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新方法能將成體細胞轉化為類祖細胞

一種被稱為中斷再編程的改良版誘導多能干（iPS）細胞方法，或能高度控制、更安全、更有效地將成體細胞轉化為祖細胞樣細胞。正如在《干細胞通訊》雜志上所展示的那樣，加拿大研究人員將成年小鼠的呼吸道細胞轉化成大量的、純粹的誘導祖細胞樣（iPL）細胞，這些細胞保留了其父母細胞譜系的殘留記憶，因此專門產生成熟的呼吸道細胞。此外，這些細胞還具有治療囊胞性纖維癥小鼠的潛力。

“再生醫學的一個主要障礙是缺乏合適的細胞來恢復功能或修復損傷。”該研究聯合高級作者、多倫多大學胸外科醫生Tom Waddell說，“我們的方法是從想要的細胞類型開始，然后給這些細胞類型賦予祖細胞的特征。它更直接、快速，而且細胞更純。”

近年來，誘導多能干（iPS）細胞激起了人們極大興趣。它的一個主要優點是能產生病人特異性的iPS細胞用于移植，從而減少發生有害免疫反應的風險。盡管取得了顯著進展，但其仍然受到期望成熟細胞類型的低產量和低純度，以及未成熟細胞可能形成腫瘤等問題的限制。此外，沒有一種標準化的方法適用于所有細胞類型。

為了解決這些問題，Waddell和美國西奈山醫院的Andras Nagy等人開發了一種中斷再編程策。研究人員開始對從老鼠身上分離出來的成體呼吸道細胞進行基因改造，短暫表達4個iPS重編程的因素，但在細胞到達多能狀態前，提前中斷了這個過程，生成類似于祖細胞的細胞（Club-iPL）細胞，這些細胞更傾向于特定的細胞系，并表現出比多能細胞更有控制的增殖。

研究人員發現，Club-iPL細胞不僅能產生Club細胞，還能產生其他呼吸道細胞，如分泌粘液的杯狀細胞和分泌CFTR蛋白的纖毛上皮細胞——這些細胞會在囊胞性纖維癥患者中發生突變。當將Club-iPL細胞注射到缺乏CFTR的小鼠體內時，這些細胞并入了呼吸道組織，并部分恢復了肺內CFTR水平，而不會引起腫瘤。

Waddell表示，從理論上講，這種技術可以應用于幾乎所有可以分離純化的細胞類型。

美國首個在移植子宮內孕育的寶寶誕生

美國貝勒大學醫學中心宣布，美國一名接受子宮移植手術的女性在該中心成功產子，這名新生兒是美國第一個在移植子宮內孕育出生的寶寶。

貝勒大學醫學中心在網絡直播的新聞發布會上說，新生兒是名男嬰，目前母子平安，母親已出院，孩子仍留院觀察。

手術首席負責人朱利亞諾·特斯塔在一份聲明中將這個消息稱為“里程碑”，“對那些曾被告知永遠無法懷上自己孩子的母親來說，這是一個充滿愛和希望的美妙時刻”。孩子的父母也感到“深深的幸福”。

貝勒大學醫學中心的研究團隊計劃招募10名女性參與子宮移植研究。2016年10月，該中心宣布已實施4例子宮移植手術，但有3名婦女出現血流不暢問題，不得不移除移植的子宮。

美國生殖醫學學會發表聲明說，這名嬰兒的誕生是“生殖醫學史上又一個重要里程碑”，但同時強調該領域的工作必須在相關審查委員會的監督下進行。

科學家構建國際首個創傷后應激障礙遺傳學數據庫

在遭受異乎尋常的威脅性或災難性事件以后，一些人會出現或長期伴有精神疾患，這種精神疾患被稱為創傷后應激障礙(PTSD)。中國科學院心理研究所心理健康重點實驗室的王晶研究組、張建新研究組，與來自荷蘭阿姆斯特丹大學的科學家合作，建立目前國際上首個關于PTSD的遺傳學數據庫。

科研人員說，現有研究表明PTSD受遺傳和環境因素共同影響，但并不清楚其病因和發病機制。由于已報道的PTSD可能的疾病相關位點和其他精神疾病相比非常有限，結果的重復率低，因此有必要整合分析已有的PTSD遺傳數據。

