年终盘点2016年Nature杂志重磅

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年终专题系列——Nature杂志重磅研究

时间过得总是很快，年已经步入尾声，迎接我们的将是崭新的年!

在年里三大国际著名杂志Cell、Nature和Science（CNS）依然刊登了很多非常耐人寻味的研究成果，本文中谷君就盘点了年Nature杂志发表的一些突破性的重磅级研究，分享给大家！

Nature：中国首次利用CRISPR–Cas9编辑过的细胞开展人体临床试验

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来自中国成医院的一个研究人员团队首次将利用CRISPR–Cas9进行过基因编辑的细胞注射到一名病人体内。《自然》期刊报道这一注射过程是在年10月28日发生的，而且迄今为止，这名病人表现得“还不错”。

经过基因修饰的细胞之前已被注射到人体内，但是是利用不同的技术实现的。CRISPR-Cas9被认为是一种更加高效的方法。在这项新的努力中，该团队从血液样品中分离出免疫细胞，然后利用CRISPR-Cas9寻找它们中的PD-1蛋白，并且让该蛋白不能发挥功能，而之前的研究已证实这会延缓免疫细胞作出的免疫反应。人们的看法是让这种蛋白失去功能将允许免疫系统更强地抵抗肿瘤生长。这些利用CRISPR-Cas9进行过基因编辑的细胞被放置在一个容器中，在那里，它们在体外培养后能够发生增殖---它们随后经收集后被注射到一名肺癌病人体内，其中这名病人已不能够对任何其他的疗法作出反应。

这种CRISPR-Cas9技术涉及利用一种结合特定DNA序列的向导RNA和一种能够在事先选择的位点上切割DNA链的Cas9酶，从而允许移除DNA链，或者加入新的DNA片段。

Nature：实验性疫苗与免疫刺激剂组合使用有望治疗HIV

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在一项新的研究中，来自美国贝斯以色列女执事医疗中心、沃尔特里德陆军研究院、Janssen疫苗与预防公司（JanssenVaccinesPreventionB.V.）和吉利德科学公司的研究人员证实将一种实验性疫苗与一种先天性免疫刺激剂结合在一起可能有助导致HIV感染者体内的病毒缓解。在动物临床试验中，这种组合降低外周血和淋巴结中的HIV病毒DNA水平，提高病毒抑制和延缓抗逆转录病毒疗法（ART）停用后的病毒反弹。相关研究结果于年11月9日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Ad26/MVATherapeuticVaccinationwithTLR7StimulationinSIV-InfectedRhesusMonkeys”。

论文通信作者、贝斯以色列女执事医疗中心病毒学与疫苗研究中心主任DanBarouch博士说，“我们的研究的目标是鉴定出HIV感染的一种功能性治疗方法，不是根除这种病毒，而是在不需ART的情形下，控制它。当前的ART药物尽管能够拯救生命，但是并不会治愈HIV感染。它们只是抑制它。我们正试着开发策略以便在不需ART治疗的情形下，实现长期病毒抑制。”

通常而言，疫苗通过触发免疫反应来“教导”身体自我清除病毒入侵者。然而，HIV攻击免疫系统细胞。这种病毒杀死绝大多数被感染的免疫细胞，但是在其他的免疫细胞中保持休眠状态。这种休眠的被感染的细胞库是HIV感染当前不能够治愈的主要原因。科学家们认为在ART治疗期间，HIV在这种细胞库中保持休眠状态。Barouch和同事们正在努力开发策略将这种病毒从休眠状态中拉出来以便实现将它们从身体中根除的目标。

Nature：突破！科学家开发出可治疗多种类型癌症的新型化合物

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最近，一项刊登于国际杂志Nature上的研究报告中，来自澳大利亚沃尔特与伊丽莎-霍尔研究所(WalterandElizaHallInstitute)的研究人员通过研究表明，一种特殊的化合物能够有效阻断一种关键蛋白的作用，而这种蛋白对于维持至少四分之一癌症的持续性发展非常关键，相关研究或可帮助研究人员开发新型方法来有效杀灭癌细胞，并且开发治疗诸如急性髓性白血病、淋巴瘤及其多种实体瘤（黑色素瘤等）等癌症的新型疗法。

