鸟禽与哺乳动物

我国首套海洋哺乳动物水下声学实时监测系统在该保护区建设完成验收并在连续3个月运行中初显成效，运行期间共监测到海洋哺乳动物声学片段1066条，并实时传输至保护区智慧化监管指挥中心。2022年11月，合浦儒艮保护区建设4套海洋哺乳动物声学实时监测系统。系统由自然资源部第一海洋研究所主导开发，南京师范大学现场验证。该系统由数字水听器、动物发声智能识别系统、实时传输系统、海洋浮标和声学监测管理平台构成。系统集成了人工智能动物发声识别模型，可以识别中华白海豚、儒艮和印太江豚等珍稀海洋哺乳动物的叫声，可实时监测浮标周边1.4公里左右范围声学信号进行处理和识别，并实时将识别的数据传输至监管平台，保护区管理中心能实时掌握保护区海域内中华白海豚、儒艮和印太江豚的时空变化。保护区通过布设海洋哺乳动物声学实时监测系统，并通过20个航次船只调查比对，形成一套能相互印证、互相补充的整合式生态研究新模式，助力海洋哺乳动物物种保护和野外监测发展。

美国索尔克研究所的科学家在9日出版的《自然通讯》杂志上发表论文称，他们对培养皿中的人类细胞和活小鼠的脑细胞进行基因编辑，向其中添加通道蛋白TRPA1，首次用超声波激活了这些细胞。这种新方法为实现无创性脑深部刺激，开发体外起搏器和胰岛素泵铺平了道路，有望更好地治疗癫痫、心脏病等疾病。　　该研究负责人斯雷坎特查拉萨尼说：“无线通信是未来。我们已经知道超声波可以安全地穿透骨骼、肌肉和其他组织，这使其成为操纵身体内部细胞的终极工具。”　　约十年前，查拉萨尼开创了利用超声波刺激特定遗传标记细胞群的方法，即“声遗传学”。2015年，他的研究团队发现，将TRP-4添加到通常不拥有这种蛋白的秀丽隐杆线虫的神经元内以后，可以通过超声波激活这些细胞。但他们向哺乳动物细胞中添加TRP-4时，却无法获得相同的结果。　　因此，他们开始寻找新的哺乳动物蛋白质，这种蛋白质可使哺乳动物的细胞在7兆赫（被认为是一种最佳且安全的频率）的频率下对超声波高度敏感。在筛选了近300个候选蛋白后，他们终于找到了TRPA1。TRPA1是一种通道蛋白，已知可以让细胞对有毒化合物的存在做出反应，并激活人体内的一系列细胞，包括大脑和心脏细胞。　　为测试超声波能否让TRPA1激活其他类型的细胞，团队将人类TRPA1的基因添加到活小鼠大脑中的一组特定神经元中，当他们对小鼠照射超声波时，只有包含TRPA1基因的神经元被激活。　　临床医生现在使用的脑深部刺激是通过手术在患者大脑中植入电极来激活某些神经元亚群，从而治疗帕金森病和癫痫等疾病。查拉萨尼说，有朝一日，声遗传学可能会取代这种方法。声遗传学或许也可作为一种不需要植入的起搏器来激活心脏细胞。

哺乳动物细胞培养过程哺乳动物细胞在培养过程中会经过组织提取，原代培养，传代培养等过程。传代培养会根据具体情况分为细胞株培养和细胞系培养。如下对各个过程进行简述：原代培养：从动物机体取出组织后切碎，经过各种酶（常用胰蛋白酶），螯合剂（常用EDTA）结合机械方法（吸液管反复吸吹）处理，分散成单细胞，置于合适的培养基中培养，使细胞得以生存、生长和繁殖。一般把从动物有机体内取出细胞开始培养，到繁殖十代以内的细胞培养称为原代细胞培养。经过原代细胞培养，细胞分裂繁殖，培养物逐渐增多长满培养空间，继而相互之间接触，发生接触抑制现象，生长速度逐渐减慢甚至停止。需要重新接种到新的培养瓶内进行传（继）代培养。传（继）代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传（继）代培养。细胞系：初代培养物开始第一次传代培养后的细胞，即称之为细胞系。如果细胞系的生存期有限，则称为有限细胞系。已获得无限繁殖能力，能持续生存的细胞系称为连续细胞系或无限细胞系。细胞株：从一个经过生物学鉴定的细胞系，用单细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细胞增值形成的细胞群，称为细胞株。再由原细胞株进一步分离培养出与原珠形状不同的细胞群，成为亚株。哺乳动物细胞培养条件不同哺乳动物细胞在各个阶段的培养，都需要有基础的培养条件，归纳如下：1、无菌无毒的环境：对培养液和所有培养用具无菌处理；培养液中添加抗生素防止培养过程中污染；定期更换培养液以清除代谢产物，防止对培养细胞造成危害。2、营养：液体合成培养基包含糖、氨基酸、促生长因子、水、无机盐、微量元素等；通常还需加入血浆、血清等天然成分3、适宜的温度和pH：人和哺乳动物细胞最适宜温度大多为36±0.5℃。适宜的酸碱度为pH 7.2-7.4。4、气体环境：气体环境一般为“95% 空气+5% CO2”混合气体。氧气是细胞代谢必须气体，CO2维持培养液pH。德国WIGGENS CO2培养箱，为细胞生长提供最佳环境，为您的细胞培养保驾护航。

对单独的有机个体来说，如果每个细胞都有属于自己的传记信息和所在的位置，那么，研究人员就能从中学到许多关于发育、衰老和疾病的知识。坏消息是，侵入性的细胞评估技术会令追踪组织或有机体发育的家谱仅限于一小群细胞，或者结果扭曲的让人不敢确信。好消息是，一项新技术已经开发出来了，它承诺可以将细胞的详细分子读数（例如转录指纹）与细胞的祖先信息结合起来。这项技术被称为CRISPR列阵修复血统追踪（CRISPR Array Repair Lineage tracing，CARLIN），由波士顿儿童医院干细胞研究项目和Dana Farber癌症研究所/哈佛医学院的科学家开发，可追踪体内每一个细胞，从胚胎期到成年期。有关这项技术的详细信息发表在《Cell》杂志，题目为“An Engineered CRISPR-Cas9 Mouse Line for Simultaneous Readout of Lineage Histories and Gene Expression Profiles in Single Cells”，结合“条形码”和CRISPR基因编辑技术，CARLIN可识别不同的细胞类型，以及每种类型的基因是什么。文章的作者写道：“利用CRISPR技术，在发育期或成年期的任何时候以可诱导的方式生成多达44000个转录条形码，与顺序排列的条形码兼容，并且完全由基因决定。我们利用CARLIN确定了胎儿肝造血干细胞（HSC）克隆的内在活性偏差，并揭示了HSCs在损伤反应中一个以前未被重视的克隆瓶颈。”几十年来，发育生物学家做梦都想创造一种重建每一个细胞谱系的方法，“一个细胞一个细胞地，随着胚胎的发育，或者组织的建立，”Fernando Camargo博士说。他是干细胞研究项目的高级研究员，与哈佛医学院系统生物学助理教授Sahand Hormoz博士是本文的共同通讯作者。“我们可以用这个小鼠模型来跟踪它的整个开发过程。”Camargo、Hormoz和他们各自实验室的共同第一作者Sarah Bowling博士和Duluxan Sritharan使用CARLIN方法创建了一个小鼠模型。该模型可以揭示细胞谱系，即父细胞创建不同类型子细胞的“家族树”，以及随着时间的推移，每个细胞中的哪些基因被打开或被关闭。此前，科学家们只能用染料或荧光标记在小鼠身上追踪一小群细胞。也有使用标记或条形码的方法，但以前的方法需要已知标记以分离不同的细胞类型，或者需要耗时的细胞提取和操作，这可能会影响细胞的特性。CRISPR的出现使研究人员能够在不干扰细胞的情况下对细胞进行条码识别，同时跟踪数千个细胞的血统。使用一种可诱导的CRISPR，研究人员能够在小鼠一生中的任何时间点创建多达44000个不同的识别条码。然后，使用另一种名为单细胞RNA测序的技术读取条形码，从而收集每个条形码细胞中开启的数千个基因的信息。这反过来又提供了有关细胞身份和功能的信息。作为一个测试案例，研究人员利用这个新方法揭示了胚胎发育过程中血液发育的未知细节，并观察了成年小鼠化疗后的血液补充动态。研究人员相信，CARLIN也可以用来了解疾病和衰老期间细胞谱系树的变化。此外，该系统还可用于记录对环境刺激的反应，如病原体暴露和营养素摄入。Camargo说：“绘制哺乳动物组织的单细胞谱系图是一项前所未有的壮举！除了在研究发育生物学方面的许多应用外，我们的模型还将提供有关生物对损伤和疾病作出反应时所受影响的细胞类型和层次结构的重要见解。”

美国BRAIN计划于2017年设立了“大脑细胞普查网络”项目（BICCN），旨在对人类、猴和小鼠大脑中的不同细胞进行识别和分类。目前该项目第一部分已经完成，在分子水平上对哺乳动物初级运动皮层细胞类型进行了全面的定位和图谱绘制。近期，该研究成果在《Nature》期刊上同时发表了16篇文章，并以合集的形式呈现。　　该系列论文介绍了项目方法、工具、研究结果和产生的数据集。该项目绘制了哺乳动物初始运动皮层多层次、多模式的细胞图谱，具体包括：（1）利用转录组、染色质可及性、DNA甲基化图谱等多组学描绘了运动皮层细胞中的分子遗传景观；（2）跨物种分析揭示了从小鼠到狨猴到人的细胞类型的保守性；（3）原位单细胞转录组学揭示了运动皮层空间图谱；（4）交叉模式分析揭示了神经元类型的生理与解剖特性和基因调控基础。该项目构建的大脑皮层初级运动神经元图谱中，涵盖了小鼠、非人灵长类动物以及人类大脑中神经元的分子、功能以及与其物理状态相关的数据，并向公众开放（https://biccn.org）；同时构建了可以直接应用的软件，确保这些数据能够对神经元多样性的性质和起源的研究有帮助。　　该研究形成的数据库对于理解运动神经环路是如何工作的提供了研究数据库和操作平台，同时这些研究成果对于制定特定细胞类型的大脑疾病治疗方案至关重要，最终将有助于临床医疗手段和药物研发，实现个性化医疗。 　　论文链接：　　https://www.nature.com/collections/cicghheddj

p 新华社杭州2月23日电 浙江大学医学院干细胞与再生医学中心郭国骥教授团队研发出低成本、高效率、完全国产化的高通量单细胞测序平台“Microwell-seq”，并在短时间内利用这一平台构建全球首个哺乳动物的细胞图谱。该成果于23日刊登在国际学术期刊《细胞》杂志上。/pp 细胞是生命最小的独立遗传单位。传统的测序技术“看”的是一组一组、成群的细胞，“读”的是一堆细胞遗传信号的均值，因此单个细胞的特异性表现容易被忽略。郭国骥认为，单细胞组学技术使人类能够从单个细胞的视角，精确解析细胞的分化、再生、衰老以及病变，“这类技术正带来一场细胞检测、分类和鉴定的方法学革命”。/pp “我们利用微孔矩阵、分子标记和扩增技术，高通量、高精度地实现单细胞水平分析，解决了传统测序中单个细胞核酸物质少、容易丢失、分析成本高的难题。”郭国骥说。/pp 研究人员向记者展示了一块边长三厘米的正方形薄片，这是一块有10万个直径30微米“小坑”的琼脂糖微孔板。实验中，科学家用消化酶将一团相对紧实的细胞解离成单个细胞的悬浮液，倾倒在琼脂糖微孔板上，大约有1万个细胞会“一个萝卜一个坑”地落入“坑”。之后，研究人员为 每一个被捕获的细胞贴上“编号”——“磁珠索引”，数万个直径为25微米的磁珠倾倒入“坑”中，在封住单个细胞同时标记上DNA索引。第三步则是常规的测序流程，每个细胞的表达谱得到解析。这项技术能够测试单个细胞所有的信使RNA，这是将细胞DNA遗传信息翻译成蛋白质的重要物质。/pp 借助这一高通量单细胞测序平台，研究人员对小鼠不同生命阶段的近50种器官组织的40余万个细胞进行了系统性的单细胞转录组分析，构建了首个哺乳动物细胞图谱。/pp 专家认为，小鼠细胞图谱的完成，将对下一步人类细胞图谱的构建带来指导性意义，并惠及细胞生物学、发育生物学、神经生物学、血液学和再生医学等多个领域。/p

p　　十一月五日，施一公院士课题组在国际权威刊物《Genes & Development》发表一项最新研究成果，题为“Atomic structure of the apoptosome: mechanism of cytochrome c- and dATP-mediated activation of Apaf-1”。在这项研究中，研究人员通过单粒子的低温EM分析，在3.8埃的原子级分辨率上，确定了一个完整的哺乳动物凋亡体Apaf-1的三维结构。/pp　　程序性细胞死亡(细胞凋亡)，对于多细胞生物发育和组织动态平衡，是必不可少的。细胞凋亡是由引发剂和效应物caspase的连续激活进行的。效应物caspase的主要功能——比如哺乳动物的caspase-3，是通过对维持生命的蛋白造成众多裂口而杀死细胞。另一方面，引发剂caspase的主要作用，是切割从而激活特异性效应物caspase。/pp　　在哺乳动物细胞中，引发剂caspase-9负责caspase-3的激活。引发剂caspase的自动催化激活，主要依赖于一个特定的多蛋白复合物。对于caspase-9来说，这个多蛋白复合物被称为凋亡体，包括凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和细胞色素c(CytC)之间的一个异二聚体的七个拷贝。因为caspase-9对于大多数已知形式的内凋亡是必不可少的，因此，阐明其激活机制，一直是程序性细胞死亡机理研究的中心任务。实现这一目标的第一步，是阐明凋亡体装配的机制。/pp　　在正常的哺乳动物细胞中，Apaf-1作为一个ADP结合的自动抑制单体而存在。为了响应各种形式的内在细胞死亡刺激，CytC从线粒体释放到细胞质中，在那里CytC结合单体Apaf-1，并为齐聚反应做好准备。ADP通过dATP或ATP的替换，可导致显著的构象变化，从而使Apaf-1形成一个有活性的heptameric凋亡体。只有激活的凋亡体才能够促进caspase-9的自动催化激活。CytC如何与Apaf-1相互作用?这些相互作用如何促进核苷酸交换和Apaf-1的齐聚反应?凋亡体介导的caspase-9激活的机制是什么?尽管经过了严谨的调查研究，但这些问题一直都是神秘的。/pp　　已有研究在9.5和21埃范围的分辨率上，阐明了Apaf-1凋亡体的低温电子显微镜(cryo-EM)结构。这些结构允许单个结构域的布局，但不能解释控制凋亡体功能的特异性相互作用。单体的、ADP结合的Apaf-1的X射线结构，为Apaf-1自动抑制的基础，提供了一个原子的视图。总之，这些结构观测提出了一个推测性模型，可描绘凋亡体的组装。但是，这个模型的EM结构分辨率相对较低，缺乏支持性的生化数据。/pp　　在这项研究中，研究人员通过单粒子的低温a href="http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" target="_self" title="" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "电子显微镜/span/a(cryo-EM)，确定了一个完整的哺乳动物凋亡体的原子结构(3.8埃分辨率)。结构分析连同结构引导的生化表征，揭示了细胞色素c如何通过与WD40重复的特异性相互作用，而解除Apaf-1的自动抑制。与自动抑制的Apaf-1的结构对比，揭示了dATP结合如何触发一系列的构象变化，从而导致凋亡体的形成。总而言之，这些研究结果，阐释了细胞色素c和dATP介导的Apaf-1激活的分子机制。/pp　　相关论文连接:/pp　　a href="http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115" _src="http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115"http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115/a /pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/0b1a7156-61ec-4b31-832c-225066c2c525.jpg" title="图.jpg"//p

