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发布日期: Jun 1, 2020
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2020年5月Cell期刊不得不看的亮点研究 - Cell报道专区

2020年5月31日讯/生物谷BIOON/---2020年5月份即将结束了,5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:重大进展!我国科学家发现14种可强效中和SARS-CoV-2的人类抗体 doi:10.1016/j.cell.2020.05.025 在一项新的研究中,来自北京大学、首都医科大学、军事医学科学院、中国医学科学院和北京丹序药业有限公司的研究人员通过高通量单细胞测序,成功地从恢复期血浆中鉴定出多种针对新型冠状病毒SARS-CoV-2---导致呼吸道疾病COVID-19的致病病毒---的高强效中和抗体。由人体免疫系统产生的中和抗体可以有效防止病毒感染细胞。来自动物研究的新结果显示,他们发现的这些中和抗体为COVID-19提供了一种潜在的治疗方法,以及短期预防手段。这标志着抵抗COVID-19疫情的一个重要里程碑。 图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.05.025。 相关研究结果于2020年5月17日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Potent neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 identified by high-throughput single-cell sequencing of convalescent patients' B cells”。论文通讯作者为北京大学北京未来基因诊断高精尖创新中心主任谢晓亮、中国医学科学院实验动物研究所所长秦川、首都医科大学附属北京佑安医院副院长金荣华和军事医学科学院微生物流行病研究所病毒室主任秦成峰。2.Cell:首次详细分析对SARS-CoV-2的免疫反应,预示着COVID-19疫苗开发前景良好 doi:10.1016/j.cell.2020.05.015 世界各地的科学家们正在争先恐后地开发一种防止COVID-19感染的疫苗,而在这样的疫苗问世之前,流行病学家们也在努力预测新型冠状病毒大流行病将如何发展。然而,这两种努力都面临着尚未解决的不确定性,即免疫系统是否能够对SARS-CoV-2产生实质性和持久性的反应,以及暴露于在人类中传播的导致普通感冒的冠状病毒(下称感冒冠状病毒)是否能提供任何一种保护性免疫反应。 在一项新的研究中,美国拉霍亚免疫学研究所的Alessandro Sette博士及其团队和Shane Crotty博士及其团队合作开始填补了巨大的知识空白,为疫苗开发人员提供好消息,并且首次提供细胞免疫学数据以帮助指导社会距离建议。相关研究结果于2020年5月14日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Targets of T cell responses to SARS-CoV-2 coronavirus in humans with COVID-19 disease and unexposed individuals”。 这项新研究记录了一组20名从COVID-19中康复过来的成年人对SARS-CoV-2展现出强劲的抗病毒免疫反应。这些研究结果表明,人体的免疫系统能够以多种方式识别SARS-CoV-2,从而消除了人们对该病毒可能逃避正在研制的有效疫苗的担忧。3.Cell:新研究揭示神秘的巨病毒感染细胞机制 doi:10.1016/j.cell.2020.04.032 在一项新的研究中,来自美国密歇根州立大学、巴西里约热内卢联邦大学和米纳斯吉拉斯联邦大学的研究人员揭示了神秘而又迷人的巨病毒以及它们感染细胞的过程的关键方面。在前沿成像技术的帮助下,他们建立了一个可靠的研究巨病毒的模型,并首次确定了多种负责协调巨病毒感染的关键蛋白。相关研究结果于2020年5月8日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Structural and Proteomic Characterization of the Initiation of Giant Virus Infection”。 巨病毒在尺寸上大于300纳米,可以存活数千年。相比之下,导致普通感冒的鼻病毒大约是30纳米。 图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.04.032。 在研究过程中,需要解决几个障碍。Parent说,“巨病毒由于其尺寸庞大,很难成像观察。”为了解决这个问题,Parent实验室的研究生Jason Schrad开发了一种模拟感染阶段的新方法。利用密歇根州立大学的新型低温电镜(cryo-EM)和扫描电子显微镜,Parent团队让各种巨病毒物种接受了一系列苛刻的化学和环境处理,旨在模拟巨病毒在感染过程中可能经历的条件。