Servier公司所发现的这种名为S的化合物能够靶向作用BCL2家族蛋白MCL1，该蛋白对于癌细胞的持续性生长非常必要；研究者Lessene指出，抑制MCL1蛋白或可有效靶向作用多种类型的癌症。MCL1蛋白对于很多癌症都非常重要，因为其是一种促生存的蛋白，能够让癌细胞逃过程序性细胞死亡过程，对癌症模型进行的大量研究结果表明，化合物S能够有效地靶向作用依赖MCL1蛋白存活的癌细胞。

Nature：重大突破！科学家发现低氧环境或许会诱发心脏再生！

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正常健康的心肌必须有富含氧气的血液供给，但近日一项刊登于Nature杂志上的研究报告中，来自西南医学中心的研究人员通过研究发现，将小鼠置于极端缺氧的环境中时小鼠也能够进行心肌再生。

文章中，研究者将小鼠生存环境中所呼吸的氧气的比例逐渐降低到7%（相当于珠穆朗玛峰山顶的氧气浓度），当小鼠在低氧环境中生存两周后，其机体的心肌细胞开始发生分裂和生长了，正常情况下在成体哺乳动物中心肌细胞并不能够进行分裂。此前研究者通过研究发现，新生哺乳动物的心脏有能力再生，这就类似于皮肤在损伤后能够自我修复一样，但随着动物年龄增长，在接下来的数周内，动物机体的心肌再生能力就会失去，也就是说心肌细胞必须“沐浴”在心脏种的富氧环境中。

Nature：突破！科学家鉴别出新型的抗癌靶点

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近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自美国西奈山伊坎医学院(IcahnSchoolofMedicine)的研究人员通过研究鉴别出了一种关键蛋白，该蛋白或可作为一种新型靶点来帮助开发新型癌症疗法，这种名为Ras激酶抑制剂（KSR）的蛋白质是一种特殊的拟酶，其决定细胞是否生长、分裂或者死亡的细胞内信号传输过程中扮演着重要的作用，研究者指出，靶向作用KSR对于临床疗法的开发具有一定意义，其或许能够改善很多恶性癌症患者的预后，比如肺癌和胰腺癌等。

Ras是一种频繁突变的人类癌基因，尽管近年来相关研究取得了巨大的进展，但靶向Ras依赖性癌症的新型治疗方法还非常有限，此前研究中，研究者的研究成果支持了通过KSR靶向作用Ras致癌形式的可能性，但截止到目前为止科学家们并没有报道相关的药理学方法进展情况。

Nature：改写教科书！挑战细胞内蛋白转运经典理论

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当人体的一切运转正常时，这是因为大量新合成的蛋白折叠成正确的结构和在正确的时间被转运到细胞内的正确位点上。相反地，很多人类疾病---比如癌症和神经退行性疾病---之所以会发生是因为这个过程的某些方面发生差错。

理解触发这个过程的机制在设计越来越有效的药物和疗法用于治疗这些疾病中发挥着至关重要的作用。如今，在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员在对蛋白转运的众多基本机制中的一种机制获得新的深入认识后，有望改写教科书。相关研究结果发表在年8月11日那期Nature期刊上，论文标题为“Cotranslationalsignal-independentSRPpreloadingduringmembranetargeting”。

当mRNA运送指令和命令到核糖体上时，蛋白的旅程就开始了。核糖体读取编码在mRNA上的信息---mRNA本身就是通过转录人DNA中的基因而产生的---和产生特定的蛋白。下一步就是事情变得有趣的地方。

二十世纪七十年代早期的研究已揭示出很多新合成的蛋白的第一部分是让核糖体将这种新生蛋白送到另一个被称作内质网的细胞结构中的信号肽。这一关键的认识是被评为年诺贝尔生理或医学奖的基础。一种“信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SPR）”附着到这种信号肽上，从而协助护送它到内质网；SPR也会暂时地阻止蛋白产生，一旦它到达内质网时，核糖体就会反弹回去，而SPR会继续向前移动。