中外科學家進行了以下工作。他們首先基于對生物信息學技術和PTSD表型研究的積累，從1762篇文獻中初步篩選出105篇文獻進行信息挖掘與整合。接著，他們根據文獻數據，對每一個變異位點和基因進行基本的功能注釋，并根據已報道的顯著易感基因來繪制蛋白—蛋白相互作用圖。

最后，科研人員分別從診斷方法、評定量表、樣本量、創傷性事件類型等為代表的宏觀層面，以及變異位點、候選基因結果顯著性、遺傳和環境交互作用等為代表的微觀層面，整合研究證據，形成網頁版數據庫PTSDgene，供全球研究者自由地查詢使用。

專家表示，這個數據庫為后續研究提供廣泛而可靠的數據集，通過深入挖掘與分析數據得到PTSD潛在的候選位點，將為驗證研究提供可靠候選，他們期待最終揭示PTSD的遺傳基礎和發病機制。

兩種主要傳瘧蚊子遺傳多樣性公布

英國《自然》雜志在線發表的一項遺傳學研究，公布了在非洲造成瘧疾傳播的兩種最主要蚊子的遺傳多樣性。科學家通過基因測序，在分子水平上增進了對這些物種的遺傳學理解，對于最大程度延長殺蟲劑的效用期限、加快制定新的傳病媒介控制策略至關重要。

瘧疾是經按蚊叮咬或輸入帶瘧原蟲者的血液而感染瘧原蟲所引起的蟲媒傳染病。據世界衛生組織統計，每年約有32億人處于罹患瘧疾的風險之中。瘧疾導致的死亡，90%都發生在撒哈拉以南非洲地區，且大部分是兒童。目前，通過采用殺蟲劑干預手段，瘧疾的發病率和死亡率已經大幅下降，但是，蚊子種群的殺蟲劑抗性不斷上升，加上其他適應性變化，可能會讓這些成果得而復失。

此次，英國惠康基金會桑格協會研究人員阿里斯代爾·米爾斯及其同事，參與了一個名為“岡比亞按蚊1000基因組”的項目，該項目對在非洲造成瘧疾的主要傳播者——岡比亞按蚊和Coluzzii按蚊的765個樣本進行了基因組測序。

這些樣本來自8個非洲國家的15個地點，涵蓋雨林、大草原和沿海生物群區等一系列生態。研究團隊發現，單個蚊子的基因組攜帶170萬至270萬個變異等位基因，證明它們屬于最具遺傳多樣性的真核物種。

他們還在多個已知會影響殺蟲劑抗性的基因中發現了最新的正向選擇信號，例如，Vgsc基因的一種突變（名為“kdr”）會降低蚊子對殺蟲劑DDT和擬除蟲菊酯的易感性。論文作者認為，在設計蚊子防控策略時，應將蚊子種群遺傳多樣性較高這一因素考慮在內。

新型人造肌肉有望給心臟打“補丁”

美國杜克大學研究人員新開發出一種能給心臟打“補丁”的人造肌肉。這種肌肉的強壯程度和電傳導性很接近健康成人心肌，而且其尺寸足以修復心臟常見損傷。

研究人員利用多能干細胞培育心臟“補丁”，這種干細胞可以分化成身體中任何種類的細胞，包括心肌細胞和負責為心臟組織提供結構框架的成纖維細胞等。研究人員將這些細胞按特定比例置于凝膠狀物質中，使它們自我組織和生長。

雖然培養心肌細胞早已不是新鮮事，但隨著培養尺寸增大，組織性能難以保證，因此早期人造心肌面積很小。通過反復實驗，研究人員找到了恰到好處的細胞配比和培養條件，成功培育出16平方厘米大、有一定厚度的大號“補丁”。

動物實驗表明，這些“補丁”植入心臟后能繼續存活，并且運作良好。但為了實現修復人類壞死心肌的目標，研究人員還需讓心臟“補丁”變得更厚，并與原生肌肉完全融合。

據介紹，給心臟打“補丁”能夠有效預防心臟衰竭及其并發癥。“補丁”被植入壞死心肌后，能長時間保持活躍，為心臟收縮供能，順暢傳導電信號，還能分泌酶和生長因子，幫助修復受損組織。