Parent说,“cryo-EM使得我们能够在原子水平上研究病毒和蛋白结构,并捕捉到它们的作用过程。使用这项技术非常重要,密歇根州立大学的新型显微镜为校园内的研究打开了新的大门。” 这些研究结果显示,有三种环境条件成功诱导了星门的打开:低pH值、高温和高盐。更重要的是,每个条件都诱导了不同的感染阶段。 4.Cell重磅!生酮饮食改变肠道微生物群和肠道免疫系统! doi:10.1016/j.cell.2020.04.027 在生酮饮食中,碳水化合物的消耗显着减少,以迫使身体改变新陈代谢,以脂肪分子而不是碳水化合物作为主要能量来源--产生酮体作为副产品--这一转变的支持者声称有许多健康益处。 "我对这个问题感兴趣,因为我们之前的研究表明,在老鼠身上,高脂饮食可以诱导肠道微生物的变化,促进新陈代谢和其他疾病,而生酮饮食中的脂肪含量更高,它已经被提议作为一种预防甚至治疗疾病的饮食。"UCSF贝尼奥夫微生物医学中心成员、陈扎克伯格Biohub研究员、免疫生物学和微生物学副教授Peter Turnbaugh博士说道。"我们决定探索这个令人困惑的区别。" 在他们于2020年5月20日发表在Cell杂志上的新研究中,Turnbaugh及其同事与非营利组织营养科学计划(Nutrition Science Initiative)合作,招募了17名成年超重或肥胖的非糖尿病男性患者,让他们在代谢病房里住院两个月,在那里,他们的饮食和运动水平被仔细监控和控制。 该研究的亮点包括:生酮饮食改变肠道微生物群的方式不同于高脂肪饮食;生酮饮食导致的肠道微生物的部分变化是通过宿主体内酮体的产生来驱动的;β-羟基丁酸选择性地抑制双歧杆菌生长;与维生素D相关的肠道微生物群降低了肠道Th17细胞的水平。5.Cell:通过宿主-病毒感染谱揭秘COVID-19重症患者的免疫病理特征 doi:10.1016/j.cell.2020.05.006 研究人员介绍了病毒追踪(Viral-Track),这是一种计算方法,它可以对未映射的scRNA-seq数据进行全局扫描,以寻找病毒RNA的存在,从而实现对受感染细胞和旁观者细胞的转录细胞排序。 研究人员证明了病毒追踪系统地检测来自多种感染模型的病毒的敏感性和特异性,包括以无监督的方式检测乙型肝炎病毒。通过对COVID-19重症和轻症患者的支气管灌洗液样本进行病毒追踪,研究人员发现病毒对重症患者免疫系统的影响明显大于轻症患者。此外,研究人员还在使用病毒追踪的过程中意外地检测到人类偏肺病毒的联合感染,主要存在于I型干扰素信号通路中受损的单核细胞中。 总的来说,研究人员开发的这种病毒追踪技术为病毒感染和病理机制的解剖提供了强有力的技术支持,揭示了不同症状病人之间的免疫学特征,有望为不同症状病人的个性化给药治疗提供参考建议。6.Cell:训练免疫——降低SARS-CoV-2易感性的有效方法! doi:10.1016/j.cell.2020.04.042 COVID-19病理生理学的一个重要组成部分是炎症反应的失调,近日来自拉德堡德大学和波恩大学等单位的研究人员从这个角度,描述了这些过程的概述,并提出了一个基于在高危人群中诱导训练免疫的宿主导向治疗的基本原理。关于SARS-CoV-2感染,有几个非常重要的问题需要紧急处理。 首先,应共同努力,以破译详细的病理生理学的疾病。虽然在这一阶段与其他严重呼吸道病毒感染(如流感)有一些相似之处,这有助于我们提出第一批免疫调节剂进行测试(如anakinra或tocilizumab),但也有重要的区别,很可能涉及其他途径。 图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.04.042。 其次,详细了解疾病的病理生理学将最终导致更好的设计新的训练免疫方法,需要大量的研究来证明临床相关的益处,并确定具有最高医疗获益的人群。 最后,在一些国家已经开始进行临床试验,测试卡介苗预防COVID-19的能力。然而,卡介苗可能不是唯一具有这种积极的异种作用的疫苗:新的重组肺结核疫苗如VPM1002、12或其他疫苗如麻疹疫苗和OPV可能具有类似的作用,也被考虑用于临床试验。这种使用训练免疫的接种方法即使成功,也只能在有限的时间内提供部分保护。因此,训练免疫虽然有用,但它只是通向开发针对SARS-CoV-2的特定疫苗的桥梁,而SARS-CoV-2是控制大流行的最重要工具。 然而,训练免疫增强宿主防御,即使有效,持续的时间也可能有限,可能有助于减少感染的传播在第一阶段的大流行,是打击新兴病原体迅速蔓延的一个重要的工具。7.Cell:揭秘维持机体组织生长的分子机制 doi:10.1016/j.cell.2020.03.015 在成年人机体组织中,组织和器官中的细胞数量保持不变,任何由细胞分裂所产生的新细胞都需要由其它细胞的损失来补偿,相比之下,在出生后机体的生长过程中,当维持组织功能的同时,机体会产生过量的细胞来保证组织扩张所需,目前研究人员并不清楚确保机体从出生到成年过程中维持机体组织生长的分子机制。 近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自布鲁塞尔自由大学等机构的科学家们就通过研究揭示了介导出生后机体皮肤组织扩张的分子机制,研究人员通过结合谱系追踪、细胞增殖动力学、单细胞转录组学和数学建模等多学科方法,揭示了出生后机体组织扩张的原则和机制。 