生产生物燃料或生物制药的工业发酵需要常规监测介质条件， 如 pH、溶解气体、碳源（葡萄糖）和氮源（谷氨酰胺）等，从而优化及控制发酵过程。然而除上述因素外，培养基中还包含其他一些重要生物成分如维生素、核酸和其他主要代谢物，如果一起监控，可以得到更多有关生物过程技术的详细信息。为满足全面分析培养基成分的需求，我们优化了分析条件，开发出“细胞培养分析方法包”，该方法包可以监控下面列出的95种化合物的相对丰度。使用这个方法包，我们研究在杂交癌细胞一周期5天内生长过程中培养基成分的丰度变化。 结果表明，主要的碳源和氮源即葡萄糖、谷氨酰胺以及几种氨基酸随着细胞生长信号强度逐渐减弱。因为消耗葡萄糖，所以分泌的代谢物乳酸随着培养时间的延长信号逐渐增强。观察其他几种化合物也表现为类似模式的增强。必需氨基酸和几种维生素的强度并不随着培养时间的延长而发生变化。 了解详情，敬请点击《使用三重四极杆 LC/MS/MS 同时分析哺乳动物的细胞培养上清液》 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

错过了快速筛选哺乳动物细胞株的网络研讨会？下载研讨会录音和课件！ 网络研讨会: 我们很荣幸的宣布，您已经可以下载&ldquo 快速筛选哺乳动物细胞株的最新技术&rdquo 网络研讨会的录音和课件了！ 录音 课件 录音播放器主讲人: Chris Zhang, Ph.D., Research Scientist, Genetix, Molecular Devices. 张骁博士是分子仪器公司R&D部门的研发科学家；张博士在英国谢菲尔德大学攻读的生物化学；并在医学院获得了研究免疫，感染和炎症方面的博士学位。同年在皇家哈勒内姆医院的心血管部门从事研究工作。张博士于2009年加入分子仪器公司。至今，他成功的推动了很多跨平台应用的研发，热衷致力于细胞信号通路的分析和干细胞筛选技术应用的研发。摘要:随着药物供给需求的快速增长，和生物制药企业的快速发展，对快速开发出高效稳定的生产系统的需求已经越来越高。依靠试验员手工操作，在传统细胞株的生产制作工艺上占据了极大的比例。这部分传统工艺需要大量人力做重负冗繁的工作，致使产量低而且很容易受到人为错误的影响。我将在这里为您介绍新的ClonePix系统会充分填补传统工艺上的不足。ClonePix系统是一个将高通量筛选和自动化系统整合为一体，专为生物制药企业设计的，适用于快速开发，筛选，生产大分子细胞株的平台。如果您有任何问题，请联系MD中国：info.china@moldev.com获得更多Molecular Devices的活动和新闻信息，请访问我们的网站：moleculardevices.com

网络研讨会:快速筛选哺乳动物细胞株的最新技术Tuesday, June 26, 20124:00 PM Beijing TimeTuesday, June 26, 2012 | 4 pm Beijing Time主讲人:Chris Zhang, Ph.D., Research Scientist, Genetix, Molecular Devices. 张骁博士是分子仪器公司R&D部门的研发科学家；张博士在英国谢菲尔德大学攻读的生物化学；并在医学院获得了研究免疫，感染和炎症方面的博士学位。同年在皇家哈勒内姆医院的心血管部门从事研究工作。张博士于2009年加入分子仪器公司。至今，他成功的推动了很多跨平台应用的研发，热衷致力于细胞信号通路的分析和干细胞筛选技术应用的研发。 摘要: 随着药物供给需求的快速增长，和生物制药企业的快速发展，对快速开发出高效稳定的生产系统的需求已经越来越高。依靠试验员手工操作，在传统细胞株的生产制作工艺上占据了极大的比例。这部分传统工艺需要大量人力做重负冗繁的工作，致使产量低而且很容易受到人为错误的影响。我将在这里为您介绍新的ClonePix系统会充分填补传统工艺上的不足。ClonePix系统是一个将高通量筛选和自动化系统整合为一体，专为生物制药企业设计的，适用于快速开发，筛选，生产大分子细胞株的平台。如果您有任何问题，请联系MD中国：info.china@moldev.com详情请联系：美谷分子仪器（上海）有限公司E-mail: Info.china@moldev.com上海：86-21-33721088 北京：86-10-64108669台北：886-2-26567581 香港：852-81252509www.moleculardevices.com.cn | www.moleculardevices.com

p　　2015年9月21日，清华大学生命学院杨茂君教授，高宁研究员和医学院肖百龙研究员研究组合作在《自然》(Nature)杂志上以长文形式在线发表了题为《哺乳动物机械敏感Piezo1离子通道的结构》(Architecture of the Mammalian Mechanosensitive Piezo1 Channel)的研究论文，首次报道了哺乳动物机械力敏感离子通道Piezo蛋白的高分辨率冷冻电镜结构，并以此为基础对Piezo蛋白的作用机理进行了分析。/pp　　Piezo蛋白是由美国加州Scripps研究所Ardem Patapoutian教授研究组在 2010年首次鉴定得到的第一个真核生物机械力敏感离子通道。该蛋白与目前已知的所有离子通道蛋白均没有同源性，尤其值得一提的是，该蛋白是目前已知所有膜蛋白中跨膜区最多的蛋白。自从该蛋白被发现以来，在世界范围内掀起了一股Piezo蛋白研究的热潮，多个研究组先后在世界顶级杂志发表多篇研究论文阐述了该蛋白的重要生理功能。与低等生物中只存在一个Piezo蛋白不同，在高等生物中存在两类Piezo蛋白，Piezo1和Piezo2，在人类中二者具有47%的同源性。Piezo2蛋白主要在感觉背根神经节中高表达，近年来的研究表明其主要与生物体感受外界触碰即感觉相关。Piezo1主要在肺、膀胱、红细胞和皮肤细胞中高表达，在红细胞中功能获得性突变可导致干瘪细胞增多症和裂口红细胞症等遗传性疾病。2014年，利兹大学的David Beech教授和加州Scripps研究所Ardem Patapoutian教授研究组分别独立发现Piezo1蛋白可以为血管中的传感器提供指令，能够使身体感受到血液正在流动，进而给出信号指示形成新的血管结构。这一发现奠定了Piezo1蛋白作为靶标在心血管疾病和癌症等重大疾病治疗过程中的重要研究意义。Piezo1结构的解析为深入理解Piezo家族蛋白在这些疾病中的作用以及生物体感知外界信号的分子基础奠定了良好的基础。机械力敏感离子通道蛋白结构研究先驱，美国加州理工学院(Caltech)化学和化工系教授/霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员，美国科学院院士Douglas C. Rees教授在给杨茂君教授的贺信中写到“This is a great accomplishments - congratulations!”。/pp　　Piezo1结构不仅完美的解释了以往的细胞、生化研究数据，而且还纠正了以往研究中对Piezo蛋白的错误认识。在以往的研究中Piezo1蛋白被认为可能是以同源四聚体形式发挥离子通道功能，而我们的生化及结构证明，Piezo1蛋白主要是形成类似于螺旋桨一样的同源三聚体(图a)。同时，结构分析表明Piezo1蛋白仅含有16个左右的跨膜区，且形成两两配对的阵列结构(图b)，这一点与以往生物信息学预测的含有30-40个跨膜区不同。Piezo1蛋白的胞外区由两部分组成，其N端形成一个大的螺旋状胞外区分布在三聚体中心的远端，而在三聚体的正中间有一个球状的“帽子”结构。结构分析表明这一“帽子”结构是由三个CED(C末端胞外区结构域)构成的，而CED由该蛋白的最后一个跨膜区(IH)与只有59个氨基酸的CTD(C末端结构域)相连接。CED-IH-CTD形成三聚体，其正中间为离子透过的通道区域。有趣的是倒数第二个跨膜螺旋(OH)形成了一种功能区替换(domain swap)的结构，其由埋在细胞膜内的四个螺旋形成Anchor结构域与最后一个跨膜螺旋连接，以顺时针的方式分别插入到相邻分子的跨膜区，进而稳定了三聚体的形成(图a)。数据分析表明：Piezo1蛋白位于胞外区的N端螺旋状结构域具有非常高的柔性，其可以左右摆动也可以上下平移，推测其与感受来自不同方向的外界剪切力有关。此外该结构域还由一个具有两个大约80埃长度的在细胞膜内紧贴着跨膜区的Coiled-coil结构(Beam)与CTD相连接，该Coiled-coil结构域可能起到将N端胞外区螺旋结构的形变向胞内区CTD区域传导的功能，进而促进离子通道的开放(图c)。/pp　　清华大学生命学院博士研究生盖景鹏、李婉秋、赵前程和李宁宁为本文并列第一作者 高宁研究员、肖百龙研究员和杨茂君教授为本文共同通讯作者。此外生命学院博士研究生陈懋斐、李若翀和医学院博士研究生支鹏也参与了部分研究工作。上海同步辐射及清华大学蛋白质研究技术中心(凤凰工程基础设施)为晶体及冷冻电镜数据收集提供了及时有效的支持。本项目受到清华-北大生命联合中心、清华大学自主科研计划、国家自然科学基金委、科技部重大研究计划及中组部青年千人计划的支持。/pp　　论文链接：/pp　　a href="http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html" _src="http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html"http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html/a /pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/09d7cb9c-3894-4cfe-a575-c3672c66e507.jpg" title="0924_t.jpg"//ppbr//pp　　图示(a)Piezo1冷冻电镜密度图及三维结构 (b)Piezo1跨膜区骨架形成两两配对的阵列结构 (c)Piezo1感受外界机械力的分子基础模型/p

发表于《柳叶刀》的论文获国际认可　　记者从浙江大学医学院附属第一医院获悉，由该院传染病诊治国家重点实验室主任李兰娟院士领衔的H7N9禽流感研究取得重大突破，研究论文《人类感染活禽市场来源的新发H7N9亚型禽流感病毒：临床分析和病毒基因组特征》日前正式发表于国际顶尖医学期刊《柳叶刀》，这标志着我国科学家在该领域的研究成果获国际认可，该成果将对我国乃至国际防控和诊治H7N9提供科学依据。　　李兰娟是中国工程院院士、传染病诊治国家重点实验室主任，同时也是国家H7N9禽流感预警控制专家组成员及国家H7N9禽流感治疗组副组长。在日前召开的新闻发布会上，针对研究成果和公众关切的问题，记者向李兰娟做了详细的了解。　　在国际上首次证明H7N9病毒源于禽类　　李兰娟告诉记者，实验室第一时间就开展了H7N9禽流感的临床和基础研究，建立了H7N9病毒快速检测、分离培养和基因测序技术，对重点人群和环境进行了监测筛查。　　“研究发现4位患者都具有接触家禽史，包括销售或采购活禽，我们对患者可能相关的活禽市场中的鸡、鸭、鹌鹑和鸽子进行了采样，并检测出H7N9病毒。”李兰娟表示，根据患者体内分离出的H7N9病毒与活禽市场的鸡中分离出的H7N9病毒株进行遗传学比较，其8个基因片段中有6个是禽源性，病毒株之间的基因序列高度同源，同源性超过99.4%。　　“这表明了病毒从禽类向人类传播的可能，也获得了H7N9病毒从禽类向人类的证据。”李兰娟说，研究还发现H7N9禽流感不同于其他类型的禽流感，在人类感染该病毒前并未导致家禽发病与死亡。　　在国际上首次警示病毒正在向适合感染哺乳动物方向发展　　目前公众最关心的问题就是H7N9禽流感会不会在人际间传染。　　李院士告诉记者，研究团队对303名患者家属和密切接触者，特别是82名未经保护与患者有过接触的医护人员进行临床监测，在14天医学观察期内，所有接触者均未出现任何感染征象，提示H7N9病毒目前尚未建立有效的人际间传播方式。　　“不过，研究团队对病毒基因组研究显示，H7基因的226氨基酸位点已发生变异，使得禽类的H7N9病毒更容易感染人。PB2基因尽管只发现了701位点发生变异，但要高度警惕，如果PB2基因627和701氨基酸位点同时发生变异，将会增加人际传播的危险性和可能性。”李院士表示，目前研究团队正密切观察H7N9病毒的变异情况。　　在传播途径方面，对于呼吸道的传播方式专家意见较为统一，李院士表示没有直接证据可以证明“消化道传播途径”，目前团队正对传播途径作进一步研究。　　人工肝技术对治疗感染H7N9患者临床效果突出　　研究团队针对疫情初期4例重症病例进行研究，发现四人均有糖尿病、冠心病等基础疾病，发病时都出现了咳嗽、咳痰、呼吸困难等症状，主要表现为高烧和下呼吸道病症，在发病随后的3到14天内出现呼吸衰竭。　　李院士说：“我们还首次发现H7N9病毒主要存在于下呼吸道，痰和下呼吸道灌洗液阳性率高，持续时间长，鼻咽拭子病毒检测阳性率低，且持续时间短。”　　另外，团队首次发现H7N9病毒感染重症者有类似SARS病毒感染的“细胞因子风暴”现象。　　李院士介绍说，综合分析“细胞因子风暴”现象后，浙大一院创造性地应用人工肝技术清除患者体内堆积的炎症因子，可以有效地抑制炎症反应，帮助重症患者渡过器官功能衰竭难关，临床治疗效果突出，极大地降低了患者病死率。　　目前浙大一院已收治H7N9禽流感重症患者43人，其中2人已出院，李兰娟透露接下来将有更多患者出院。