胎兒18周就能看出是否“左撇子”

意大利研究人員在英國《科學報告》雜志發表最新研究說，早在胎兒18周的時候，一個人習慣使用左手還是右手就已經決定了。

一般情況下，是不是俗稱的“左撇子”要在幼兒開始自己吃飯、用手寫字和畫畫時才能顯現出來。

意大利高級國際研究生院和帕多瓦大學等機構的研究人員通過分析胎兒運動預測了29個胎兒的動作習慣。9年后他們比照了這些孩子的習慣，正確率達到89%以上。他們在胎兒14周、18周和22周的時候以20分鐘為一個時間段，觀察胎兒實時運動的超聲影像。

研究發現，從第18周起，胎兒開始更多地使用后來成長為更習慣用的那只手來執行對精準度要求更高的動作，例如指向眼睛和嘴巴的動作。

研究人員認為，這項研究為其他臨床應用開辟了新思路。習慣用哪只手是由某側腦半球相對于另一側腦半球的優勢所決定的，這個特征有時會與一些與大腦不對稱相關的疾病聯系起來，例如抑郁癥、精神分裂癥和孤獨癥等。因此觀測胎兒運動的方法有可能用于發現新的生物標志，有望讓醫生對發育過程中的缺陷和問題進行早期干預。

T細胞帶有抑制致癌基因“開關”

許多電氣設備中有保護開關，在設備過熱之前會自動斷開。德國慕尼黑工業大學一個研究小組最近發現，人體免疫細胞T細胞內也有類似開關，那些有基因缺陷的T細胞會被“緊急關閉”，確保其不會瘋狂生長成腫瘤細胞。這一成果發表在《自然》雜志上，有助于開發治療淋巴瘤的新方法，或能治愈因免疫細胞缺損導致的T細胞非霍奇金淋巴瘤。

正常情況下，T細胞能迅速發現并殺死癌細胞。然而，當T細胞自身基因組DNA發生缺損時，涉及到細胞生長的這部分變成所謂的“致癌基因”，使T細胞本身成為不可控生長的腫瘤細胞，T細胞非霍奇金淋巴瘤就是這樣。這種侵襲性淋巴結癌的治愈率很低，德國有約十萬分之一人口患淋巴結癌。

慕尼黑工業大學臨床化學研究所所長及轉化癌癥研究中心教授于爾根·魯蘭德領導的研究小組，在T細胞非霍奇金淋巴瘤的小鼠模型中發現了一種叫PD-1的蛋白，其會被細胞的致癌基因激活，并抑制這些基因的作用，及早關閉有缺陷的T細胞，防止它們進一步瘋狂生長，從而起到了“保護開關”的作用。

這項研究還澄清了一個問題：為什么盡管有這種保護功能，許多T細胞非霍奇金淋巴瘤還是如此兇險。主要研究人員蒂姆·瓦特維系解釋說，他們檢查了150例患者的基因數據記錄，“根據我們以前的結果，發現個別組中超過30%的患者的基因組區域發生了變化，干擾了PD-1的產生。這種后果是致命的，當PD-1的‘緊急關閉’功能失效，病患有缺陷的T細胞就可不受控制地繁殖”。

魯蘭德教授表示：“對這樣的病人，可以通過藥物幫助來刺激PD-1信號釋放，達到抑制腫瘤細胞的功效。其他類型的癌癥已經存在這種藥物，對于T細胞非霍奇金淋巴瘤，現在可以考慮類似的方法。”他建議研究人員調查腫瘤的個體差異，然后決定給予哪種藥物。

眼神交流可使嬰兒與成人腦電波同步

此前有研究顯示，當兩個成人交談時，如果他們的腦電波是同步的，那么溝通會更成功。近日英國的一項新研究發現，與嬰兒進行眼神交流可使成人與嬰兒的腦電波實現同步。

當父母和嬰兒互動時，他們的眼神、情感和心率等都可以實現同步。為了解他們的腦電波能否實現同步及其產生的影響，英國劍橋大學的研究人員利用腦電圖分析了36個嬰兒的腦電波模式，并與成人的腦電波進行對比。

