Science杂志最受关注的文章（10月）

　　

生物通报道：美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办，是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论，许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的，比如艾滋病与人类免疫缺陷病毒之间的关系，标志性基因组研究成果等。Science杂志近期下载量最多的文章包括：

Early AIDS virus may have ridden Africa's rails
Jon Cohen

20世纪非洲的繁忙运输网络及医疗和性行为的改变是推助HIV-1病毒株引起全球AIDS大流行性传播的某些因素。尽管科学家们已经知道M组HIV-1病毒是从黑猩猩传给人的，但他们一直争论究竟是在非洲大陆的什么地方发生了这一情况，以及驱动M组病毒——而非其它的如O组等病毒亚组——引起全球性传染的因素究竟是什么。

为了帮助阐释AIDS的早期历史，Nuno Faria等人分析了来自一个主要的HIV序列数据库的M组HIV-1的序列；通过将这些分析与空间和流行病学数据相结合，他们能够证明，M组HIV-1大流行源自在1920年代初的金沙萨——如今是刚果民主共和国的首都。研究人员的数据提示，该病毒的蔓延迅速，因为金沙萨是用于如象牙和野味交易等商业活动的一个与农村和城市地区相连的运输网枢纽。在1920至1960年间，源自HIV的M组及O组的感染数类似，但在1960年后，O组的感染仍然局限于西-中部非洲，而M组病毒的感染则增加了三倍，并扩大了其地域。数个因素造成了这一快速的扩张；首先，随着欧洲殖民列强所建立的非洲城市的成长，它们吸引了大群的男性劳力来经营港口和铁路网络。这种情况破坏了这些地方的传统价值，增加了性滥交，并导致了商业化性行业的增加。在诊所给性工作者所做的未经消毒的注射加剧了这一问题，帮助了M组病毒的传播。了解在什么情况下这些病毒会散播或能帮助预防血源性病原体——如丙型肝炎病毒等——所引起的其它疾病的爆发。

Epigenetic programming of monocyte-to-macrophage differentiation and trained innate immunity
Sadia Saeed, Jessica Quintin, Hindrik H. D. Kerstens, Nagesha A. Rao, Ali Aghajanirefah, Filomena Matarese, Shih-Chin Cheng, Jacqueline Ratter, Kim Berentsen, Martijn A. van der Ent, Nilofar Sharifi, Eva M. Janssen-Megens, Menno Ter Huurne, Amit Mandoli, Tom van Schaik, Aylwin Ng, Frances Burden, Kate Downes, Mattia Frontini, Vinod Kumar, Evangelos J. Giamarellos-Bourboulis, Willem H. Ouwehand, Jos W. M. van der Meer, Leo A. B. Joosten, Cisca Wijmenga, Joost H. A. Martens, Ramnik J. Xavier, Colin Logie, Mihai G. Netea, Hendrik G. Stunnenberg

这是同系列的三篇文章之一，相关文章解析了表观遗传效应，如何影响血细胞发育成为免疫系统中众多组成元件的分子机制，这些研究均属于欧盟BLUEPRINT项目内容。

研究人员发现了表观遗传调控对血细胞分化的影响，尤其是单核细胞如何发育成为巨噬细胞的过程，后者的作用是消化细胞内的残留碎片。研究人员还分析了具有不同免疫学功能的巨噬细胞，证明表观遗传变化将会导致这些免疫细胞发生不同的命运改变。

Spatial and temporal diversity in genomic instability processes defines lung cancer evolution
Elza C. de Bruin, Nicholas McGranahan, Richard Mitter, Max Salm, David C. Wedge, Lucy Yates, Mariam Jamal-Hanjani, Seema Shafi, Nirupa Murugaesu, Andrew J. Rowan, Eva Gronroos, Madiha A. Muhammad, Stuart Horswell, Marco Gerlinger, Ignacio Varela, David Jones, John Marshall, Thierry Voet, Peter Van Loo, Doris M. Rassl, Robert C. Rintoul, Sam M. Janes, Siow-Ming Lee, Martin Forster, Tanya Ahmad, David Lawrence, Mary Falzon, Arrigo Capitanio, Timothy T. Harkins, Clarence C. Lee, Warren Tom, Enock Teefe, Shann-Ching Chen, Sharmin Begum, Adam Rabinowitz, Benjamin Phillimore, Bradley Spencer-Dene, Gordon Stamp, Zoltan Szallasi, Nik Matthews, Aengus Stewart, Peter Campbell, Charles Swanton

来自英国癌症研究院(Cancer Research UK)的科学家们发现，肺癌可以潜伏达20多年，然后突然转变为侵袭性的疾病形式。

该研究小组针对7位患者开展了肺癌研究，其中包括吸烟者、已戒烟者和从不吸烟者。他们发现在第一次的遗传错误导致癌症后，其可以存在多年而不被发现，直到有新的其他的错误触发癌症快速地生长。