世界实验动物日起源“世界实验动物日The World Lab Animal Day”，即每年的4月24日，是1979年由英国反活体解剖协会（NAVS）发起的重要的实验动物保护节日，呼吁人类减少和停止不必须的动物实验。世界实验动物日是受联合国认可的、国际性的纪念日，旨在倡导科学、人道地开展动物实验。纪念日简介播报编辑1979年，由英国反活体解剖协会（NAVS）发起，定于每年的4月24日为“世界实验动物日”（The World Lab Animal Day），前后一周则被称为“实验动物周”。世界实验动物日是已经受联合国认可的、国际性的纪念日，在世界各地都有动物保护者为这一天以及前后的一周举行各种活动。“实验动物慰灵碑”在欧洲和北美的许多城市，这一节日已成为动物维权组织宣传其反对利用动物研究的重要机会，并主导媒体报道，在公众心目中造成了对动物研究片面、负面的印象。对此，需要从实验动物和人类健康两方面进行考虑，客观、理性地认识和理解世界实验动物日。实验动物的“3R”原则实验动物是动物成员中的特殊群体，从出生那刻起，命里注定要被用于科学研究，尤其是用于各种医学实验、疫苗安全评价等研究。作为人类的替身，以身试毒、替人类尝百草，大部分甚至付出生命，为的是使人类能够深入地理解疾病，研发疾病的预防和治疗策略，最终科学地呵护人类健康。科研中的动物实验尚不可能完全被替代，人类能做到的是，具有关护动物的爱心和意识，尽力提供动物舒适的实验环境，熟练掌握实验技术，从每个环节上将可能的痛苦减到最低，积极探讨替代方法，减少或不用动物做意义不大的实验等，这些应该是我们最合适的做法。任何动物都有基本的生存权利，解决替身实验产生一系列社会问题的方式是提倡有益于涉及实验动物的伦理和福利要求。涉及实验动物的伦理是指人类与实验动物相互关系中应遵循的道德和标准。国际上在使用动物方面，总的原则是“尊重生命，科学、合理、仁道地使用动物”，遵循“3R”原则即替换（Replacement）、减少（Reduction）和优化（Refinement）。“3R”原则是总原则的具体体现。动物福利是人类文明的标志，是建立和谐社会的需要。动物福利的核心是五大自由：即享有不受饥渴、生活舒适、不受痛苦伤害和疾病、无恐惧和悲伤感、表达天性的自由。实验动物的含义最初的实验动物是：凡是科学实验研究中使用的动物，通称为实验动物。后来又提出：凡是为了科学实验的需要而专门饲养、繁殖的动物，称为实验动物。近数十年来实验动物成为一门新兴的独立学科，对实验动物的定义又有了提高。根据《中国农业百科兽医传》按特定条件严格定向培育,供科学实验和生物学测试用的动物。要求具有稳定的生物学特征性和洁净度及明确的遗传学背景,能用最少量的样本获得有意义而能再现的实验和测试数据。根据《农业大词典》实验动物以科学实验研究为目的,进行科学育种、繁殖、饲养和管理的一类动物。多数由野生通过家养驯化,定向培育,按照实验研究需要选育而成。常用实验动物,如小鼠、大鼠、仓鼠、豚鼠、家兔、犬、猫、貂、家畜和家禽,以及两栖类、爬虫类、鸟类和灵长类动物。根据国家质量技术监督局发布的《实验动物环境及设施》，对实验动物有了最新定义：指经人工饲养，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确或来源清楚的用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。可见，实验动物有它特定的含义：(1)必须经人工培育，遗传背景明确，来源清楚，即遗传限定的动物(geneticallydefined animal)；(2)对其携带的微生物、寄生虫实行人工控制，即微生物、寄生虫限定的动物；(3)主要用于科学实验的动物。实验动物的定义有了如此的变化，是因为要保证科学实验结果的可靠性、精确性和可重复性，实验动物必须具备科学实验应具备的4个基本要求：(1)对实验处理表现出极高的敏感性；(2)对实验处理的个体反应表现出极强的均一性；(3)模型性状具有遗传上的稳定性；(4)动物来源具有易获取性。实验动物是用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物，是现代生命科学研究发展的基石，特别是在医药研发中扮演了人类替难者的角色，也被称为"活的试剂"。在众多实验动物中，一些动物因为生长周期短、养殖成本低 遗传背景明确、来源清楚 基因组与人类较为接近、能够表达人类生理和病理过程等原因，被普遍用于科学研究，这些标准化的实验动物即被称为模式动物。常见的实验动物(1)啮齿类(大鼠、小鼠等)：繁殖能力强、世代周期短、饲养成本低 几乎可用于所有生命科学基础研究和新药开发领域。(2)非人灵长类(食蟹猴等)：与人亲缘关系最近，大脑发达，有大量沟回，视、听、味、触觉发达，空间立体感强。(3)犬类(比格犬等)：在生理学和解剖学方面更接近于人 神经系统发达，适应能力强 适用于药代动力学和毒理学研究。易于繁殖与饲养 易产生发热反应，发热反应典型、恒定 常用于热原实验、骨关节和眼科药物研究。(4)猪类：心脏结构、皮肤结构与人类相似，用于心血管疾病研究、皮肤病药物开发等。(5)斑马鱼：体外受精和发育，繁殖能力强，性成熟周期短 胚胎透明，易于观察到药物对其体内器官的影响。按动物学分类法动物种类繁多，到目前为止已知的150万种以上，但能培育成实验动物的只有百余种。 按照动物学的分类方法，实验动物可分为： (1)哺乳类：哺乳类动物的神经、循环、消化等系统很发达，容易人工驯化培育，特别是小型哺乳动物繁殖周期短，繁殖率高，所以哺乳类实验动物发展很快。目前已培养了近百种哺乳类实验动物。尤其是啮齿动物，如实验室最常见的大小鼠，现在已发展成为品系多，规模大、用途广的实验动物。(2)鸟类：目前培育成实验动物的很少，常见的是鸡形目的鸡、雁形目的鸭。 (3)两栖类：常用的有蛙。

2023年2月15日，澳大利亚联邦公报网站发布了F2023L00107号公告，即澳新食品法典附表20（农兽药最大残留限量标准）2023年第1号修正案，内容为制修订或删除部分食品中嗪虫唑酰胺等多种农药的最大残留限量，本次修订自公报发布之日起生效。具体修订内容部分如下（表格中‘*’表示MRL的设定在或接近分析定量的极限；“T”表示MRL是暂定限量）：农药名称食品名称修订后最大残留限量（mg/kg）现有最大残留限量（mg/kg）嗪虫唑酰胺（dimpropyridaz）头茎类和花球类芸薹属蔬菜0.7/哺乳动物肉、可食用内脏、禽蛋、乳、禽肉和禽类可食用内脏*0.02/葫芦0.3/果菜类蔬菜，葫芦除外1/叶菜类蔬菜15/异噁唑虫酰胺（isocycloseram）头茎类和花球类芸薹属蔬菜0.7/叶菜类芸薹属蔬菜4/哺乳动物肉（含脂肪）、可食用内脏、禽蛋、乳、禽肉和禽类可食用内脏、洋葱*0.01/果菜类蔬菜0.2/双丙环虫酯（afidopyropen）欧芹/5草药T5/芥末籽T*0.01/四唑虫酰胺（tetraniliprole）哺乳动物肉（含脂肪）0.1*0.01氯氰菊酯（cypermethrin）食用芥末油T0.2/

日前，中国科协生命科学学会联合体组织18个成员学会推荐，由生命科学领域专家审核并评选出2016年度“中国生命科学领域十大进展”。　　植物分枝激素独脚金内酯的感知机制植物分枝激素独脚金内酯的感知机制示意图　　植物激素调控植物的繁衍生息，与人类生存环境和粮食安全息息相关。独脚金内酯作为新型植物激素，调控植物分枝、决定植物株型、影响作物产量。清华大学谢道昕、饶子和及娄智勇等合作发现了独脚金内酯的受体感知机制，揭示了“受体-配体”不可逆识别的新规律，发现受体D14参与激素活性分子的合成和不可逆结合、进而触发信号传导链，调控植物分枝。这一发现丰富了生物学领域过去百年建立的配体可逆地结合受体并循环地触发传导链的“配体-受体”识别理论，为创立生物受体与配体不可逆识别的新理论奠定了重要基础，并对植物株型遗传改良和寄生杂草防治具有重要指导作用。该工作发表于《自然》杂志(Nature，2016 ，536:469-474)。　　线粒体呼吸链超级复合物的结构与功能哺乳动物呼吸体三维结构呼吸体电子传递及质子转运途径　　呼吸作用是生命体最基础的生命活动之一。由位于线粒体内膜的氧化磷酸化系统完成，为细胞提供能量。人类线粒体呼吸链氧化磷酸化系统异常会导致多种疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化、少年脊髓型共济失调以及肌萎缩性脊髓侧索硬化症等。哺乳动物呼吸体是由包括44个膜蛋白在内的81个蛋白亚基(69种不同蛋白分子)所构成的分子量高达1.7兆道尔顿的超级膜蛋白分子机器。清华大学杨茂君研究组先后在《自然》(Nature， 2016， 537： 639–643)和《细胞》(Cell， 2016，167：1598–1609)杂志发文，报道了呼吸链超级复合物结构。该结构是目前所解析的最复杂的非对称性膜蛋白超级分子机器的结构(图A,B)，为进一步理解哺乳动物呼吸链超级复合物的组织形式、分子机理以及治疗细胞呼吸相关的疾病提供了重要的结构基础。　　组蛋白甲基化修饰在早期胚胎发育中的建立与调控小鼠植入前胚胎的组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰动态变化图谱　　组蛋白修饰对基因表达与沉默发挥重要调控作用，在早期胚胎发育过程中, 异常的组蛋白修饰会导致胚胎发育停滞。哺乳动物植入前胚胎全基因组水平组蛋白修饰的建立与调控是发育生物学领域一个亟待解决的科学问题。同济大学高绍荣团队首次利用微量细胞染色体免疫共沉淀技术揭示了H3K4me3和H3K27me3两种重要组蛋白修饰在早期胚胎中的分布特点以及对早期胚胎发育独特的调控机制，发现宽的H3K4me3修饰在早期胚胎大量存在并在基因表达调控和胚胎发育第一次细胞命运决定中发挥重要作用。该成果发表在《自然》(Nature，2016,537：558-562)杂志上，其意义为揭示了组蛋白修饰在植入前胚胎发育以及早期细胞分化过程中的特异性调控模式，对研究胚胎发育异常、提高辅助生殖技术的成功率具有重要意义。　　基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法胆固醇酯化酶ACAT1调控T细胞肿瘤杀伤过程示意图　　T细胞介导的肿瘤免疫治疗是治疗肿瘤的重要武器，在临床上已取得了巨大的成功。但现有的基于信号转导调控的肿瘤免疫治疗手段只对部分病人有效，因此急需发展新的方法让更多的病人受益。中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所许琛琦、李伯良与合作者从代谢调控这一全新的角度去研究T细胞肿瘤免疫反应。鉴定了胆固醇酯化酶ACAT1是调控肿瘤免疫应答的代谢检查点，抑制其活性可以增强CD8+ T细胞的肿瘤杀伤能力。同时发现ACAT1抑制剂Avasimibe(辉瑞公司开发的用于治疗动脉粥样硬化的药物，进行了III期临床试验)，具有很好的抗肿瘤效应，并且能与现有的临床药物PD-1抗体进行联合治疗。该项研究开辟肿瘤免疫治疗研究的一个全新领域 同时发现ACAT1这一药物靶点及其小分子抑制剂的应用前景，发展了新的肿瘤免疫治疗方法。该研究论文发表在《自然》(Nature，2016，531:651-655)杂志上。　　内源性干细胞介导功能性晶状体再生治疗婴幼儿白内障　　中山大学中山眼科中心刘奕志教授带领团队，历经18年研究，发现了晶状体上皮干细胞 为了利用干细胞的再生潜能实现组织修复，设计并创建了一种新的微创白内障手术方法，保留了自体晶状体干细胞及其再生的微环境，长出了功能性的晶状体，已用于临床治疗婴幼儿白内障，提高了患儿视力，降低了并发症。该研究不仅为白内障治疗提供了全新的策略，也首次实现了自体干细胞介导的实体组织器官的再生，开辟了组织再生及干细胞临床应用的新方向。论文发表在《Nature》杂志(Nature， 2016，531：323-328)。　　活性RAG型转座子的发现揭示抗体V(D)J重组的起源文昌鱼ProtoRAG转座子和脊椎动物RAG蛋白的功能比较　　以免疫记忆与疫苗产生为核心的人类适应性免疫的关键机制就是RAG介导的抗体重排,所以,RAG基因的起源一直是免疫形成揭秘的关键问题。为此,诺贝尔奖获得者利根川进(Tonegawa)1979年提出了转座子起源假说,此后围绕RAG的起源与功能，展开了激烈的学术争论,直到该成果发表前, 转座子起源假说并未得到证实，成为免疫学一个经典谜题。　　北京中医药大学徐安龙研究组以有活化石之称的文昌鱼为研究对象，发现了具有介导V(D)J重排功能的原始RAG转座子，证实了利根川进的假说。该发现不仅改写免疫教科书中关于适应性免疫起源的观点:将适应性免疫的起源由脊椎动物推前近1亿年到无脊椎动物,而且可能为未来利用重排机制设计新的免疫抗体/基因提供崭新的基因编辑思路和技术。相关研究论文发表在《细胞》 [Cell166(1):102—114，2016]上。　　植物雌雄配子体识别的分子机制　　受精需要精子和卵细胞的结合，而精子能否被及时的传递到卵子是受精的关键。在被子植物中，精子是通过花粉管来传递的，但花粉管是如何将精子传递到卵子的呢?这一问题是植物生殖生物学几十年来关注的主要问题之一，这个过程也是植物生殖隔离及物种多样性维持的重要因素之一。中科院遗传发育所杨维才研究组首次分离了拟南芥中花粉管识别雌性吸引信号的受体蛋白复合体，并揭示了信号识别和激活的分子机制。通过转基因手段将其中一个信号受体导入荠菜中，并与拟南芥进行杂交，转基因荠菜的花粉管识别拟南芥胚囊的效率得到明显提高。该研究通过基因工程手段建立了利用关键基因打破生殖隔离的方法，为克服杂交育种中杂交不亲和性提供了重要理论依据。该研究成果发表在《自然》杂志上(Nature， 2016,531：241-4)。　　精子tsRNAs可作为记忆载体介导获得性性状跨代遗传　　研究发现父亲的某些获得性性状，如饮食诱导的代谢紊乱，可通过表观遗传的方式“记忆”在精子中并遗传给下一代，这对人类健康和繁衍具有深远的影响。中国科学院动物研究所周琪、段恩奎与上海生命科学研究院营养科学研究所翟琦巍研究员合作团队基于父系高脂饮食小鼠模型，发现精子中一类来源于tRNA的小RNA (tsRNAs) 在高脂饮食下表达谱和RNA修饰谱均发生显著改变，且将高脂小鼠精子中的tsRNAs片段注射到正常受精卵内可诱导F1代产生代谢性疾病。tsRNAs进入受精卵后可导致早期胚胎及后代小鼠胰岛中代谢通路基因发生显著改变。本研究从精子RNA角度，为研究获得性性状跨代遗传开拓了全新的视角，提出精子tsRNAs是一类新的父本表观遗传因子，可介导获得性代谢疾病的跨代遗传。文章发表后被国际重要刊物广泛引用和评价，也引起国际各大媒体的关注。该论文发表在《科学》(Science，2016，351(6271): 397—400 )上。　　MECP2转基因猴的类自闭症行为表征与种系传递MECP2转基因猴表现出类人类自闭症的刻板行为与社交障碍等行为　　中国科学院上海神经科学研究所仇子龙研究员等通过构建携带人类自闭症基因MECP2的转基因猴模型及对MECP2转基因猴进行分子遗传学与行为学分析，发现MECP2转基因猴表现出类人类自闭症的刻板行为与社交障碍等行为。此研究首次建立了携带人类自闭症基因的非人灵长类动物模型，为深入研究自闭症的病理与探索可能的治疗干预方法提供了重要基础。　　在该研究中，研究人员通过精巢异种移植，将幼年食蟹猴的精巢移植到裸鼠的背部，实现了食蟹猴精巢提早成熟，并利用移植精巢组织内生成的精子成功获得了健康的F1代MECP2转基因食蟹猴后代。该工作加速了食蟹猴的精子生成速度，缩短了食蟹猴的繁殖周期，对于推动非人灵长类动物模型的应用具有重大意义。该研究成果发表于《自然》(Nature， 2016，530：98–102)杂志上。　　埃博拉病毒入侵机制研究　　埃博拉病毒入侵宿主细胞模式图(左)博拉病毒表面激活态糖蛋白GPcl与其宿主的内吞体内受体NPC1的复合物三维结构图(右).　　2014-15年暴发的埃博拉病毒疫情在西非国家造成了1万余人死亡，引起了全人类社会的高度关注。此前，埃博拉病毒入侵宿主细胞的分子机制并不清楚。中国科学院微生物研究所高福团队在国际上率先解析出埃博拉病毒表面激活态糖蛋白与宿主细胞内吞体膜受体NPC1腔内结构域C的复合物三维结构，阐明两者如同“锁钥”的相互作用模式，从分子水平阐释了一种新的囊膜病毒膜融合激发机制(第五种机制)，成为近年来国际病毒学领域的一大突破。该研究为抗病毒药物设计提供了新靶点，加深了人们对埃博拉病毒入侵机制的认识，为应对埃博拉病毒病疫情及防控提供重要的理论基础。研究成果在《细胞》(Cell，2016， 167：1511–1524)杂志上发表。