研究人員將這些嬰兒分為兩組，其中一組觀看成人唱兒歌的視頻，另一組是由成年人當面唱兒歌。結果發現，當嬰兒和成人有眼神交流時，他們的腦電波更為一致。

研究人員還發現，當成人與嬰兒直接進行眼神交流時，嬰兒會發出更多“聲音”，表達其希望交流的意愿，且此時二者的腦電波同步程度更高。

研究主要作者維多利亞·梁指出，當成人與嬰兒注視著對方時，他們在釋放愿意交流的信號，與此同時二者的大腦變得更為同步。這一機制有助于讓父母和嬰兒為交流做好準備，使學習變得更加高效。

研究人員表示，這項研究結果表明眼神交流和聲音可能有助于嬰兒和成人的腦電波保持同步，但目前尚不了解實現同步的原理。

吸食大麻 影響大腦

美國家長已經向青少年講述了近100年大麻的壞處。而青少年們忽視家長的提醒也有同樣長的時間。夸大大麻的危害——腦損傷、毒癮、精神疾病的風險——并沒有起作用。

我們知道，由麻醉品引起的快感會損害人的注意力、記憶力和學習能力。今天，一些較強的品種可能會讓人生病或產生妄想。但大麻是否會對大腦造成永久性損傷還不太清楚。

近來的研究表明，人類神經細胞產生的大麻素類物質在連接大腦的過程中起著至關重要的作用，無論是在青春期還是在青少年時期。在整個一生中，它們調節食欲、睡眠、情緒、記憶和運動。在青少年時期，這些內源性大麻素的濃度發生了巨大變化，美國紐約西奈山伊坎醫學院神經學家Yasmin Hurd說，這正是她和其他專家因為擔心大麻可能對其產生影響而研究該系統的原因。

大腦成像研究則增加了這種擔憂。一些小規模研究已經觀察到了習慣性大麻使用者大腦的變化，包括改變了大腦半球之間的連接，青少年吸食者認知過程效率更低以及杏仁核和海馬體（分別參與情感調節和記憶的大腦部位）比正常小等。

但永久性損害的情況并非無懈可擊。在老鼠身上進行的研究注射的四氫大麻酚計量往往會比癮君子更多，但與人不同，嚙齒類動物的青春期只有兩三個星期的時間。在腦成像研究中，樣本通常很小，因果關系也不確定。美國國家藥物濫用研究所主任Nora Volkow說，很難消除諸如兒童期貧困、虐待和忽視等因素，這也會在大腦解剖學上產生影響，并與更多的藥物濫用存在關聯。

為了了解一點，人們需要分析從兒童期到成年早期的情況。目前，美國國立衛生研究院正在開展的“青少年大腦認知發育研究項目”或能彌補這一空白。這個為期10年的項目將跟蹤年齡在9～10歲的1萬名兒童，從他們的大腦掃描、遺傳和心理測試以及學校成績和調查中提取信息。此外，它或許還有助于弄清楚大麻引發一些人產生精神分裂癥的復雜作用。

但即便最終證明大麻不會給大多數青少年帶來直接危險，它也沒有任何益處。Volkow指出，因為這一時期是“最大限度地增強個人分辨復雜情形的時期”，它在逐漸構建大腦的能力。平均來看，那些嚴重吸食大麻的青少年在一生中成就更低，而且也更加不快樂。而這或許是青少年應該注意的地方。

DNA驗證個人身份只需幾分鐘

在科幻電影《戛塔卡》中，只有當訪問者的基因譜與樣本文件相匹配時，才能確定其身份安全。據美國科學促進會（AAAS）科技新聞共享平臺EurekAlert!報道，美國哥倫比亞大學和紐約基因中心研究人員開發出了一種廉價的DNA測序儀，將其和定制軟件匹配應用，可讓實時DNA驗證身份成為現實。

研究團隊在《eLife》雜志上刊文稱，這項技術應用廣泛，可以識別大規模災難中的受害者，分析犯罪現場采集的物證，最直接的用途是在癌癥實驗中識別出錯誤標記或污染了的細胞系。