通过对出生后皮肤扩张进行形态学分析研究,并结合遗传谱系追踪克隆分析等技术,研究人员发现,小鼠尾部的皮肤从出生到达到成年尺寸过程中扩张了15倍,同时研究者还记录了在出生后机体发育过程中多种单一发育的祖细胞的行为特征。对细胞增殖的测定提示,在出生后的生长过程中,细胞分裂会随着时间延续不断减少;研究者Sophie Dekoninck说道,我们非常惊讶地发现,组织的生长会通过不断获得新细胞来实现,而这些细胞是通过在细胞丢失的及出生进行自我复制来产生的,而且在出生后的机体发育阶段,其还会通过逐渐降低细胞分裂速率来实现。8.Cell:揭秘机体细胞对压力产生反应的分子机制! doi:10.1016/j.cell.2020.03.049 细胞经常会暴露在可能危及生命的压力环境中,比如高温或毒素,幸运的是,我们机体的细胞是一种拥有强大反应程序的压力管理“大师”,其会停止生长并产生压力保护性因子,同时还会形成压力颗粒等大型结构。近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自德累斯顿工业大学等机构的科学家们通过研究揭示了 这些神秘结构是如何装配和溶解的,以及其是如何被转变成为在诸如肌萎缩侧索硬化症(ALS)等神经变性疾病中观察到的病理学状态的。 研究者Titus Franzmann博士解释道,ALS患者通常会遭受肌无力和瘫痪等,而含有压力颗粒的运动神经元会缓慢退化,并诱发运动功能的进行性缺失,因此我们就需要深入理解压力颗粒的复杂生物学特性,从而帮助涉及并开发出治疗性策略来中和ALS所产生的损伤性效应,但机体细胞的复杂环境或许就阻碍了科学家们研究的步伐。 为了能够系统性地测试研究者关于压力颗粒装配和诱发分子改变的病理学特征等假设,研究人员利用携带纯化组分的体外系统设计出了一种受控的环境,这就能够帮助他们在检测管中再现压力颗粒的产生过程,研究者观察到,压力颗粒能够逐步组装,并展现出其动力学背后的关键因子特征。Jordina Guillén-Boixet博士表示,压力颗粒拥有一种复杂的结构,尽管如此,其形成仍然主要依赖于名为G3BP的RNA结合蛋白的行为,G3BP蛋白会经历一种关键性的结构改变,即在非压力状况下,G3BP会采用一种并不会允许压力颗粒装配的压缩状态,但当处于压力状态下时,RNA分子与G3BP结合后就会促进多种相互作用,进而促进动态化压力颗粒的装配,压力颗粒从动态化向非动态化状态的转变或许是由压力延长所引起的,这种转变会诱发运动神经元的死亡,这也就是研究者在ALS患者机体中观察到的病理学表现。9.Cell突破:新型药物打开癌细胞关闭的“刹车”以摧毁癌细胞! doi:10.1016/j.ajhg.2020.03.013 由密歇根大学Rogel癌症中心和凯斯综合癌症中心领导的一组科学家已经确定了一个药物化合物可以激活一个关键的刹车机制阻止许多类型癌症的失控增长的结合位点。作者说,这一发现标志着朝着开发一种潜在的新型抗癌药物迈出了关键的一步,这种药物可以增强一个普遍的肿瘤抑制蛋白家族的活性。这项研究结果发表在Cell上。 图片来源;Cell。 凯斯西储大学药理学和生物化学副教授、凯斯综合癌症中心成员、该研究共同通讯作者Derek Taylor 博士表示:"我们使用低温电子显微镜来获得我们工具分子DT-061与PP2A结合的三维图像。这让我们第一次精确地看到蛋白质的不同部分是如何被这种化合物结合在一起并稳定下来的。我们现在可以利用这些信息来开发化合物,从而达到预期的轮廓、特异性和效力,并有可能转化为临床应用。" 研究人员建议将这类分子称为SMAPs,即PP2A的小分子激活剂。除了癌症,PP2A还在许多其他疾病中失调,包括心血管和神经退行性疾病。研究人员乐观地认为,这些发现也可能为开发治疗心力衰竭和阿尔茨海默病等疾病的新药提供机会。10.Cell突破:揭示肥胖导致胰腺导管腺癌的生物学机制——内分泌-外分泌信号的驱动! doi:10.1016/j.cell.2020.03.06210 近日,耶鲁大学医学院遗传学系、癌症生物学研究所的Mandar Deepak Muzumdar教授领导的一项研究表明内分泌-外分泌信号驱动与肥胖相关的胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC),相关研究成果发表在Cell杂志上,题为"Endocrine-Exocrine Signaling Drives Obesity-Associated Pancreatic Ductal Adenocarcinoma"。 这项研究强调了以下的结论:1)肥胖可加速小鼠致癌性Kras驱动的胰腺导管肿瘤的发生;2)遗传或饮食减肥可以阻止胰腺癌的进展;3)肥胖与胰岛中肠促胰酶肽表达异常有关;4)胰岛细胞中肠促胰酶肽过表达促进胰腺导管癌的发展。 肥胖是胰腺导管腺癌的一个可改变的主要危险因素,但是肥胖是如何以及何时导致PDAC进展的还不清楚。为了揭开其中的秘密,Katherine Minjee Chung等人在Muzumdar教授的领导下,利用自体小鼠模型,证明了肥胖在早期PDAC进展中的因果和可逆作用,表明肥胖显着地增强了肿瘤的发生,而遗传或饮食诱导的体重减轻阻止了癌症的发展。(生物谷 Bioon.com).