p style="text-align: justify " 近年，CRISPR基因编辑技术及其相关应用成为生命科学领域备受关注的热点研究方向。基于这种技术，科学家们可高效、快速、便捷地对感兴趣的基因进行编辑，从而在基础科研、农业和医学的发展中具有重要应用。/pp style="text-align: justify "　　目前CRISPR系统中有两类效应蛋白家族（Cas9和Cas12a/Cpf1）被成功改造成哺乳动物及其它模式生物的基因组编辑工具，包括首先由Doudna JA、Charpentier E和Zhang F等实验室在2012年和2013年报道的Cas9系统。她/他们利用Cas9系统有效地实现了哺乳动物基因组的编辑，并带动了基因编辑领域的迅猛发展，将基因编辑技术成功拓展到基因转录表达调控、表观遗传修饰、全基因组功能筛选、碱基编辑、基因组成像和细胞谱系追踪等多种生物学应用。以及Zhang F等人在2015年发现并改造的Cas12a（又称为Cpf1）系统，也能实现哺乳动物等多个物种的基因组编辑。与此同时，科学家们也在一直致力于新的基因编辑系统的建立，尤其是更适合基因治疗使用的工具系统。/pp style="text-align: justify "　　近年来鉴定出的一个新的CRISPR系统，Cas12b（又称为C2c1），因其嗜高温的特性没能应用于基因组编辑。中国科学院动物研究所研究团队通过系统挖掘，成功地鉴定出若干能在人体生理温度工作的Cas12b/C2c1酶。经过系统改造，两种Cas12b/C2c1酶被成功开发成为哺乳动物基因组编辑工具，能够编辑人类细胞基因组并应用于制备动物疾病模型。这些Cas12b/C2c1是双RNA导向的核酸酶，识别5' -TTN的PAM序列，切割DNA后产生粘性末端。进一步改造可以将这些Cas12b/C2c1酶用于基因组的激活等延展应用。与之前报道的Cas9和Cas12a/Cpf1酶相比，Cas12b/C2c1酶有若干优势与特点：（1）Cas12b/C2c1比应用最为广泛的SpCas9和Cas12a/Cpf1更小，因此更容易用于需要在体递送的基因治疗。（2）Cas12b/C2c1能够在宽广的温度范围和pH范围保持高的酶活性，有望适用于具有不同生理温度的多个物种。同时与SpCas9相比，Cas12b/C2c1核糖核酸酶（RNP）在人血浆中更稳定。（3）Cas12b/C2c1很难耐受向导RNA与靶DNA之间的碱基错配，因此比SpCas9和Cas12a/Cpf1的脱靶效应更小，这意味着它在进行基因组编辑时更加安全。针对这项新技术，该研究团队已于一年前提交了专利申请，并正在开发这项技术在基因治疗中的应用。/pp style="text-align: justify "　　相关成果于11月27日在国际学术期刊Cell Discovery 发表。该研究工作由动物所和中科院干细胞与再生医学创新研究院完成。动物所研究员李伟为论文的通讯作者；博士生滕飞、崔彤彤为共同第一作者。该研究受到中科院战略科技先导专项及科技部、基金委等的资助。/pp style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/9f925f6a-7afd-4161-981e-f2f0cdb3679a.jpg" title="W020181127602168069846.jpg" alt="W020181127602168069846.jpg"/ br//pp style="text-align: center "动物所开发新型基因组编辑工具CRISPR/Cas12b/ppbr//p

利用合成生物学开发的细胞治疗系统具有广阔的疾病治疗前景。其原理是在细胞中装配药物蛋白表达调控开关，在外源刺激信号作用下，细胞调控并释放药物蛋白。将细胞治疗系统应用于糖尿病，可以口服小分子作为外源刺激信号调控胰岛素表达，避免胰岛素注射带来的痛苦。目前，大多数药物蛋白调控开关都是基于转录水平调控设计的，外源刺激信号首先需要刺激转录因子，将药物蛋白基因转录并加工为mRNA，然后翻译出药物蛋白。这种调控过程相对复杂，蛋白表达时间较为缓慢，限制了细胞治疗系统在糖尿病等疾病中的应用。因此，开发快速的蛋白表达调控系统是合成生物学中的研究热点。2021年11月15日，北京大学刘涛团队与华东师范大学叶海峰团队在Nature Chemical Biology杂志发表了题为Genetic code expanded cell-based therapy for treating diabetes in mice的研究论文。文章利用基因密码子扩展技术开发了非天然氨基酸调控的胰岛素细胞治疗系统（Noncanonical Amino acids (ncAAs)-triggered Therapeutic Switch, NATS），证明了该系统能够在翻译水平快速调控蛋白质表达（图1）。该研究补充了合成生物学中的蛋白调控开关工具库，也为基因密码子扩展技术的应用创新提供了新的思路。图1 NAST系统在翻译水平快速调控蛋白表达基因密码子扩展技术通过进化能够识别ncAA的氨酰tRNA合成酶和tRNA分子对，在翻译含有异位琥珀密码子的mRNA过程中将ncAA插入蛋白质。基因密码子扩展技术的最重要应用是蛋白质的定点修饰，刘涛团队则关注该技术的蛋白质翻译机制，建立了在蛋白质翻译水平调控的药物蛋白调控系统。研究人员将含有异位琥珀密码子的药物蛋白基因以及氨酰tRNA合成酶和tRNA分子对插入哺乳动物细胞基因组，构建了NATS系统细胞系（图2a）。在普通培养基中，NATS细胞的核糖体翻译到异位琥珀密码子时由于缺乏ncAA而导致翻译终止。而在含有ncAA的培养基中，NATS细胞可以利用ncAA翻译药物蛋白（图2b）。图2 NATS系统的开关调控方式NATS系统激活的蛋白表达对ncAA有明显的浓度依赖和可逆调控。ncAA与细胞只需要接触1分钟就足以激活NATS系统：这是经典的转录水平调控系统所无法达到的。为了在动物体内能够实现口服ncAA调控目的蛋白表达，研究人员首先做了ncAA药物代谢动力学实验，并证明ncAA可以口服被小鼠吸收。人细胞体外改造后移植到小鼠体内需要克服免疫排斥反应，为此研究人员选用两种用于临床研究的细胞包埋方法，将NATS细胞包裹选择性透过膜后进行细胞移植。选择性透过膜只允许蛋白质等生物大分子以及小分子自由通过，而将小鼠免疫细胞隔离在外，使得NATS细胞可以在小鼠体内存活并分泌目的蛋白进入血液。糖尿病患者的血糖会随着进食情况而波动，准确和及时的血糖控制可以大幅度降低糖尿病并发症的发病概率。转录水平调控的胰岛素表达系统至少需要4小时才能降低小鼠血糖，这很难满足对于快速血糖控制的要求。为研究翻译水平调控系统的降血糖速度，研究人员对移植了NATS细胞的糖尿病小鼠进行单一剂次ncAA灌胃，结果显示小鼠口服ncAA后90分钟，就可以检测到血清胰岛素水平升高和血糖值明显降低，证明了翻译水平调控蛋白表达的速度优势。糖尿病是需要终身服药的慢性疾病，为证明NATS细胞的长期治疗效果，研究人员连续一个月监控糖尿病小鼠的胰岛素和血糖水平，发现NATS细胞可以持续控制小鼠血糖。同时，研究人员将ncAA加入小鼠饲料制成“ncAA饼干“，可以通过小鼠直接进食来控制血糖，提高了给药的便利程度。而且长期毒性实验中并没有发现ncAA对小鼠造成异常。该文章开发的NATS系统跨越了传统的转录水平调控，直接在翻译阶段控制蛋白表达，提高了蛋白质调控速度，扩展了合成生物学用于细胞治疗的调控工具，为糖尿病等需要即时干预的疾病提供了新的治疗策略。文章首次将基因密码子扩展技术应用于细胞治疗，期待未来科学家能够进一步开发基因密码子扩展技术在疾病治疗方面的应用。文章的第一作者是北京大学博士生陈超和黄雨佳，华东师范大学博士生余贵玲。通讯作者为北京大学药学院的刘涛研究员和华东师范大学生命科学学院叶海峰教授。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00899-z

