《Nature》6月最受关注的五篇论文

　　

英国著名杂志《Nature》周刊是世界上最早的国际性科技期刊，自从1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众，让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。近期《Nature》下载论文最多的十篇文章（2018年5月13日 ～ 2018年6月12日）：

肠道菌群对肠脑轴的关键影响

肠-脑轴线（gut–brain axis）是消化道和中枢神经系统的生物化学信号，会影响包括从大脑发育到神经疾病进展的所有事件，5月16日发表在Nature杂志上的一项最新成果表明，多发性硬化症（MS）也会受到作用于大脑细胞的肠道内共生微生物的影响。

小鼠疾病模型显示来自消化道细菌的代谢产物改变了大脑中小胶质细胞免疫细胞的行为，反过来又能调节星形胶质细胞的活性促进或预防炎症。

研究人员还在体外和患者样本中证明MS患者存在类似的肠-脑连接，这表明肠道微生物和接受其信号的细胞未来也许能作为这种疾病治疗的靶标。

弗吉尼亚大学的神经科学家Jonathan Kipnis（未参加这项研究）说：“这篇论文的美妙之处在于它提出了一个解释事件发生过程的非常详细的机制。”Kipnis先前的研究将微生物组和小鼠体内MS的发展联系起来，他说，但“我们从未理解肠道与大脑之间的交流方式。”

70多种人类神经元编程代码

Scripps研究所的科学家们发现了一种被称为“神经元食谱（neuronal cookbook）的新方法”，它将使皮肤细胞转化成不同类型的神经元。今天，《Nature》报道了这项研究，为自闭症、精神分裂症、成瘾和阿尔兹海默症等常见脑部疾病打开一扇全新的大门。

“大脑极其复杂，里面有成千上万种不同类型的细胞，每种细胞参与不同疾病，”文章通讯作者、Scripps研究员Kristin Baldwin博士说。“现在脑疾病治疗面临的严峻问题是我们不能正确地再生特定类型的脑细胞。现在，我们已经发现了75种新方法可以快速和重复地利用皮肤细胞构建不同神经元，我认为，它将极大拓展神经疾病的可治范围。”

文章一作Rachel Tsunemoto博士曾在之前的研究中发现，使用两种转录因子一次只能获取非常特定的神经元。于是，她和实验室其他成员设计并测试了一大批双转录因子代码集合，同时鉴定皮肤细胞转化为神经元的核心特征，如形状和电兴奋性，以创建简化和扩展神经细胞再生的编码工具箱。

最新CRISPR技术突破：一次分析数百个基因组突变

遗传学家一直在利用包括从家鼠到单细胞酿酒酵母在内的多个模式动物，研究调控人类发育与生理的基本生物过程，以及这些生物过程在各种疾病中出现的变化。

因为调控人体这些生物过程的基因在其它物种中具有类似的功能，而且模式生物体中的基因可以随意在实验室中突变和删除，所以这一概念是成立的。但是迄今为止，即使在易于操作的酵母中，基因也必须是一次删除一个，而且这会在基因组中留下一些不需要的序列修饰。

来自哈佛大学Wyss研究所的George Church领导的一个研究组提出了一个新的基于CRISPR-Cas9的技术方法，可以解决这两个问题。

具体来说，研究人员利用酵母开发了一种高通量方法，能够在单个酵母细胞中同时精确改变数百种不同基因或者某个基因的多个特征，效率达到80％至100％，这能帮助研究人员从群体中筛选出显示特定行为的细胞，并确定启动或抑制它们的基因改变。

第一次看到人类胚胎最早的细胞命运决定

决定一个细胞命运的因素是什么？这个问题正如人的命运一样，依然是一个谜。为什么人类胚胎中的一个干细胞会分化成神经元而不是肌肉细胞？另一个细胞为什么构建的是软骨而不是心脏组织？

洛克菲勒大学的一个研究团队在Ali H. Brivanlou的指导下完成了一项最新发现，揭示了细胞命运决定的分子环路。这一研究成果为研究人类发育最早阶段奠定了新的平台，将可能为各种疾病带来新的治疗方法。

我们知道，胚胎干细胞可以分化成人体任何特化的细胞类型：比如骨骼和脑，肺和肝脏。

而且在两栖类和鱼类胚胎中发现的特殊细胞群在塑造早期发育结构中起着执行作用。这些被称为“组织者”的细胞群能发出分子信号，引导其他细胞以特定的方式生长和发育。当一个组织者从一个胚胎移植到另一个胚胎时，它会刺激它的新主体产生次级脊柱和中枢神经系统，并形成脊髓和大脑。

然而，由于伦理条款的约束，限制了对人类胚胎的实验，目前科学家们尚不清楚人体内是否也存在类似的组织者。

为了研究这一可能性，Brivanlou和他的团队展开了一系列人造人类胚胎的实验：他们在人类胚胎干细胞培育生长大约一毫米的细小细胞群。尽管与自然界的对应物相差甚远，但这些人造模拟物含有许多存在于真正人类胚胎中的细胞和组织，可以用作真实事物的实验替身。

此前的研究表明，三种不同的信号传导途径能驱动动物（如小鼠和青蛙）的早期胚胎发育。Brivanlou等人激活了培养皿中的人造人胚胎中的这些通路，发现相同的分子信号也可以诱导人类细胞的发育。当以正确的顺序给予这些信号时，人造胚胎甚至能产生了它们自己的组织者。

(生物通)