2022/4/6 9:47:16 阅读：221 发布者：chichi77
第262期
一
新型多孔纳米颗粒可引导干细胞形成骨骼
据物理学家组织网报道，美国德克萨斯农工大学研究人员开发出一种新型的水稳定二维共价有机框架（COF）纳米颗粒，可以引导人类间充质干细胞分化为骨细胞，促进骨骼再生，有望在再生医学领域“大显身手”。相关研究已发表于《高级保健材料杂志》。
最新研究负责人、生物医学工程系副教授阿希列什·佳哈瓦解释说，二维COF多孔有机聚合物因其结晶性、有序可调的多孔结构等备受关注，但COF难以加工成纳米材料，且稳定性差，限制了其在再生医学和药物输送方面的应用，需要新方法让这些COF保持足够稳定，同时保持其生物相容性。
鉴于此，在本研究中，佳哈瓦团队通过将COF与两亲性聚合物——同时含有疏水性和亲水性成分的大分子结合，增强了COF纳米颗粒的水稳定性，使这些纳米颗粒能够应用于生物医学。
研究人员发现，即使在较高浓度下，二维COF也不会影响细胞的活力和数量激增。此外，这些二维COF拥有生物活性，可以引导干细胞生成骨细胞。初步研究表明，这些纳米颗粒的形状和大小会影响其生物活性，但需要开展更多深入研究。
团队利用其拥多孔的特性来递送药物，实验证明，他们能够将一种名为地塞米松的骨诱导药物装载到COF的多孔结构中，以进一步促进骨骼的生成。这些纳米颗粒可以延长药物被递送到人类间充质干细胞（通常用于骨再生）的时间，药物的持续释放增强了干细胞向骨系的分化，由此促进了骨骼再生。
团队认为，这项研究对未来生物材料的设计非常重要，可以为组织再生和药物递送应用提供指导，他们计划接下来在患者身上评估这种纳米技术。
作者：刘霞 来源：科技日报
二
我国科学家精确绘制小鼠全脑“导航地图”
《自然-神经科学》期刊近日在线发表了一项中国科学家关于小鼠大脑高分辨率神经联接图谱的研究，这在国际介观图谱领域率先重构了小鼠前额叶皮层6357个单神经元全脑投射图谱，建立了国际上最大的小鼠单神经元投射图谱数据库。
该篇题为《小鼠前额叶单神经元投射图谱》的研究论文，由多团队合作完成，不仅为深入研究高级认知功能的神经机制奠定了结构基础，也为研究全脑介观神经联结图谱提供了重要的技术支撑。
“绘制高分辨率大脑联接图谱，有助于阐明大脑工作原理，是世界各国打造全球脑科学中心的重要基础。”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室研究员严军介绍道。神经元是大脑信息处理最基本的组成单元，类型丰富多样，其轴突就像森林中的藤蔓一样，盘根错节、纵横交错。神经元通过轴突将信号长程投射到不同脑区，就像高铁系统，对大脑中的信息交流起着至关重要的作用，拥有不同投射模式的神经元往往参与不同的脑功能。
以往，研究人员利用群体神经元示踪技术，对小鼠皮层神经元的全脑投射进行了广泛研究，发现皮层投射神经元可以分为端脑内侧束神经元、锥体束神经元和皮层丘脑神经元。然而，近年研究表明，在这些传统的神经元类型中还存在着更复杂、功能分工更精细的神经元亚型。系统地绘制大脑单神经元水平的投射图谱，有助于发现新的神经元亚型和脑网络的联接规则，从而更系统全面地揭示大脑的工作原理。
此次研究在国际介观图谱领域，率先重构了小鼠前额叶皮层6357个单神经元全脑投射图谱，建立了国际上最大的小鼠单神经元投射图谱数据库；同时还首次发现小鼠前额叶皮层中存在64类神经元投射亚型，揭示了其空间分布规律，阐明了前额叶内部模块化的联接网络和等级结构、神经元转录组亚型与投射亚型的对应关系，从而揭示了前额叶皮层内部连接和外部投射的规律，并提出了前额叶皮层可能的工作模型。
“在我看来，这项研究为神经科学界提供了不可估量的宝贵资源。”《自然-神经科学》杂志审稿人评价称，这项研究是一项工程和技术上的奇迹，它重构了小鼠前额叶皮层中超过6000个单神经元分辨率的轴突数据。该数据不仅揭示了前额叶神经元令人惊叹的多样性，而且通过对它们的分析，为神经环路潜在的组织原则提供了基础。
作者：赵竹青 来源：人民网
三
推翻诺贝尔奖理论？
细胞修复DNA损伤新机制揭示
近日，发表在《自然》和《自然·通讯》上的两项新研究，为细胞如何持续修复其DNA中的受损部分提供了一幅全新的图景，引发对DNA修复领域的一些基本理论的重新思考。
由美国纽约大学-格罗斯曼医学院研究人员领导的这项工作围绕DNA分子展开。DNA分子很容易受到细胞新陈代谢、毒素和紫外线的破坏。由于DNA受损可能导致有害的DNA突变和死亡，因此细胞进化出了DNA修复机制。然而，该领域的一个重大的悬而未决的问题是，这些细胞如何在未损坏的DNA的“广阔领域”中快速搜索并找到罕见的损伤区域。
过去的研究已经发现，一种重要的搜索机制——转录偶联修复（TCR）依赖于RNA聚合酶，这是一种沿着DNA链向下运动的大型蛋白质机器（复合体），它在将指令转录成RNA分子时读取DNA“字母”的密码，然后RNA分子指导蛋白质的构建。然而，研究人员表示，此前被广泛接受的观点，甚至包括获得2015年诺贝尔化学奖的研究，都误解了TCR机制。