生命科学分析技术和解决方案的全球领导者SCIEX公司，于2015年5月20日宣布其应用团队正在积极开发针对氟乙酸(MFA)的筛查方法(注MFA也被称为&ldquo 1080&rdquo 。)　　2008年，三聚氰胺食品安全事件在中国乳制品市场爆发出时，SCIEX公司与业界科学家合作并在第一时间提供了三聚氰胺和三聚氰酸的检测方法。2013年，新西兰牛奶样品被检测出含有低含量化合物&ldquo 双氰胺&rdquo (又为DCD), 对此，SCIEX公司也开发了相应的检测方法。近期，另一个重大食品安全事件最近正在亚太地区发酵。新西兰全国养殖协会和一些乳品公司于2014年年底收到来源不明的恐吓电子邮件，声称部分牛奶和婴幼儿配方奶粉已被人工添加了具高毒性的氟乙酸。新西兰政府将此次事件定义为&ldquo 生态恐怖主义&rdquo 。警方报告说，该威胁邮件旨在迫使新西兰停止使用含有氟乙酸成分的农药。这种农药广泛运用于保护植物免受啮齿动物，哺乳动物的和昆虫的侵害 摄入人体内后可能会引起食物中毒，心脏异常，肌肉抽搐，痉挛和昏迷等不良反应。该农药在许多其他国家已被禁止使用。　　新西兰是世界上最大的牛奶生产国和出口国之一，该事件威胁到全球食品安全。在事件爆发后，新西兰乳制品业、政府以及上下游产业合作伙伴一起，开始研发可快速检测1080的方法。出于对检测效率的考虑，科学界需要一种快速和易于实施的检测方法。　　SCIEX公司致力于帮助应对全球食品安全问题。对此，公司投入大量人力物力，已经初步开发了利用QTRAP4500系统在牛奶和婴幼儿配方奶粉筛查1080的方法。 该方法包括一种不需要衍生作用的简化样品制备过程，大大消减了试验的时间，并且可以在食品基质中检测到低于10纳克/毫升的1080成分，同时满足优异的精准度和再现性。在初步的研究中，我们发现该方法的定量动态范围可覆盖0.1至100纳克/毫升，实现在广泛的浓度范围内进行精准的定量分析。目前SCIEX正在计划进一步的实验来提高灵敏度，简化样品制备并加入内部标准品来纠正低回收率和基质效应的问题。　　&ldquo 氟乙酸威胁可能会损害全球食品安全，因此，我们的专家团队以最快的速度开发了这样一个容易使用的方法 。利用这个方法，实验室的科学家能在短时间内快速地对大量样品进行污染物筛查。&ldquo 来自SCIEX公司的高级业务总监文森特· 派斯如是说。&ldquo 作为全球食品检测团队的一部分，快速开发新的分析解决方案来应对食品安全事件是我们的使命。&rdquo 　　登陆SCIEX官网可了解详情并下载应用报告。

据欧盟食品安全局(EFSA)消息， 9月9日欧盟食品安全局就氟虫酰胺(flubendiamide)的农药风险评估同行评审发布了结论。　　欧盟专家组将氟虫酰胺作为杀虫剂用于番茄与甜椒进行风险评估，得出结论。　　经过评估，专家组认为，氟虫酰胺对鸟、哺乳动物、鱼、藻类、蜜蜂、非靶标节肢动物、蚯蚓、土壤大型动物、土壤微生物等的风险较低，然而因缺少足够数据，对水产无脊椎动物的风险评估尚不能完成。　　详情参见：http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/3298.htm

导 读今年初，在香港由仓鼠引起的新冠病毒传播事件引起了广泛关注。本文回顾和总结了新冠病毒在人畜间传播的已知证据以及相关的最新变异株情况，并在此基础上进行初步分析，从下列几方面探讨人们关心的问题：1. 动物会传播新冠病毒吗？已知的证据有哪些？还有哪些是我们不知道的？2. 动物携带的新冠病毒，对人类究竟有没有威胁？3. 我们应该如何应对？新冠病毒大流行正进入第三个年头，并逐步转为局部爆发的地方性流行病，但这同样会广泛传播且具有危险性。新冠病毒自出现以来一直在不断变异和进化，出现了如Omicron这种兼具显著传播性和免疫逃逸能力的变异株。目前接种的疫苗在预防新冠病毒引起的严重疾病和死亡方面非常有效，但无法彻底预防感染和阻止传播。庞大的感染基数和逐步形成的病毒多样性增加了不同病毒谱系共同感染同一宿主的频率，为病毒重组提供了条件。重组病毒株已经大量出现，例如可能具备比Omicron更高传播力的XE，以及可能重获了肺嗜性的BA.4等。新变异株仍在不断产生，未来公共卫生也将面临更大挑战。今年初在香港发生的一起宠物仓鼠新冠病毒传播人的事件，令人十分担忧。据报道，仓鼠在欧洲感染了Delta毒株，并在感染后的数月内在其种群内复制传播，最终在香港传播给了宠物店店员和饲主，导致Delta病毒在香港局部爆发。在此报道之前，各种哺乳动物感染人源新冠病毒的事件已屡见不鲜（图1A）。然而，过去人们倾向于认为在动物宿主的选择压力下，动物体内的新冠病毒会丧失对人的传染性，病毒大多只是由人到动物进行单向传播。不过也有例外，水貂养殖场内极高的病毒含量导致了水貂与人之间互相传播。图1 图文摘要鉴于多种宠物包括狗、猫、仓鼠等皆可感染新冠病毒，在国际旅行仍受诸多限制的当下，病毒似乎更容易通过动物贸易进行跨境传播。但由于监测有限，已知的动物感染事件可能只是冰山一角。新冠病毒已经在北美白尾鹿中扩散传播，并通过N501Y变异在大、小鼠体内获得了复制传播的能力。考虑到在人群与环境中都广泛检测到了大量含N501Y的变异株，新冠病毒有可能正在鼠类甚至其他动物中隐匿地传播而未被发现，其获得关键宿主适应突变而转化为人畜共患病毒的可能性正在增加。新冠病毒宿主范围的扩大可能会产生更多新变异株，对人类造成更大威胁（图1B）。新冠病毒天然宿主的形成尚未引起重视。以甲型流感病毒为例，野生鸟类作为其天然宿主，是家禽、猪和人中流感持续不断爆发的源头。包括1918年西班牙大流感，2009年的猪流感等，均是由宿主适应突变引起的跨物种传播导致的。如果任由新冠病毒在全球野生动物中传播，类似的情景可能会重演。而鉴于新冠病毒频繁重组的固有特性，全新的病毒也有可能通过新冠病毒与野生动物中其它的冠状病毒重组出现（图1B）。然而，目前对动物种群中的病毒重组监控力度极为不足。因此，即使新冠大流行可能在不久的将来结束，但是我们需要做的工作似乎不减反增。对各类野生或家养的动物中存在的新冠病毒进行系统性的调研和监测至关重要。有必要考虑对新检测到的变体进行疫苗研究和生产的准备工作。在宠物贸易中有必要加入对新冠病毒的监控，但在制定和执行宠物防疫政策时应充分考虑宠物与主人之间的情感因素。总结与展望目前对动物种群中的新冠病毒监控力度并不足以让我们完全了解病毒传播、重组的现状。由于新冠病毒在不断变异重组，其宿主范围和传播能力都在不断变化，已有结论随时可能会因新出现的毒株而被修正。有鉴于此，亟需研究新冠病毒新变异株宿主范围以及传播能力的变化，同时对动物中流传的新冠病毒毒株进行系统性的调研和检测。唯有详细掌握了这些信息，才能科学地判断动物携带的新冠病毒是否对人类社会构成威胁。本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第三卷第三期以News & Buzz发表的“Zoonotic attack: An underestimated threat of SARS-CoV-2?” (投稿: 2022-03-18；接收: 2022-04-07；在线刊出: 2022-04-15)。DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100242引用格式：Zhu L. Chen H., Cai Z. (2022). Zoonotic attack: An underestimated threat of SARS-CoV-2? The Innovation. 3(3),100242.作者简介朱 林，香港浸会大学环境与生物分析国家重点实验室科学主任蔡宗苇，香港浸会大学化学系讲座教授，环境与生物分析国家重点实验室主任

父母将基因传给他们的后代，帮助他们适应生活。这说起来简单，但随着近年来研究的深入，表明现实更加复杂，父母所赋予的不仅仅是基因。马普免疫生物学和表观遗传学研究所的Asifa Akhtar实验室最新一项研究表明，效的表观遗传修饰也从一代传给了下一代。这一发现公布在Cell杂志上。我们人类的母亲花了九个月时间生下孩子，之后又要花费数年的时间抚养和养育孩子，教他们如何执行基本的和高级的生存任务。而果蝇产下卵子，让它们自行发育，这看起来果蝇像是不负责任的父母，抛弃了自己的孩子。但是Asifa Akhtar实验室进行的研究表明，果蝇妈妈其实也为果蝇宝宝提供了有关生命周期编码的生命使用手册来确保后代的成功，这就是表观基因组。从基因组到表观基因组我们从父母那里获得遗传信息。但是，即使人体中的所有细胞都包含相同的DNA，它们也会表达不同的基因来实现不同的功能。 DNA包裹在组蛋白周围，形成称为核小体的单个重复单元。许多核小体结合在一起形成位于所有细胞核中的“染色质”。表观遗传修饰（例如向组蛋白中添加化学基团）会导致染色质组织发生变化，从而触发基因激活（也就是“表达”）或基因沉默。表观遗传学代表了附加的信息层，可以帮助细胞确定激活哪些基因。尽管我们的细胞具有通用的基因组，但它们具有不同的“表观基因组”。来自母亲的传代信息传递母体的生殖细胞，卵母细胞和精子在受精过程中融合形成新的生物。科学家们认为，大多数表观遗传标记在每一代之间被删除。而表观遗传复位使得每个新个体都可以重新读取所有基因。最新研究发现，一种特殊的组蛋白修饰，即H4K16ac上组蛋白H4的乙酰化作用，是从母亲的卵母细胞到年轻胚胎的传代遗传。“H4K16ac是一种表观遗传修饰，通常与基因的激活有关。但是，我们知道基因在卵母细胞或胚胎生命的前三个小时都没有表达。这提出了一个问题：H4K16ac在这个早期阶段如何完成修饰的？”Akhtar说。为了研究该组蛋白标记在早期果蝇发育中的功能，研究小组进行了全基因组分析。结果他们发现H4K16ac在其基因激活开始之前的早期发育阶段就“标记”了许多DNA区。母亲的表观遗传信息对胚胎发育至关重要当母亲未能将此标记传递给她的孩子时，H4K16ac对后代的重要性就变得显而易见。科学家利用遗传方法和转基因果蝇设计了实验，从果蝇母体内去除MOF酶——已知MOF负责H4K16ac修饰物的沉积。值得注意的是，当科学家研究没有H4K16ac信息的后代时，他们发现在正常条件下以H4K16ac标记的基因现在不再正取表达，其染色质组织受到严重破坏。大多数未能获得母亲H4K16ac指示的胚胎随后死于灾难性的发育缺陷。从果蝇到人类的教训Akhtar表示：“果蝇妈妈甚至在受孕之前就已经通过表观遗传学确保了后代的生存，这一事实令人着迷。”接下来，研究人员转向哺乳动物，发现雌性小鼠还通过卵母细胞将H4K16ac组蛋白修饰传递给子代。这就提出了一种有趣的可能性，即人类也可能将母亲的H4K16ac用作成功胚胎发育的“蓝图”。情况是否如此以及该蓝图可能编码哪些信息，还有待未来进一步的研究。

植物次生代谢产物（Plant secondary metabolites，PSMs）在植食性哺乳动物的觅食生态中起到重要作用。黄酮类化合物是一类重要的PSMs，在植物中广泛存在；具有显著的促进健康的作用，包括抗菌、抗病毒、增强免疫，以及心血管保护等功能。目前，对食源性黄酮类天然复合成分的整体代谢规律及其与动物肠道微生物的双向作用，尚缺乏清晰的认识；关于黄酮类化合物的生态学功能研究相对较少，特别是其对濒危野生动物的生理影响及动物对食物中黄酮类化合物的适应性演化机制鲜有研究。　　大熊猫属于食肉目动物，具有食肉目动物的消化生理特征，但其食性特化为专性食竹。竹中具有丰富的黄酮类化合物。因此，大熊猫-竹子为研究食源性黄酮类化合物在植食性动物与植物之间的生态学功能提供了理想模型。　　9月22日，中国科学院院士、中科院动物研究所研究员魏辅文团队联合成都大熊猫繁育研究基地，在Microbiome上发表了题为Multi-omics reveals the positive leverage of plant secondary metabolites on the gut microbiota in a non-model mammal的研究论文。该研究运用代谢组学、宏基因组学和体外培养等方法，在完整的年周期内同步采集野外大熊猫的可获得样本（食物和粪便）；采集成都大熊猫繁育研究基地中圈养大熊猫的食物、粪便和血浆，剖析了大熊猫对黄酮类化合物的吸收代谢、利用偏好和生物转化，以及黄酮类化合物对大熊猫肠道微生物组成和功能的影响。主要研究结果如下：　　大熊猫对黄酮类化合物的利用规律：利用代谢组学方法，在竹子中鉴定了97个黄酮类单体化合物；与竹笋相比，竹叶中含有更多种类和更高丰度的黄酮类化合物。因此，随着食笋和食叶的季节性转化，黄酮类物质的摄入存在显著的季节性差异。血浆靶向代谢组学检测发现，直接以原型化合物的形式进入血液的化合物仅有12种。食物与粪便代谢组的比较分析发现，大熊猫对食物源黄酮类化合物的利用在亚类和单体水平上均有不同的偏好性，对食物源中的38种单体具有较高的利用率，且粪便中有新的黄酮类单体化合物生成。　　大熊猫肠道微生物适应性响应机制：粪便代谢组和宏基因组关联分析显示，PSMs-黄酮类化合物与肠道微生物的季节性具有显著的相关性。体外培养实验证明，黄酮类物质的季节性的差异摄入驱动了大熊猫肠道微生物的季节性变化，如野外大熊猫肠道微生物关键物种的变化（狭义梭菌属1，Clostridium sensu stricto 1），特别是对有益菌的生长促进作用，如益生菌丁酸梭菌（Clostridium butyricum）。食物中黄酮类摄入越高，大熊猫肠道微生物的多样性越低，微生物毒力因子的丰度也更低。宏基因组功能分析揭示了70%黄酮类化合物的吸收转化由肠道微生物参与完成，且肠道微生物也促进大熊猫对黄酮类物质的转化和利用偏好。　　以上结果证明，在长期演化过程中，大熊猫季节性食物转化行为是大熊猫对竹中有益元素最大化利用的适应。其中，黄酮类化合物对维持大熊猫肠道微生态的动态平衡发挥重要作用。该研究拓展了关于大熊猫营养生态学的认识：有益的PSMs可以通过调控肠道微生物，正反馈调节宿主生理，从而影响大熊猫的觅食策略。此外，该研究也为圈养大熊猫管理提供了重要参考，即食物源黄酮类化合物是大熊猫重要的天然益生元，对大熊猫的临床健康管理，特别是肠道疾病的治疗具有广阔的应用前景。　　该研究首次以非模式野生动物为模型，探索食源性黄酮类化合物的吸收代谢规律及其与肠道微生物的互作模式。从动物生态学的视角，应用多组学方法探讨有益的PSMs对植食性哺乳动物的生理作用。黄酮类化合物与肠道微生物的双向作用为探究动物-肠道微生物共演化提供了新思路。研究得到中科院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金的资助。