在此扩增过程中，不同的遗传错误激增出现在肿瘤的不同区域。每个不同的区域沿着不同的路径演化，这意味着肿瘤的各个部分在遗传上都是独特的。

这项研究强调了需要一些更好的方法更早地检测出这一疾病。三分之二的肺癌患者在确诊时已进入疾病的晚期，此时治疗不大可能取得成功。

Intratumor heterogeneity in localized lung adenocarcinomas delineated by multiregion sequencing
Jianjun Zhang, Junya Fujimoto, Jianhua Zhang, David C. Wedge, Xingzhi Song, Jiexin Zhang, Sahil Seth, Chi-Wan Chow, Yu Cao, Curtis Gumbs, Kathryn A. Gold, Neda Kalhor, Latasha Little, Harshad Mahadeshwar, Cesar Moran, Alexei Protopopov, Huandong Sun, Jiabin Tang, Xifeng Wu, Yuanqing Ye, William N. William, J. Jack Lee, John V. Heymach, Waun Ki Hong, Stephen Swisher, Ignacio I. Wistuba, P. Andrew Futreal

在局限性肺癌中一些已知的癌症驱动基因组畸变似乎一致存在于整个肿瘤之中，对肿瘤的某一区域进行单次活检就有可能鉴别出其中的大多数畸变。

由德克萨斯大学MD安德森癌症中心的科学家们领导的这项研究，解决了科学家们称之为基因组异质性的这一挑战。基因组异质性是指存在许多不同的变异驱动了肿瘤的形成、生长和进展，其有可能导致治疗选择和潜在效力复杂化。

2012年一项具有里程碑意义的肾细胞癌研究发现，大多数促癌变异并不存在于这些肿瘤的所有区域中，因此对一个区域进行活检并不能很好地描绘出在某个肿瘤发病中起重要作用的癌基因。

这表明单次活检，以适当的深度对其测序，或许能够提供有关这组肺癌已知癌基因突变的大量信息。

Brain's GPS finds top honor
Emily Underwood

2014年诺贝尔生理/医学奖已经公布，共有三位科学家荣获此项殊荣，他们分别是John O’Keefe，May-Britt Moser和Edvard Moser.

诺贝尔奖评选委员会在声明中介绍道，“我们如何知道我们身处何方？我们怎么找到从一个地方到另一个地方的路径？我们如何存储这些信息，从而能够在下一次立即找到这条路？”三位获奖科学家的研究为我们解答了这些疑问。尽管三位科学家研究所处的时空并不相同，但是他们的研究都和大脑定位系统的细胞有关，揭示了大脑中的“GPS”定位和导航系统是如何工作的。

Casting inorganic structures with DNA molds
Wei Sun, Etienne Boulais, Yera Hakobyan, Wei Li Wang, Amy Guan, Mark Bathe, Peng Yin

自哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究人员，展示了一种新方法利用自然的构件DNA作为模具生成了限定形状和大小的3 D金属纳米颗粒。

能够以金银为材料，用模子制造出具有精确设计3D形状的无机纳米颗粒是一个重大的突破，其有潜力推动激光技术、显微镜、太阳能电池、电子学、环境测试、疾病检测等领域的发展。

这篇论文的研究结果描述了DNA纳米技术以及无机纳米粒子合成方面取得的一个重大进展。这是第一次采用一种常规策略制造出了用户指定3D形状，大小不到25纳米，具有高精度（小于5纳米）的无机纳米颗粒。一张纸大约是10万纳米厚度。

这一3D无机纳米颗粒首先是采用计算机设计软件构思并精心设计而成。利用这一软件，研究人员设计出了由线性DNA序列构建而成、具有理想大小和形状的三维“框架”，DNA序列以一种可预测的方式吸引并结合彼此。

Conformational dynamics of single HIV-1 envelope trimers on the surface of native virions
James B. Munro, Jason Gorman, Xiaochu Ma, Zhou Zhou, James Arthos, Dennis R. Burton, Wayne C. Koff, Joel R. Courter, Amos B. Smith, Peter D. Kwong, Scott C. Blanchard, Walther Mothes

一种新的成像技术揭示了HIV用来感染细胞的蛋白是如何改变形状的，这些结果可能为用药物及疫苗来攻击这种致命病毒提供新的方法。HIV包膜蛋白Env会改变其形状并采纳数种不同的构型，这是它在病毒及宿主细胞膜融合之前需要完成的步骤。通过改变其形状，它也能躲避抗体--这一现象促成了HIV的治疗困难。科学家们对导致进入宿主细胞的Env的改变形状的活性非常感兴趣。他们能够获取处于不同构象的Env的静态图像，但无法获得动态图像，而能看到后者是有帮助的。