以往的基因測序是利用一種信用卡大小的名為MinION的儀器，通過微孔讀取核苷酸序列，但因錯誤率高等因素，多用于研究細菌和病毒，在人類細胞中使用仍受限。

現在，研究人員進一步創新，將造價僅1000美元的MinION與在線人類基因數據密切結合，以接近完美的準確度驗證人類和細胞的身份。MinION首先對隨機DNA序列排序，從中選擇個性化的變體，然后使用貝葉斯算法隨機比較變體混合物，與已存其他文件上的遺傳圖譜中變體比較，通過每次交叉檢查，迅速縮小搜索范圍。

研究人員報告說，他們利用該方法將一份面部細胞樣本與公共數據庫DNA.land上的3.1萬基因組參考數據對比，對變體進行交叉核對，幾分鐘之內，就輕松驗證出該團隊第一作者索菲·查愛杰的身份。團隊其他人員和哥倫比亞大學學生在各種基因組學課程中，也以同樣的方式進行了初步測序，結果準確可靠。

這種交叉數據重新識別技術稱為“MinION素描”，其作為廉價的細胞認證工具，可以最先迅速應用于實驗研究。此前科研機構呼吁，因缺乏自行驗證細胞系所需的昂貴機器，大多數醫學研究人員要么跳過驗證，要么送到專門實驗室，延遲了重要的發現和治療，而新技術解決了由此造成的資金浪費問題。

器官芯片腎模擬研究取得重要進展

大連理工大學化工與環境生命學部制藥科學與技術學院林炳承（中科院大連化物所研究員）、羅勇研究團隊在器官芯片腎模擬研究方面取得創新研究進展，為器官芯片最終取代動物實驗進行新藥開發邁出了堅實的一步。成果發表領域內國際頂級期刊《生物材料》上。

腎是人體重要臟器，在體外模擬腎臟對于血液透析等治療手段的推進和新藥的體外腎毒性評價等有非常重要的理論和實際意義，而腎臟復雜的生理結構和流體動力學行為導致現有技術僅能模擬腎的一部分結構和功能，人工腎的開發成為一種世界性的科學挑戰。

研究團隊利用微流控器官芯片技術突破了人工腎模擬的種種限制，開發出了新一代的人工腎，包含了腎小球、小球血管、腎小囊（Bowman囊）、腎小管、管周血管、腎血流、腎尿流、過濾、分泌、重吸收等10種結構和功能上的仿生設計，可以完整模擬整個血液凈化過程，觀察外源物質，譬如藥物的腎代謝和消除過程。研究人員利用該人工芯片腎在體外鑒定出順鉑可以導致腎小管毒性，阿霉素導致腎小球毒性，實現了藥物的體外腎毒性分型。

疼痛影響決策認知研究獲進展

中科院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所的王立平團隊和香港城市大學的李嬰團隊經過幾年的合作攻關，在大腦膠質細胞對疼痛導致的決策認知障礙調控機制上獲得新進展。相關成果發表在《細胞通訊》上。

很多腦疾病會導致決策認知功能障礙。臨床上已經發現很多慢性疾病如慢性疼痛等會嚴重損傷大腦的這一功能。因此，找到慢性疼痛導致決策能力障礙的神經細胞和分子靶點，一直以來都是神經科學家的期望。

王立平團隊和李嬰團隊經過合作攻關，用光遺傳技術、動物行為學結合活體電生理技術等方法，發現慢性痛大鼠模型中的動物決策認知功能顯著下降，其內在神經環路機制在于外側杏仁核（BLA）—前扣帶回（ACC）的神經活動的同步性顯著降低。同時光遺傳特異性刺激ACC腦區的星型膠質細胞，可以有效提高局部微環路中的乳酸的濃度，進而增強了上述兩個腦區之間的同步性，有效改善慢性痛對大鼠決策認知能力的影響。

該項研究從膠質細胞基礎代謝的角度為決策的腦認知神經基礎提出了新模型，也為臨床上干預治療慢性痛的大腦認知功能缺損提供了新的思路。