Nature：重大突破！30年来首次提出治疗肾结石的新方法

doi：10./nature

在一项新的研究中，研究人员发现证据证实一种天然的水果提取物能够溶解草酸钙晶体，即人肾结石中最为常见的组分。这一发现可能导致人们30年来首次在治疗草酸钙结石中取得进展。相关研究结果于年8月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Molecularmodifiersrevealamechanismofpathologicalcrystalgrowthinhibition”。论文通信作者为美国休斯敦大学化学工程副教授JeffreyRimer和Litholink公司肾病学家JohnAsplin。

这项研究提供首个证据证实化合物羟基柠檬酸（hydroxycitrate，HCA）是一种有效地抑制草酸钙晶体生长的物质，而且在某些条件下，实际上能够溶解这些晶体。研究人员也解释了它是如何发挥作用的。

Rimer说，这些发现是实验研究、计算研究和人体研究结合在一起的结果。

肾结石是在肾脏内形成的小的坚硬的矿物质沉积物，影响着高达12%的男性和7%的女性。高血压、糖尿病和肥胖能够增加这种风险，而且报道的发病率也在上升。

在过去三十年来，对肾结石的预防治疗并没有发生太多变化。医生们告诉有风险患上结石的病人喝大量的水，并且避免吃富含草酸盐的食物，如大黄、秋葵、菠菜和杏仁。他们经常推荐服用柠檬酸盐（citrate，CA），以柠檬酸钾的形式，即一种能够延缓草酸钙晶体生长的补充剂，但是一些人不能够忍受它产生的副作用。

Nature：T细胞通过PD-1实现复活之路或为癌症免疫疗法开发提供思路

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阻断抑制性PD-1通路的癌症免疫治疗药物在临床试验中被证实可以成功发挥作用，而且目前FDA也已经批准癌症免疫治疗药物可以用于治疗黑色素瘤、肺癌及膀胱癌，然而很多病人机体的肿瘤似乎对这些药物并没有什么反应。如今刊登于国际杂志Nature上的一项研究报告中，来自埃默里疫苗中心的科学家通过研究揭示了，当被PD-1阻断制剂再次激活时，可以有效区分觉醒T细胞亚群的分子特性。研究者希望这项研究或可帮助优化靶向PD-1药物的疗法，同时研究人员对慢性病毒感染的小鼠进行研究，他们也首次发现了T细胞耗竭的系统及PD-1的免疫制动功能。

PD-1阻断制剂，比如纳武单抗（Nivolumab）、Keytruda(pembrolizumab)及药物atezolizumab，其属于检查点抑制剂一类的药物，很多癌症研究者都尽力去研究如何通过将这些药物与其它类型药物结合来增强其药物的活性。RafiAhmed博士说道，当PD-1的抑制作用被移除后，如果我们清楚地知道扩张的T细胞表面的标志物的话，这或许就可以帮助促进我们来设计新型的组合性疗法。

Nature：绘制出有史以来最为详细的人类大脑图谱

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大航海时代已经过去好长时间了，但是至少还有一个领域仍然在很大程度上未被探索：人类大脑。如今，在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学圣路易斯医学院的研究人员绘制出新的迄今为止最为详细的人类大脑皮层图谱，其中皮层是大脑的最外层，也是参与感官知觉、注意力以及截然不同的人类功能如语言、工具使用和抽象思维的主要结构。相关研究结果于年7月20日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Amulti-modalparcellationofhumancerebralcortex”。

对研究自闭症、精神分裂症、痴呆症和癫痫等大脑疾病的科学家们而言，这幅新图谱将一大福音。科学家们将能够利用它理解患有这些疾病的病人的大脑与健康的成年人大脑之间的差异。它也将加快揭示出健康大脑的工作机制和阐明是什么让我们成为一种如此独特的物种。

研究人员使用了论文通信作者DavidVanEssen博士领导的一项为期5年投入几百万美元的研究---人类连接组计划（HumanConnectomeProject）---产生的数据和方法。人类连接组计划利用一种强大的定制的MRI机器绘制出名年轻人的大脑图谱。这项新的研究通过仔细地确定大脑不同区域的界限而能够更加准确地绘制出它们之间的连接而对人类连接组计划作了有力的补充。