James Munro等在此用一种特别的过去还没有用于这一蛋白——单分子FRET —— 的显微镜技术对Env中的动态变化做到了可视化。他们显示，在进入宿主细胞前，该蛋白在3种不同的形状之间来回变化。研究人员专注于当两种HIV-1分离株——一种对抗体敏感，另一种对抗体有抵抗性——与其它分子结合时这些形状是如何改变的。这两种分离株通常占据着所谓的基态构型，但在某抗体存在时，对药物敏感的分离株会转变至某种中间或开放构型并会在该构型上停留更长时间，而该构型是该分离株与细胞融合并感染细胞所必需采纳的构型；然而，这一构型在耐抗体分离株中被遮蔽，也许这可以解释其对抗体治疗具有抵抗的能力。Munro等人希望了解广谱中和抗体（bNAbs）——它们对HIV-1分离株更为有效——是否是通过将HIV-1 Env锁定在基态而发挥作用的。在有bNAbs时，Env采纳的确实是基态形状。这解释了为什么广谱中和抗体——它们被发现存在于少数AIDS患者体内——可提供对抗该疾病的保护性。

H3K27me and PRC2 transmit a memory of repression across generations and during development
Laura J. Gaydos, Wenchao Wang, Susan Strome

来自加州大学圣克鲁兹分校的科学家们在一项研究中揭示了表观遗传记忆跨代遗传以及在发育过程中在细胞间传递的机制。

这项研究将焦点放在了一种得到充分研究的表观遗传修饰——组蛋白H3甲基化上。众所周知，组蛋白H3上的一个特定氨基酸（第27位的赖氨酸）甲基化可以关闭或“抑制”基因，这种表观遗传标记存在于从人类到微小线虫所有的多细胞动物中。

这一实验室构建出了携带一种突变的线虫，这种突变除去了负责生成这一甲基化标记的酶，然后他们将这些线虫与正常的线虫交配。利用荧光标记，他们能够在显微镜下追踪从卵细胞和精子到受精后分裂的胚胎细胞中标记和未标记染色体的命运。突变卵细胞与正常精子受精生成的胚胎有6条甲基化的染色体（来自于精子）和6条无标记的染色体（来自卵子）。

GABA/glutamate co-release controls habenula output and is modified by antidepressant treatment
Steven J. Shabel, Christophe D. Proulx, Joaquin Piriz, Roberto Malinow

我们的大脑中有一个区域负责处理人类体验为“失望沮丧”的感觉和情感信息。来自加州大学圣地亚哥医学院的研究人员确定了这一区域的一个控制机制。发现了当情绪低落时有可能的神经化学解药。

由于人们认为患有抑郁症的人比其他人能够更强烈地存储负面经历，研究结果不仅可以了解为什么具有某种大脑化学反应的人更容易抑郁，对于认识如何治疗抑郁症也具有重要的意义。

具体说来，在一些啮齿类动物实验中，加州大学圣地亚哥医学院的研究人员利用包括光遗传学等各种技术发现，通向丘脑之上一个称作为外侧系带（lateral habenula, LHb）的小区域的神经元,分泌了一种常见的兴奋性神经递质谷氨酸和对立的异质性神经递质GABA。

Pyrimidoindole derivatives are agonists of human hematopoietic stem cell self-renewal
Iman Fares, Jalila Chagraoui, Yves Gareau, Stephane Gingras, Rejean Ruel, Nadine Mayotte, Elizabeth Csaszar, David J. H. F. Knapp, Paul Miller, Mor Ngom, Suzan Imren, Denis-Claude Roy, Kori L. Watts, Hans-Peter Kiem, Robert Herrington, Norman N. Iscove, R. Keith Humphries, Connie J. Eaves, Sandra Cohen, Anne Marinier, Peter W. Zandstra, Guy Sauvageau

研究人员已经确立了一种似乎能扩大脐带血中干细胞数目的分子。造血干细胞（HSCs）——它能制造每一种血细胞——可在身体的数个地方被发现，其中包括骨髓。移植HSCs代表了一种对如血癌或骨髓癌等血液相关性疾病的治疗，但成功的HSC移植需要有一个免疫学上兼容的供体，但有30-40%的需要进行移植术的病人缺乏这样的供体。脐带血–即在分娩后留在胎盘和脐带中的血–是HSCs的一个来源。不幸的是，在脐带血中的少量HSCs限制了这一资源在人类移植治疗方案中的广泛应用。

如今，在对5000多种化合物进行筛选之后，Iman Fares及其同事发现了一族小分子，它们能在体外扩展能够持续再生所有成熟血细胞的人类脐带血细胞的数量。这些分子可快速启动并维持HSC产出的功能在小鼠中得到了验证，这种功能会在长达6个月中一直存在。研究人员说，被确定的分子之一叫做UM171，它的特性可让它成为一种在人类HSC移植术中增强其功效的潜在候选物质。

（生物通：万纹）