗诊断

    

     图片来源:相关论文[2]

     人工智能(AI)可以被用于处理医疗图像数据,从而帮助临床诊断。在本期《Nature Medicine》发表的一篇科学论文中,纽约西奈山伊坎医学院的研究人员利用深度学习帮助分析放射图像并对它们进行分流和归类。这一工作流程能够加快诊断诸如中风、脑出血、和脑积水等紧急大脑疾病的速度。在研究人员进行的临床试验中,AI辅助分流放射图像的工作流程能够将诊断时间从几分钟缩减到几秒钟,为治疗患者争取了宝贵的时间。谷歌旗下的DeepMind公司在另一篇科学论文中使用深度学习分析眼部3维扫描数据,并且为患者需要去看哪种医生做出推荐。他们的研究发现该公司的创新学习系统只需要接受14884张扫描图片的训练就能够给出与眼科专家水平相当的建议。

     相关论文:[1] Titano, et al., (2018). Automated deep-neural-network surveillance of cranial images for acute neurologic events. Nature Medicine, https://doi.org/10.1038/s41591-018-0147-y

     [2] De Fauw, et al., (2018). Clinically applicable deep learning for diagnosis and referral in retinal disease. Nature Medicine, https://doi.org/10.1038/s41591-018-0107-6

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