近日，赛诺菲-Cell Research 2021年度杰出论文奖发布，共3篇发表于 Cell Research 的论文获奖，论文通讯作者分别是清华大学张强锋；复旦大学鲁伯埙、丁澦；南京大学张辰宇、张骑鹏、汪芳裕。获奖论文的通讯作者获奖论文分别是：论文题目：Predicting dynamic cellular protein–RNA interactions by deep learning using in vivo RNA structures通讯作者：张强锋（清华大学）论文简介：在这篇论文中，张强锋等人建立了一个深度学习模型——PrismNet，从体内RNA二级结构数据预测细胞蛋白质-RNA的动态相互作用。该模型能够发现破坏RNA结构的遗传变异，这些变异通常与动态RNA-蛋白质结合以及人类疾病有关。通过深度神经网络学习到的特征和规律，可能帮助我们从新的角度理解人类疾病的调控机制。论文题目：Degradation of lipid droplets by chimeric autophagy-tethering compounds通讯作者：鲁伯埙、丁澦（复旦大学）论文简介：基于PROTAC的靶向降解蛋白技术已成为一种有前途的药物研发技术，但靶向降解非蛋白质生物分子仍然难以实现。在这篇论文中，鲁伯埙、丁澦等人开发了一种新型分子——LD-ATTEC，可以通过细胞内的自噬有效和选择性地清除脂质液滴，可以同时应用于蛋白质和非蛋白质靶点，这也是首次实现从非蛋白类生物大分子的靶向降解，为进一步开发新的治疗方式开辟了新途径。论文题目：SIDT1-dependent absorption in the stomach mediates host uptake of dietary and orally administered microRNAs通讯作者：张辰宇、张骑鹏、汪芳裕（南京大学）论文简介：早在2012年，张辰宇团队就首次发现了食物中的植物miRNA可以被哺乳动物吸收，并跨界调控动物靶基因的表达，颠覆了此前外源核酸不能被哺乳动物的消化道完整吸收，并在体内有生物学功能的经典生物化学概念。而在这篇获奖论文中，张辰宇、张骑鹏、汪芳裕等人进一步揭示了哺乳动物胃中的SIDT1蛋白介导食物miRNA的吸收，进而使其在动物体内发挥生物学功能。这项研究为“哺乳动物能吸收并利用食物miRNA——近十年来细胞外RNA研究领域中最具突破性和争议性的发现之一”提供了有力证据，从而结束了这个领域长达10年的争论。关于 Cell ResearchCell Research 最新影响因子为46.297，是中国乃至亚洲影响因子最高的学术期刊，许多人将其誉为“国刊之光”。Cell Research 于1990年创刊，创刊后的第11年才获得第一个影响因子，又过了5年，影响因子为2.161（但这也是当时首个超过2分的国产学术期刊）。2006年是 Cell Research 发展的转折点，这一年，已经是 Cell 副主编的李党生回国出任 Cell Research 常务副主编，全面负责期刊的学术工作。2008年，期刊影响因子突破4分，2010年突破8分，2013年突破10分，2018年突破15分，2020年突破20分。自李党生2006年回国担任 Cell Research 常务副主编以来，该期刊影响力与日俱增，已经逐步发展为生命科学领域备受瞩目的具有国际影响力的期刊。在李党生的带领下，Cell Research 发展了专业的科学编辑队伍，并拓展建立了“绿色通道”和“快速通道”的论文发表渠道，以保障中国本土科学家的话语权、并吸引国外优秀科学家投稿。其中一个典型的例子就是，2012年，南京大学生命科学院张辰宇教授做出了一个令人惊讶的发现：食物中的外源植物miRNA可以调控哺乳动物靶基因的表达。该论文先后被 Nature、Science 国际顶刊拒稿，李党生带领团队通过“绿色通道”和“快速通道”，仅用了48小时，就完成了该论文的审稿工作，并安排发表。该论文上线后，引起较大关注，一度成为中国被引用量最高的学术论文，也是 Cell Research 飞跃之路的重要里程碑。此后，张辰宇教授在 Cell Research 陆续发表了一些列研究成果，开创了细胞外RNA（exRNA）这一新领域。详情：miRNA的跨界之旅——张辰宇团队开创的细胞外RNA领域2021年初，李党生由正式出任 Cell Research 主编一职，原主编裴钢院士任名誉主编。赛诺菲-Cell Research 2020年度杰出论文奖2020年杰出论文的通讯作者获奖论文分别是：论文题目：Interaction between microbiota and immunity in health and disease通讯作者：Eran Elinav（以色列魏茨曼科学研究所）论文简介：该综述系统地讨论了宿主免疫系统-微生物组的相互作用及其对人类健康和疾病风险的潜在影响，提供了微生物组-免疫全景图。论文题目：Inhibition of SARS-CoV-2 (previously 2019-nCoV) inhibition of SARS-CoV-2 (previously 2019-nCoV) inhibition of SARS-CoV-2 (previously 2019-nCoV)通讯作者：陆路、姜世勃（复旦大学）、朱赟（中科院生物物理所）论文简介：该研究发现，新冠病毒S蛋白上一个称为HR1区的基因序列在病毒通过膜融合侵入细胞的过程中起到关键作用，于是，研究者合成了靶向抑制HR1区的多肽改良化合物——EK1C4融合抑制剂来阻断病毒膜融合入侵；经多项体外实验验证，该化合物能够高效且广谱性抑制冠状病毒（包括新冠病毒）感染细胞。论文题目：Elimination of senescent cells by β-galactosidase-targeted prodrug attenuates inflammation and restores physical function in aged mice通讯作者：邓宏魁、罗佗平（北京大学）论文简介：该研究创新性的报道了一种新型的前体药物开发策略，即基于溶酶体β-半乳糖苷酶（β-gal）的活性增加（衰老细胞的主要特征）来设计新化合物。基于此开发了新的前体药物SSK1，该药物可以被溶酶体β-gal特异性切割成具有细胞毒性的物质并诱导衰老细胞凋亡，进而清除衰老细胞。2021年度杰出论文链接：1. https://www.nature.com/articles/s41422-021-00476-y2. https://www.nature.com/articles/s41422-021-00532-73. https://www.nature.com/articles/s41422-020-0389-3

再生是机体修复受损、病变或衰老组织的重要过程。从低等动物到人类，不同物种具有不同程度的再生能力，且这种能力随着物种的不断进化而逐步降低。例如，低等动物中的蝾螈能够实现断肢的完全再生，而包括人类在内的多数哺乳动物仅具备有限的再生和损伤修复能力。哺乳动物中，鹿角是唯一能够完全再生的器官。尽管高度进化的物种能在组织损伤时启动相应的再生修复程序，但这种再生修复的能力会随年龄增长而逐渐降低。众所周知，干细胞在组织再生和修复的过程中具有关键作用。例如，蝾螈可以通过形成芽基组织（一群去分化的具有干性的细胞）来完成肢体的再生。同样地，在每年的鹿角再生过程中，位于鹿角骨膜的鹿茸干细胞可以分化产生包含血管、软骨、骨、真皮和神经在内的完整鹿角器官。人类成体干细胞，如间充质干细胞，在多种组织和器官的再生修复过程中均起到重要作用，但这些干细胞的数量和再生能力同样会随着机体年龄的增加而降低。　　虽然研究已发现机体再生能力随进化和衰老而逐步丧失的规律，但分子机制尚不明确。内源性小分子代谢物在不同物种间相对保守；然而，迄今为止，关于能够调节衰老和再生的小分子代谢物知之甚少。通过向自然界存在的低等动物的再生过程学习，以及向具有较强再生能力的年轻组织和干细胞学习，理论上有望发现跨物种保守的、调节再生和衰老的关键代谢小分子，从而为解码再生的代谢调控机制，发现促进再生、延缓衰老的关键代谢物提供新的线索和思路。　　2月1日，中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组，与中科院北京基因组研究所（国家生物信息中心）张维绮研究组合作，在Cell Discovery上，在线发表了题为Cross-species metabolomic analysis identifies uridine as a potent regeneration promoting factor的研究论文。该研究解析了跨物种、跨年龄、跨组织的代谢分子特征，解码了与较高再生能力密切相关的代谢调节通路，鉴定了一系列能改够延缓人类干细胞衰老、促进多组织再生的关键通路和小分子代谢物，为衰老的科学评估、衰老相关疾病的防治以及再生医学的发展提供了潜在的分子标记物和干预策略。　　该研究跨物种、跨年龄、跨组织地绘制多种细胞类型的代谢图谱，包括蝾螈断肢再生的芽基、鹿茸干细胞、年轻和年老食蟹猴的多种组织（脑、心脏、肝脏、肌肉、肾脏、脂肪、皮肤、血液）以及年轻和衰老的间充质干细胞，系统揭示了一些跨物种保守的、再生相关的代谢通路。例如，再生能力强的生物样本更倾向于富集多胺代谢、尿嘧啶代谢和脂肪酸代谢通路。进一步结合人类干细胞衰老的研究平台，研究细致的筛选潜在的促再生代谢物，发现小分子代谢物尿苷（Uridine）可以明显提升衰老人间充质干细胞的自我更新能力。进一步研究显示，尿苷处理可以在5种小鼠的组织损伤模型（肌肉损伤模型、肝纤维化模型、毛发再生模型、心肌梗塞模型和关节炎模型）中助力损伤或病变组织的再生修复。在肌肉损伤模型中，尿苷有效提升了肌肉的再生修复能力、缓解了肌肉损伤引起的炎症反应，同时增强了小鼠的肢体抓力和系统运动能力；在肝脏纤维化模型中，尿苷缓解了四氯化碳诱导的肝纤维化，有效改善了肝功能的多个生理指标；在毛发再生模型中，尿苷处理可以刺激毛囊提前进入生长期，从而促进毛发的生长；在心肌梗塞模型中，尿苷能有效缓解急性炎症、提升损伤心脏的收缩能力；在关节炎模型中，尿苷可以促进关节软骨再生、提升小鼠的关节运动能力。上述研究表明，单一代谢物尿苷能够促进哺乳动物多器官组织的再生修复过程。与年轻个体具有较强的再生能力一致，年轻人血液中具有比老年人更高的尿苷含量。科研人员进一步探索了尿苷处理是否可以增强老年个体的生理机能。结果发现，两个月的口服尿苷处理可以增强老年小鼠（22月龄）的生理机能，表现为肢体抓力和运动能力的显著提升。这些发现从多个层面证实了尿苷具有抑制人类干细胞衰老、促进多组织再生修复、提高老年个体生理机能的潜在活性。　　该研究首次绘制了跨物种、跨年龄及跨组织细胞的内源性代谢物的全景图谱，系统解析了强再生能力所伴随的分子代谢通路。更为重要的是，该研究发现尿苷是一种能延缓人类干细胞衰老、促进哺乳动物多组织再生修复的关键代谢物。这些发现为深入认识机体损伤或病理修复的机制奠定了理论基础，并为提升老年群体的健康、预防和治疗衰老相关疾病提供了新策略。　　该研究的相关数据已上传至衰老多组学数据库Aging Atlas（AA，https://bigd.big.ac.cn/aging/index）和再生多组学数据库Regeneration Roadmap（RR，https://ngdc.cncb.ac.cn/aging/index）。首都医科大学宣武医院、北京医院、北京大学第三医院等参与研究。研究工作得到科技部、国家自然科学基金、中科院及北京市等的支持。　　论文链接

