2022-3-23|一周科研精选|中国团队恢复干细胞全能性

1.Nature所有生物都会释放甲烷

16年前，马克斯·普朗克的研究人员发现，在存在氧(有氧)的情况下，植物会释放甲烷。然而，最初的结果受到了质疑，因为甲烷的生成无法用当时现有的植物知识来解释。当研究人员观察到真菌、藻类和蓝藻(以前的蓝绿藻)也在有氧条件下形成甲烷时，酶的活动被认为是原因。然而，研究人员从未在这些生物体中发现相应的酶。现在，由Frank Keppler和Ilka Bischofs领导的科学家合作表明，一种酶对甲烷的形成可能不是必需的，因为这个过程也可以通过纯化学机制发生。由活性氧物种引发的甲烷形成最有可能发生在所有生物体中，科学家们在30多个模型生物中验证了活性氧物种驱动甲烷的形成，包括细菌、古菌、酵母、植物细胞和人类细胞系。

Methane formation driven by reactive oxygen species across all living organisms

2.Nature利用活细胞疗法对抗肠道炎症

肝脏产生的胆汁酸在帮助吸收我们摄入的食物方面起着至关重要的作用，这一点早已为人所知。

根据哈佛医学院（Harvard Medical School）的一系列新研究，这些脂肪和维生素溶解物质在肠道免疫和炎症中也起着重要作用，因为它们调节与一系列炎症性肠道疾病（如溃疡性结肠炎和克罗恩病）相关的关键免疫细胞的活动。恢复这些化合物或产生它们的细菌的存在，为治疗以这些缺陷为特征的一系列炎症性疾病提供了一种可能的治疗途径。

Human gut bacteria produce ΤΗ17-modulating bile acid metabolites

3.Nature单细胞技术助力获得人类体外诱导全能干细胞

中国科学院和深圳华大生命科学研究院等多家机构的研究者，通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞，这是目前全球在体外培养的“最年轻”的人类细胞，是继科学家成功诱导出人类多能干细胞后，再生医学领域的又一颠覆性突破。相关研究成果于北京时间3月22日凌晨在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上发表。

研究者们开发了一种非转基因、快速且可控的“鸡尾酒”细胞重编程方法，能够将人的多能干细胞转化为全能性的8细胞期胚胎样细胞，即相当于受精卵发育3天状态的全能干细胞。该成果将助力实现未来人体器官的体外再生，对解决器官短缺，异体和异种移植排斥反应等问题，有着重大的意义。

Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage

4.Nature新基因组尺度筛选平台，以编程免疫系统

FDA批准的首个基因疗法是活的药物:从癌症患者身上提取的免疫细胞，设计成靶向肿瘤细胞。然而，对于许多患者来说，这些先进的治疗方法并不能带来持久的缓解。现在，纽约基因组中心(New York Genome Center)和纽约大学(New York University)的科学家们开发了一个基因筛选平台，以识别能够增强免疫细胞的基因，使它们更持久，并提高它们根除肿瘤细胞的能力。研究人员在《自然》(Nature)杂志上描述了合成基因程序的发现，该程序深刻地重组了一种名为T细胞的特殊免疫细胞，使它们更有效地发现和抗击癌细胞。

他们开发的新方法——Oversite seq——允许研究人员测试不同修饰基因对T细胞状态的影响，包括每个基因的表达、细胞表面的蛋白质以及每个细胞表达的独特T细胞受体（克隆型）。Oversite seq为研究人员提供了每个修饰基因如何增强T细胞活性的详细图片，并在一个单细胞实验中对所有排名靠前的基因进行了增强。

A genome-scale screen for synthetic drivers of T cell proliferation

5.Nature癌细胞“篡改”密码子

一个国际研究团队发现，一些癌细胞能够通过进行密码子重新分配来弥补色氨酸的损失，从而产生苯丙氨酸“替代物”（他们创造了一个词来描述参与其工作的肽）。在发表在《Nature》杂志上的论文中，该组织描述了他们如何通过基因工程改造癌细胞来帮助识别色氨酸到苯丙氨酸密码子的重新分配，以及他们在这样做时遇到的惊喜。

研究人员的这一发现源于他们对癌细胞进行基因工程，使其编码产生荧光蛋白。这些细胞中的DNA含有三个核苷酸序列（密码子），通常作为色氨酸处理的一部分。研究人员惊讶地发现，尽管色氨酸含量非常低，但这些细胞仍然能够合成所需的蛋白质。仔细观察发现，癌细胞之所以能够做到这一点，是因为它们将通常在这一过程中使用的氨基酸换成了不同的种类。这种氨基酸的交换促使细胞的tRNA识别密码子中的元素，即使它们不是色氨酸中的元素，从而与苯丙氨酸替代物结合，产生所需的蛋白质。研究人员还指出，氨基酸序列发生了改变，这可能会影响其功能和结构。

Immune cells alter genetic decoding in cancer

6.Science与铜有关的细胞死亡

从细菌、真菌到植物和动物，铜都是生命的基本元素。在人类体内，它与酶结合，帮助血凝块、激素成熟和细胞处理能量。但是过多的铜会杀死细胞——现在科学家们已经找到了其中的原因。

麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所的研究人员发现了一种由铜引起的细胞死亡的新形式。研究小组发现铜与特定的蛋白质结合，导致它们形成有害的团块，并干扰其他必需蛋白质的功能。细胞进入毒性应激状态并最终死亡。

通过揭示这一过程的关键组成部分，研究还确定了哪些细胞对铜诱导的死亡特别脆弱。这些发现可以帮助研究人员更好地了解铜调控失调的疾病，甚至可以为新的癌症治疗方法的发展提供信息。

Copper induces cell death by targeting lipoylated TCA cycle proteins

7.Cell新CRISPR成像技术揭示了控制肿瘤免疫的基因

西奈山的科学家已经开发出一种新技术，使他们能够在规模和分辨率上将特定的基因与复杂的肿瘤特征联系起来，这在以前是不可能的。这一结果可能会为靶向抗癌药物带来新的方法。

这项技术被称为Perturb-map，它使用一种新的基因条形码系统来标记具有不同基因修饰的癌细胞，并对组织内的癌细胞和邻近的非癌细胞成像。根据发表在3月份《Cell》杂志上的研究，使用这种方法，研究人员能够识别控制肺部肿瘤生长、免疫成分甚至免疫治疗反应的特定基因。

Spatial CRISPR genomics identifies regulators of the tumor microenvironment