Nature：重大突破！科学家利用人类iPS细胞重建眼部角膜组织功能

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近日，刊登于国际杂志Nature上的一项研究报告中，来自大阪大学医学院的科学家们通过研究开发了一种2D培养系统，该系统可以通过促进人类诱导多能干细胞（iPS细胞）的自发分化来模拟整个眼睛的发育过程。

过去研究中，研究者仅仅描述了一种特殊技术可以产生眼睛后部分，即视网膜、视网膜色素上皮细胞等；而本文中研究者开发的这种新技术能够同时产生眼睛的前部分（角质层和晶状体等）和后部分（视网膜和视网膜色素上皮细胞等），而这项研究发现属世界首次。

严重的角膜上皮疾病往往会导致失明，科学家们常常利用供体的角膜来对患者进行角膜移植，但如今这种疗法由于供体的缺少以及排斥反应的产生不断受阻，而患者的治疗或会面临多种阻碍。过去科学家们没有开发出新技术来诱导人类iPS细胞分化成为角膜上皮细胞和离体细胞从而制造功能性的角膜上皮组织。

Nature：揭示肠道菌群变化导致肥胖机制

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上万亿个微生物栖息在我们的肠道中。肥胖与我们肠道细菌变化相关联，但是其中的机制是不清楚的。在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学医学院和丹麦哥本哈根大学的研究人员鉴定出肠道菌群变化如何导致肥胖。相关研究结果于年6月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Acetatemediatesamicrobiome–brain–β-cellaxistopromotemetabolicsyndrome”。

在早前的一项研究中，耶鲁大学医学院主任医师GeraldI.Shulman博士已观察到一种短链脂肪酸，即乙酸，刺激啮齿类动物体内的胰岛素分泌。在这项新的研究中，为了更多地了解乙酸的作用，Shulman和他的团队在肥胖模式啮齿类动物体内开展一系列实验。

研究人员比较了乙酸和其他的短链脂肪酸，发现在摄入高脂肪食物的啮齿类动物体内存在更高水平的乙酸。他们也观察到灌注乙酸也会刺激胰腺中的β细胞分泌胰岛素，但是仍然不清楚这是如何实现的。

Nature：癌症免疫疗法重大突破！利用人体抗病毒反应抵抗癌症

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在一项新的研究中，德国研究人员开发出一种抵抗癌症的特洛伊木马方法：将病毒模拟物导入人体，让人体发起抗病毒免疫攻击。相关研究结果于年6月1日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“SystemicRNAdeliverytodendriticcellsexploitsantiviraldefenceforcancerimmunotherapy”。

这种旨在激发人体自身的免疫防御抵抗疾病的治疗方法迄今为止只在三名癌症患者体内进行过测试，代表着免疫疗法取得的最新进展。

这种在实验室制造出来的特洛伊木马（即病毒模拟物）是由含有癌症RNA---一种基因编码形式--的纳米颗粒组成的，而且这些纳米颗粒是由脂肪酸膜包被着的。

将这些纳米颗粒注射进病人体内来模拟病毒入侵，它们随后潜入特定的被称作树突细胞的免疫细胞中。

Nature：创新药物开发新篇章

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对合作和竞争能够共存的认识日益增加正在改变生命科学创新前景。药物开发曾经一直处于保密之中，但是如今，药物开发机构正在开展合作。

旧有的线性开发路线（Straightpathsofold）

历史上，生命科学合伙模式在性质上是线性的和封闭的。药物的构想、开发和给药都是单独处理的---涉及一个合作伙伴的结束是另一个合作伙伴的开始。

这种安排有它的优势。随着药物开发走向下游时，风险和报酬也随之增加。但是缺乏与更为广泛的利益群体之间的沟通可能经常导致昂贵的重复努力。

Nature：新一代mTOR抑制剂有望治疗耐药性肿瘤

doi：10./nature

在一项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校和纪念斯隆-凯特琳癌症中心等机构的研究人员开发出一种潜在的抗癌药物，该药物利用一种独特的策略阻断mTOR，其中mTOR是一种有助促进多种癌症生长的分子。在动物实验中，这种药物降低对较早一代mTOR抑制剂产生耐药性的肿瘤大小。相关研究结果于年5月18日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Over







































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