棕色和米色脂肪是一类特殊的“产热脂肪”，能够将代谢底物氧化产生的能量转化为热能，是哺乳动物及人类新生儿在寒冷环境下维持体温的重要手段之一，在进化上具有重大意义。近年来，肥胖、糖尿病等代谢性疾病日益流行，能量过剩是此类疾病的共同特征。产热脂肪具有高代谢活性和可诱导性，同时参与维持机体的能量代谢稳态，因而受到人们的关注，产热功能的调节机制和激活信号成为重要的研究课题。糖和脂肪酸是产热脂肪的两大“燃料”，其代谢途径及信号通路已有大量报道。然而，氨基酸是否能作为代谢底物或信号分子调节产热脂肪的功能，目前尚知之甚少。2021年10月27日，复旦大学潘东宁课题组和唐惠儒课题组合作在EMBO Journal上发表了题为 Asparagine reinforces mTORC1 signaling to boost thermogenesis and glycolysis in adipose tissues的研究成果。该研究发现，天冬酰胺通过激活mTORC1信号通路，启动脂肪组织产热和糖酵解，促进白色脂肪米色化，从而提高小鼠对寒冷环境的耐受能力，在肥胖情况下改善胰岛素敏感性、缓解体重增长。天冬酰胺（Asparagine, Asn）属于非必需氨基酸。哺乳动物细胞广泛表达天冬酰胺合成酶（Asparagine synthetase, ASNS），该酶以天冬氨酸为底物，由谷氨酰胺提供氨基，合成天冬酰胺。白血病母细胞（leukemic blasts）缺乏Asns表达，无法合成天冬酰胺，依赖外源摄取。因此，临床上使用天冬酰胺酶（asparaginase, ASNase）作为急性淋巴细胞性白血病的治疗手段，通过清除循环中的天冬酰胺，使白血病细胞由于缺乏天冬酰胺而凋亡。值得注意的是，接受该疗法的患者中，分别有20%和67%出现了高血糖和高血脂。此外，循环中天冬酰胺的水平与代谢综合征、肥胖的发生呈负相关。这些现象引起了本文作者的关注：天冬酰胺是否能影响全身能量代谢？为了探究这一问题，作者改变小鼠循环中天冬酰胺的水平，观察代谢和产热指标的变化。实验发现，在饮水中添加天冬酰胺，提高循环天冬酰胺水平，小鼠在4℃冷暴露时的体温维持能力显著提高，白色脂肪中出现更多米色化细胞；全身耗氧量、产热量均显著增加。另一方面，给予天冬酰胺酶，清除循环中的天冬酰胺，则出现相反的表型。在使用高脂饮食诱导肥胖的同时，给小鼠饮水中添加天冬酰胺，天冬酰胺组肥胖小鼠对β3肾上腺素受体激动剂反应敏感，体重增长减缓，血清胰岛素和血脂水平下降，糖耐量改善。这说明，天冬酰胺确实能促进脂肪组织产热、改善全身能量代谢。天冬酰胺发挥上述作用的机制是什么呢？作者采用代谢组学与同位素标记-靶向代谢流分析手段，发现添加天冬酰胺后，细胞内糖酵解中间产物（果糖-6-磷酸，果糖-1,6-二磷酸）显著增加。与之一致地，糖酵解关键酶（己糖激酶HK2、磷酸果糖激酶PFKL、丙酮酸激酶PKM）蛋白水平显著上调。进一步研究发现，天冬酰胺可激活mTORC1信号通路，上调4E-BP1和S6K的磷酸化水平，从而促进糖酵解关键酶的翻译；天冬酰胺对产热的激活作用，则依赖于mTORC1对Pgc1α的诱导。本研究首次报道了天冬酰胺对脂肪组织产热和糖酵解的激活作用，发现口服补充天冬酰胺能有效改善全身代谢、缓解肥胖进程。这一研究成果完善了我们对氨基酸调节产热脂肪功能的认识，并为利用天冬酰胺作为营养补充来预防和缓解肥胖提供了实验基础。复旦大学基础医学院博士生徐英江和施亭为本文共同第一作者，基础医学院潘东宁研究员和生命科学学院、人类表型组研究院唐惠儒教授为本文共同通讯作者。

北京时间4月13日晚，深圳华大生命科学研究院等多国科研机构共同参与绘制的全球首个非人灵长类动物全细胞图谱，发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）。据悉，该图谱绘制完成是基于DNBelab C4和DNBSEQ测序平台。Nature官网截图该图谱将被用于物种进化、人类疾病以及药物评价和筛选相关的研究，为生物医学的发展提供一个基础性的资源和工具，为疾病诊疗、靶向药物开发提供助力，为人类更好地探究生命的进化提供可能。为了绘制这张“地图”，研究人员基于华大自主开发的单细胞建库和测序平台对猕猴的45个组织或器官的约114万个细胞进行单细胞测序分析，“地图”上的113种颜色代表着113种细胞。这是世界上首个非人灵长类动物全身器官细胞图谱。研究人员还据此搭建了非人灵长类动物百万单细胞交互式资源网站。非人灵长类动物百万单细胞交互式资源网站截图21世纪初，人类基因组草图的问世为生命科学的研究谱写了一本生命“天书”，为生命的数字化提供了基础。然而，遗传信息是由细胞携带的，但是目前，人类对自身细胞的认识还很有限，全面解码细胞的数字化特征将推动生命科学的研究，为生物医学的发展提供基础性的资源和工具。为此，研究人员将目光投向了非人灵长类中和人的基因相似度高达93%的猕猴，绘制了一张猕猴的全身器官的细胞“地图”。“非人灵长类动物相比其他模式动物，在人类疾病特别是认知和神经系统疾病研究中具有显著优势，” 论文的共同通讯作者之一、深圳华大生命科学研究院刘龙奇表示，“猕猴全细胞图谱将为人类疾病机制和临床前研究提供丰富的信息，开拓新的视野。”“有了这张‘地图’就相当于有了一个探索生命细胞分辨率的高精度仪器，可以‘看到’每个器官都有哪些细胞，还可以精细到每个细胞里具体的分子特征及与其他细胞的互作关系。”论文的第一作者、深圳华大生命科学研究院韩磊博士介绍说，“这为我们更好地认识生命的基本结构，探究疾病和细胞的关系打下了基础，也为疾病的精准治疗提供了新的方向。”在本研究中，研究人员找到了各个组织的共有细胞类型及其“特有标签”（特异性标记基因），并发现了多种存在于各个组织中的具有分化潜能的细胞，这类细胞或许可以为之后各类器官损伤修复提供细胞来源，也为哺乳动物组织再生研究提供新的思路。另外，基于这张“地图”，研究人员还构建了包含新冠、乙肝、狂犬病毒等126种病毒易感细胞类型的病毒数据库，这就像一本“病毒字典”，通过它可以快速查询病毒最有可能侵染的细胞类型，同时看到该细胞类型可能分布的器官。有了它，医生在检查新冠肺炎确诊患者肺部情况的时候，也会同步检查肾脏、肝脏和胆囊。因为字典里提到，这几个器官同样分布有新冠病毒可能感染的细胞。研究人员也可以输入特定疾病的致病基因或相关的遗传位点来查询该疾病可能的治病细胞类型，这为预防和治疗病毒性传染病和遗传疾病提供数据支持，为疾病的临床诊断和治疗指明方向。细胞“地图”或许还可以帮助缩短药物研发周期。众所周知，药物研发花费巨大，耗时长。其中的第一步就是要从成千上万种药物中筛选出几种相对有效的药物，需要消耗非常长的时间，且研究人员无法对每一种药物都进行动物试验。那怎么办呢？通过细胞“地图”，研究人员就可以针对靶向的细胞，检测该细胞对于这些药物的反应，从而快速选出几种有效的药物，再进行动物试验。这将大大缩短大规模药物筛选的时间，有助于靶向药的研发和精准治疗。当然，这个神奇“地图”的绘制，离不开单细胞测序技术的进步和测序成本的下降。在过去，要绘制这样一张“地图”，需要大量的时间及高昂的实验成本。而如今，基于华大智造自主开发的单细胞建库平台（DNBelab C4）和DNBSEQ测序技术，科学家可以以低成本、高灵敏度和准确性的方法进行多维的单细胞分析，快速准确地得到具有潜能的细胞，从而开展下一步的研究，为整个生命科学领域提供了一系列宝贵的数据资源。“大规模细胞图谱的绘制工作，对于我们理解器官结构组成、胚胎发育和衰老、人类疾病及生命演化等都具有重要的意义。未来我们还将开发更高通量的单细胞技术以及具备空间分辨率的多组学技术，为全面构建生命单细胞分辨率的时空图谱提供重要工具。”论文的共同通讯作者之一、深圳华大生命科学研究院院长徐讯表示，“同时细胞图谱数据正在迅速增长，其中蕴含巨大的信息量，这些数据解读和挖掘工作需要全球科学家的共同协作和努力。”本研究由深圳华大生命科学研究院联合北京华大生命科学研究院、深圳国家基因库、吉林大学、中国科学院广州生物医药与健康研究院、瑞典卡罗林斯卡医学院、英国剑桥大学、西班牙ICREA研究所、新加坡ASTAR等来自6个国家的35个科研团队共同参与完成。韩磊、魏小雨、刘传宇、庄镇堃、邹轩轩、王智锋和Giacomo Volpe为该论文的共同第一作者，刘龙奇、徐讯、侯勇和Miguel A. Esteban为论文的共同通讯作者。本研究已通过伦理审查，严格遵循相应法规和伦理准则。

关于国家重大科学研究计划2011年项目立项的通知国科发基〔2010〕603号各有关单位：　　国家重大科学研究计划2010年度项目申报评审工作已经结束。为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》，加强对蛋白质研究、量子调控研究、纳米研究和发育与生殖研究4个重大科学研究计划的部署，同时强化对干细胞研究、全球变化研究的支持。经研究，决定批准“蛋白质主要降解途径-细胞自噬的分子机制及功能”等64个项目立项(项目清单见附件)。　　根据国家科技计划管理的统一安排，这批项目将于2011年初启动实施。请各有关单位按照973计划管理办法和经费管理办法的要求，认真做好项目组织实施的相关工作。　　特此通知。　　中华人民共和国科学技术部　　二O一O年十月十八日　　附件：国家重大科学研究计划2011年项目清单 项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2011CB910100蛋白质主要降解途径-细胞自噬的分子机制及功能刘玉乐清华大学教育部2011CB910200代谢生理活动与病理过程中信号转导网络的系统生物学研究李亦学中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会2011CB910300重要生命活动中关键膜蛋白及蛋白质复合物的结构与功能研究张凯中国科学院生物物理研究所中国科学院2011CB910400活体蛋白质功能的光学分子成像新技术新方法研究骆清铭华中科技大学教育部2011CB910500重要蛋白质复合物的结构与功能研究隋森芳清华大学教育部2011CB910600肝病发生发展中的蛋白质翻译后修饰及其调控的定量蛋白质组学研究徐平中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所中国人民解放军总后勤部卫生部2011CB910700实体肿瘤的微环境蛋白质组研究徐宁志中国医学科学院肿瘤研究所卫生部2011CB910800糖脂代谢稳态调控的分子机制林圣彩厦门大学教育部2011CB910900亚细胞代谢调控及其相关老年痴呆症等疾病机理李伯良中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会2011CB911000基于核酸适配体的蛋白质研究新技术和新方法谭蔚泓湖南大学教育部2011CB911100基于上海同步辐射光源的结构生物学技术和方法研究张荣光中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会2011CB921200量子通信网络和量子仿真关键器件的物理实现何力新中国科学技术大学中国科学院2011CB921300基于光与冷原子的量子物理和量子信息潘建伟中国科学技术大学中国科学院2011CB921400分子尺度的量子设计与调控杨金龙中国科学技术大学中国科学院2011CB921500基于超冷原子、分子体系的新物态和量子仿真研究刘伍明中国科学院物理研究所中国科学院2011CB921600冷原子分子系综的量子调控与量子信息技术张卫平华东师范大学教育部上海市科学技术委员会2011CB921700关联电子系统量子调控研究王玉鹏中国科学院物理研究所中国科学院2011CB921800复杂电子体系的超敏量子调控沈健复旦大学教育部上海市科学技术委员会2011CB921900以Dirac系统为代表的低维量子体系的新奇量子现象研究段文晖清华大学教育部2011CB922000光子带隙调控、新效应及其应用陈鸿同济大学教育部上海市科学技术委员会2011CB922100固态电子系统的量子效应、量子结构设计和量子计算邢定钰南京大学教育部2011CB922200固态微结构中光诱导集体激发、光电耦合效应及其原型器件研究林海青北京计算科学研究中心中国工程物理研究院2011CB932300功能导向大面积、有序纳米结构可控制备和应用基本科学问题研究李玉良中国科学院化学研究所中国科学院2011CB932400金属与金属间化合物纳米晶的可控合成与催化反应李亚栋清华大学教育部2011CB932500功能导向的纳米超分子组装体结构调控与可控制备刘育南开大学教育部天津市科学技术委员会2011CB932600碳纳米管的可控制备方法及规模应用关键技术研究成会明中国科学院金属研究所中国科学院2011CB932700石墨烯的可控制备、物性与器件研究陈小龙中国科学院物理研究所中国科学院2011CB932800纳米测量技术标准的基础研究王琛国家纳米科学中心中国科学院2011CB932900新型图像传感器及并行图像处理芯片的研究与集成郑厚植中国科学院半导体研究所中国科学院2011CB933000碳基无掺杂纳电子器件和集成电路彭练矛北京大学教育部2011CB933100基于纳米技术的肝癌早期诊断的研究张宁天津医科大学天津市科学技术委员会2011CB933200基于纳米技术的神经信息检测相关基础研究蔡新霞中国科学院电子学研究所中国科学院2011CB933300基于纳米结构的新型柔性纤维基可编织光伏器件重要基础问题研究邹德春北京大学教育部2011CB933400重要纳米材料的生物效应机制与安全性评价研究赵宇亮中国科学院高能物理研究所中国科学院2011CB933500生物医学纳米材料对血细胞作用的研究顾宁东南大学苏州研究院江苏省科学技术厅教育部2011CB933600量子点标记技术研究病毒侵染过程及宿主应答庞代文武汉大学教育部湖北省科学技术厅2011CB933700应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究刘锦淮中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院2011CB943800重要亲源分子对胚层诱导和分化的调控孟安明清华大学教育部2011CB943900发育过程中形态发生素梯度形成和信号转导的调控机制林鑫华中国科学院动物研究所中国科学院2011CB944000哺乳动物后肾发育重要环节及关键调控因子的研究谢院生中国人民解放军总医院中国人民解放军总后勤部卫生部2011CB944100小型猪和小鼠等医学实验哺乳动物模型建立与基础数据集成于军中国科学院北京基因组研究所中国科学院2011CB944200发育与生殖重要哺乳动物模型的建立赖良学中国科学院广州生物医药与健康研究院中国科学院2011CB944300精子遗传信息稳定传递的分子机理沙家豪南京医科大学江苏省科学技术厅2011CB944400妊娠建立和维持的分子机制研究王海滨中国科学院动物研究所国家人口和计划生育委员会中国科学院2011CB944500雌性生育力维持调节机制研究及生殖资源库建立乔杰北京大学教育部2011CB944600植物减数分裂过程中染色体相互作用的分子机理马红复旦大学教育部上海市科学技术委员会2011CB964700干细胞在骨衰老与再生中的作用及关键信号分子调控金岩中国人民解放军第四军医大学中国人民解放军总后勤部卫生部2011CB964800造血干细胞维持、衰老与再生的调控机制研究程涛中国医学科学院血液病医院（血液学研究所）卫生部2011CB964900干细胞分化表观遗传学调控及其治疗糖尿病应用基础研究赵春华中国医学科学院基础医学研究所卫生部2011CB965000三维培养干细胞自我更新与定向分化的调控网络戴建武中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院2011CB965100人多能干细胞多能性维持和发育潜能差异的系统研究康九红同济大学教育部上海市科学技术委员会2011CB965200不同组织与疾病来源的iPS多能性差异及其调控的分子机制研究MiguelEsteban中国科学院广州生物医药与健康研究院中国科学院2011CB965300干细胞分化与重新编程中蛋白质的结构与功能研究孙方霖清华大学教育部2011CB915400高等植物蛋白质修饰与降解调控的分子机理研究谢旗中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院2011CB915500重要生理功能和重大疾病相关蛋白质研究公共资源库建设何大澄中国科学院生物物理研究所中国科学院2011CB925600小量子体系光-电量子态互作用及其调控陆卫中国科学院上海技术物理研究所中国科学院上海市科学技术委员会2011CB935700仿生纳米通道能量转换材料体系及器件危岩清华大学教育部2011CB935800多模态智能化纳米分子影像探针及其在结直肠癌诊断与研究中的应用高明远中国科学院化学研究所中国科学院2011CB935900纳米材料与技术在智能电网储能用二次电池中应用基础研究陈军南开大学教育部天津市科学技术委员会2011CB936000纳米材料的水处理器件化方法及其应用基础研究郭良宏中国科学院生态环境研究中心中国科学院2011CB946100胸腺的起源、发生、维持与退化张毓北京大学教育部2011CB966200组织干细胞在器官衰老与再生中的作用及调控机制研究张雁云中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会2011CB966300干细胞编程与重编程中表观遗传调控的分子机制和结构基础丁建平中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会2011CB952000大尺度土地利用/覆盖变化对区域气候影响的研究郭维栋南京大学教育部