此前研究认为，TCR在修复中发挥的作用相对较小，因为它依赖于一个假定的TCR因子，该因子对DNA修复只有微小的贡献。而全基因组修复（GGR），被认为扫描和修复了大部分DNA而不依赖于转录。这两个过程都被认为为核苷酸切除修复（NER）奠定了基础。
然而，两项新研究一致认为，基于对活大肠杆菌细胞DNA修复的首创多阶段分析，大多数NER是与RNA聚合酶偶联，后者扫描整个细菌遗传密码以寻找损伤区域。
发表于《自然》杂志上的研究发现，RNA聚合酶是组装整个NER复合体的支架，也是DNA损伤的主要传感器。结果表明，NER的主要酶UvrA和UvrB不能自行定位大多数病变，而是通过RNA聚合酶传递给它们。
第二项发表于《自然·通讯》杂志的研究则表明，蛋白质Rho可发出信号，告诉RNA聚合酶停止读取全基因信息。实验表明，细菌的细胞抑制了蛋白质Rho的活动，这意味着停止信号减弱，因此RNA聚合酶会继续读取，并将修复酶传递到整个基因组中遇到的DNA损伤的地方。
《自然》杂志研究报告的第一作者、努德勒实验室博士后学者比诺德·巴拉蒂博士说，根据新发现推测，包括人类细胞在内的真核生物也在全基因范围内使用RNA聚合酶进行有效的修复。未来，研究团队计划确认是否存在适用于全基因的TCR，如果得到证实，将探索未来是否可以安全地促进修复DNA损伤，从而对抗衰老或疾病。
作者：张佳欣 来源：科技日报
四
癌症修复机制或是潜在药物靶点
虽然针对特定基因或疾病途径的癌症疗法可延长生命，但当癌细胞的“小储库”在治疗、生长和扩散中存活时，可能导致高度耐药的肿瘤。杜克大学-癌症研究所研究人员在《科学·转化医学》杂志发表的一项研究中表示，他们在寻找延长靶向治疗生存益处的方法时，发现了一种潜在的新策略，可破坏癌细胞在治疗后使用的修复机制，从而削弱它们的再生能力。
杜克大学-药理学和癌症生物学系副教授、资深作者克里斯·伍德博士说：“人们亟须找出使靶向治疗效果更好、更持久的方法，这项研究为目前正在研究的药物提供了一种潜在的策略。”
团队发现，靶向治疗会导致存活下来的癌细胞DNA链断裂。这些DNA断裂的有效修复对于肿瘤细胞的存活至关重要，并且依赖于一种称为共济失调毛细血管扩张症突变（ATM）酶的分子。
伍德表示：“我们惊讶地发现，这些存活的癌细胞经常激活ATM通路。这一发现引出了下一个问题：我们能否破坏修复过程？”
研究人员使用了目前正在研究的ATM抑制剂，答案是肯定的。他们在小鼠模型和实验室培养物中对非小细胞肺癌进行了测试，发现ATM激酶抑制剂与靶向治疗相结合，可以根除残留的癌细胞，从而使癌症得到更持久的缓解。
在现实案例中，与缺乏这种ATM突变的患者相比，某些携带ATM突变的肺癌患者在靶向治疗后的生存期更长。
“总而言之，这些发现为ATM抑制剂与现有靶向疗法的机制整合奠定了基础。”伍德说。
作者：张梦然 来源：科技日报
五
让诊断不再需要活检
高速3D显微镜可实时观察活组织细胞
美国哥伦比亚大学工程团队开发了一种技术，可实现活体内的实时成像并取代传统的活检。近日，《自然·生物医学工程》上发表的一篇论文中，研究人员描述了一种高速3D显微镜MediSCAPE，其能捕获组织结构的图像，以指导外科医生定位肿瘤及其边界，而无需活体取样分析病理结果。
哥伦比亚大学-生物医学工程和放射学教授、该研究的资深作者伊丽莎白·希尔曼称，活检需要从体内切取小块组织，然后用简单的显微镜观察，因此可能需要几天时间才能得到诊断结果。
希尔曼团队希望能直接捕获组织图像而不用切出样本。这种技术可以让医生实时反馈他们正在查看的组织类型，无需长时间等待，这将让医生就如何最好地切除肿瘤并确保没有留下任何东西做出明智的决定。此外，对于珍贵的组织，如大脑、脊髓、神经、眼睛和面部等，切取组织还可能错过重要的疾病区域。
希尔曼一直在开发用于神经科学研究的新型显微镜，这些显微镜可非常快速地捕捉活体样本的3D图像。此次，该团队通过观察小鼠肾脏对他们的显微镜进行了测试，观察到的结构很像标准组织学所得到的结构。最重要的是，过程中并没有添加任何染料，研究人员看到的一切都是组织中的自然荧光，而这些荧光通常太弱而无法看到。
即使研究人员以足够快的速度进行整体3D成像，实时漫游，扫描组织的不同区域，MediSCAPE也能非常高效地显示出这些微弱的信号。研究人员甚至可将获得的体积拼接在一起，并将数据转化为组织的大型3D展示，这样病理学家就可像一整盒组织学幻灯片一样使用它。
该团队展示了MediSCAPE在广泛应用中的强大功能，从分析小鼠胰腺癌到对人体移植器官（如肾脏）的非破坏性快速评估。
通过对体内的活组织进行成像，可获得比无生命的活检样本更多的信息。他们发现，实际上可看到通过组织的血流，并看到缺血和再灌注的细胞水平效应（切断肾脏的血液供应，然后让它回流）。团队的最后一个关键步骤是将希尔曼实验室中标准SCAPE显微镜的大尺寸缩小为适合手术室并可供外科医生在人体中使用的系统。
作者：张梦然 来源：科技日报
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