p　　近日，The-Scientist杂志公布了其评选出的2018年顶级技术突破。/pp　　“双父亲”小鼠、摧毁肿瘤的纳米机器人、“AI化”的液体活检、颠覆基因表达分析的革命性技术……/pp　　这一年，科学家们，依然很“赞”!/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "1 突破哺乳动物同性生殖障碍，首次获得孤雄小鼠/span/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/8a5cb837-2cca-47d4-a0e4-bcece1d8a136.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//pp　　一只健康的成年双母亲小鼠(bimaternal mouse)有了自己的后代 而双父亲小鼠(bipaternal)出生不久后便会死去。(图片来源：LEYUN WANG)/pp　　同性生殖的现象在动物中并不罕见，例如在爬行类的蜥蜴、两栖类的蛙以及多种鱼类中，都有“孤雌生殖”现象：即不经过与雄性的交配，雌性个体即可生下后代。但与孤雌生殖对应的孤雄生殖则极其罕见，科学家们迄今只在一种斑马鱼中发现了孤雄生殖。/pp　　然而，对于高等哺乳动物来说，无论是孤雌生殖还是孤雄生殖都不存在。在爬行类和两栖类动物中不存在、而在哺乳类动物中进化出来的印记基因(imprinted genes)被认为是阻碍哺乳动物同性生殖的重要因素。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/2b8a5a8f-1e97-441e-9cf8-fc2d2f8565b2.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "图片来源：Cell Stem Cell/span/pp　　今年10月，发表在Cell Stem Cell杂志上的一项研究中，来自中国科学院的科学家们首次用两只雄性小鼠“生出了后代”，获得了具有两个父系基因组的孤雄小鼠。这些孤雄小鼠外观正常，可以自主呼吸，但是都在出生后48小时内死亡。/pp　　而早在2015年，科学家们曾成功培育出“双母亲”小鼠，这些“孤雌小鼠”似乎生长正常，并且能生育后代。/pp　　研究人员认为，这项新成果证实，在最高等的哺乳动物中，孤雄生殖也有可能实现，但所有的孤雄小鼠均无法存活至成年，意味着相比孤雌生殖，孤雄生殖有着更多的障碍。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "2 摧毁肿瘤的DNA纳米机器人/span/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/9e50c042-8e80-4407-9fce-6abaa843e6ed.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg" width="393" height="342" style="width: 393px height: 342px "//pp　　DNA纳米机器人运输了一种切断小鼠体内肿瘤血液供应的药物(图片来源：BAOQUAN DING AND HAO YAN)/pp　　借助纳米机器人将药物精准输送至肿瘤细胞，在定向杀死癌细胞的同时又不危及周围健康组织是许多科学家的梦想。/pp　　今年2月，来自中国国家纳米科学中心的科学家们报道了一种用DNA制成的纳米机器人，这种机器人可在血液中“穿行”，找到肿瘤，释放一种导致血液凝固，从而触发小鼠体内癌细胞死亡的蛋白——凝血酶。/pp　　研究人员之所以采用DNA作为原料构建纳米机器人，主要是基于DNA本身的生物相容性(biocompatible)与生物可降解性( biodegradable)。/pp　　实验表明，这一新型纳米机器人可精准定位并有效杀死肿瘤细胞，在多种小鼠肿瘤模型中取得了较好的结果。相关成果发表在Nature Biotechnology杂志上。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/aac06d04-daa7-4d42-bda8-095f642c25c4.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "图片来源：Nature Biotechnology/span/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "3 液体活检“AI化”/span/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/86e5f9f9-6afb-40cb-bc40-a24ef1030f4c.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp　　用于检测血液中癌症DNA的机器学习算法有望为个性化癌症治疗铺平道路。(图片来源：ISTOCK, VITANOVSKI)/pp　　“如何在癌症很早期时发现它”以及“如何为患者提供个性化的、动态的治疗”是现代癌症医学的两大挑战。为了找到解决方案，一些实验室和生物技术公司开始转向人工智能，也就是AI。他们希望开发出能够帮助破译血液中微弱信号的机器学习算法。基于这些信号，科学家们可在早期识别癌症，也可以实时判断患者是否对接受的治疗有响应。/pp　　到目前为止，用于检测血样中微量肿瘤DNA的机器学习算法在临床验证研究中表现良好，但还没有一种自主学习算法被批准用于临床。通过直接从血液中寻找DNA、RNA和蛋白质的突变，这些技术在检测和监测癌症方面有可能超越成像和组织活检技术。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "4 实验动物的“救星”/span/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/3352e382-972c-4090-a43f-4925c305d8bd.jpg" title="6.jpg" alt="6.jpg"//pp　　基于软件的化学筛选可以最大限度地减少动物实验(图片来源：ISTOCK, NIDERLANDER)/pp　　在世界范围内，数以百万计的动物被用于化合物的毒性测试。现在，毒理学家开发出了一款能够准确预测这些试验结果的软件。该软件预测动物实验结果的准确率为87%，相比之下，重复实验本身只在81%的情况下重现了原始结果。这一成果于今年7月发表在Toxicological Sciences杂志上。作者们希望，该软件能够减少实验动物的使用。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "5 无人机的“大用途”/span/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/c755d191-b46b-4d0f-ab1f-995f79c2b14c.jpg" title="7.jpg" alt="7.jpg"//pp　　无人机使研究人员能够比以往任何时候更容易收集大量的生物数据，且成本更低、分辨率更高。(图片来源：ROHAN CLARKE)/pp　　一些研究人员希望尽量减少实验动物的使用，而另一些人则希望尽可能多地收集有关野生动物的信息。如果使用得当，无人机可能会是个“好帮手”。一些科学家正在利用无人机做这样的事情，包括收集鲸鱼的鼻涕、检测整个海龟种群的大小和状况等。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "6 革命性技术，改写视网膜细胞研究/span/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ce9c1df9-0bd8-4624-93b0-dea422635d43.jpg" title="8.jpg" alt="8.jpg"//pp　　超柔性网状电极监测醒着的动物完好无损、功能正常的眼睛。(图片来源：GEORGE RETSECK)/pp　　先前，为了记录视网膜细胞的活动，研究人员往往需要将眼睛从动物身上摘除，解剖视网膜，然后把它平放在一组微电极上。这种处理下，视网膜细胞可以对光线做出几小时的反应。/pp　　今年6月，哈佛大学纳米技术专家Charles Lieber及其同事开发了一款新型网状电极。这种超柔性网状电极能够留在活体动物的眼睛内，记录视网膜细胞的活动长达数周。值得注意的是，网状结构对视觉的影响很小，几周后就会从视网膜上脱落。/pp　　加州大学伯克利分校的Marla Feller表示，这是一项“了不起的”创新。相关成果发表在顶级期刊Science杂志上。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/e039522f-0c1d-448f-943f-a79b14dc5f9f.jpg" title="9.png" alt="9.png"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "图片来源：Science/span/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "7 迈向三维基因表达分析/span/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/a512ad12-5ad2-412c-9aaf-fdd4792351b7.jpg" title="10.png" alt="10.png" width="363" height="477" style="width: 363px height: 477px "//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "图片来源： GEORGE RETSECK/span　　/pp style="text-indent: 2em "STARmap能够同时分析完整的、体积大的样本中的多个RNA。/pp　　特定类型或组织的细胞可能看起来相似，但行为却不同。例如，在大脑中，相同亚型的神经元可能会根据它们的位置和连接扮演非常不同的角色。也就是说，当涉及到特定的细胞功能时，空间信息是绝对关键的。因此，研究人员正在开发一种能够检测组织切片中多个基因表达的工具。/pp　　由斯坦福大学科学家开发的STARmap便是这类工具中的一种。STARmap涉及将组织样本转化为水凝胶，以更好地检测揭示目标RNA位置的“条形码”。研究小组利用该技术分析了多达28个基因同时在150微米的小鼠脑组织切片中的表达，以及1000多个基因同时在8微米的切片中的表达。这些分析揭示了兴奋性和抑制性神经元亚型在大脑皮层上分布的差异。/pp　　瑞典卡罗林斯卡学院的分子系统生物学家Sten Linnarsson认为，STARmap是迈向真正三维基因表达分析的重要一步。相关成果也发表在Science杂志上。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/e4ea0213-b580-4ab1-93ba-cf237742f03b.jpg" title="11.png" alt="11.png"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "图片来源：Science/span/p

两会前夕，广西曾因“穿山甲公子”热闹了一番 两会期间，穿山甲又火了，中国中医科学院院长张伯礼院士、上海中医药大学教授陈凯先院士和北京师范大学生命科学学院生态学研究所所长张大勇纷纷因穿山甲而“建言”。　　在我国《野生动物保护法》里，穿山甲被列为二级保护动物，而且在2016年9月，穿山甲还被列入濒危物种贸易公约最高保护，根据这些法规，穿山甲不仅不能吃，它的鳞片也不能用于交易。　　但在我国现行的《中国药典》内，穿山甲鳞片却作为一种中药材而存在，根据药典描述，中药材穿山甲为竣鲍科动物穿山甲的鱗甲，其咸、微寒。归肝、胃经。“功能与主治”为活血消癥，通经下乳，消肿排脓，搜风通络。用于经闭癥瘕，乳汁不通，痈肿疮毒，风湿痹痛，中风瘫痪，麻木拘挛。在民间，很多人也认为穿山甲肉是一种难得的野味，而穿山甲鳞甲则可以治疗风湿病、多种皮肤病和伤口感染。目前，2015年《中国药典》中含有穿山甲鳞片的常用中成药尚有几十种。　　穿山甲是唯一一种全身覆有甲片的中小型哺乳动物，生活在亚洲和非洲地区。穿山甲目前一共有8种，亚洲、非洲各有4种。穿山甲行动缓慢，遇到威胁就会将自己团起来，用鳞片保护自己，在自然界没有天敌的穿山甲却经常遭到人类的捕杀。由于亚洲人的饮食及用药习惯，亚洲的穿山甲已经濒临灭绝。　　一边要保护野生濒危动物，一边是入药治病救人，含有穿山甲鳞甲的药物到底该吃不该吃?　　根据文献记载，通过色谱、X射线、扫描电镜等仪器检测方法发现，穿山甲鳞片主要成分为角蛋白，其中含有包括人体所必须氨基酸在内的16种氨基酸和18种微量元素，甚至有文献知名穿山甲鳞片的成分与人类指甲一致。目前已有人在尝试研究使用猪蹄甲等替代，并投入临床试验，证明效果并无明显差异。　　其实早在穿山甲片之前，熊胆、麝香、牛黄、犀牛角等中药都已引发过不少波澜。如何在发展中医药以及保护野生动物之间平衡，这次两会上，张伯礼院士、陈凯先院士和张大勇教授都提到了“人工替代”。据悉，目前国家正在在大力推进动物入药人工替代品研究，以麝香为例，目前国内于德泉院士团队研发出人工麝香，功效相当于天然麝香的85%。人工麝香应用不但保护了大量雄麝，也使含麝香的140多种中成药得以延续。此外，工程牛黄、人工熊胆粉的研究也取得了很好的成效。　　致力发展传统动物入药的人工替代产品，在保护野生动物的同时也不会遗失传统中医药的精华之处，科学技术在平衡传统动物药发展与生态保护中起到了关键作用。

圈养大熊猫(雄：左图 雌：右图)在墙面和护栏上擦蹭臀部留下气味　　在人类的眼中，所有的大熊猫不论雌雄，其外形、体态和毛色等都是相同的，大熊猫个体之间如何相互识别?划地盘和吸引异性是动物世界最为热衷的头等大事，即使憨态可掬的大熊猫也对这两件大事具有战略意识，大熊猫们如何吸引配偶和示警天下?它们采用什么方式来区分亲属和非亲属，从而避免和近亲个体交配繁殖?对于科学家来说，揭示大熊猫“相亲”的秘密是很有意思的课题。　　在国家自然科学基金、中国野生动物保护协会和中国保护大熊猫国际合作项目等资助下，中国科学院动物研究所、北京师范大学、美国华盛顿大学及卧龙大熊猫自然保护区的两项合作研究日前分别在国内外期刊上发表文章称，大熊猫的肛腺气味可以充当它们的身份证，从而帮助大熊猫划分自己的地盘 在发情交配季节，雄性个体的尿液还充当了区分亲属和非亲属的主要标志物。这两项新成果对解释圈养雌性大熊猫的配偶选择行为，进一步推动野生大熊猫的保护工作具有重要的理论意义。　　大熊猫也有“身份证”　　有关大熊猫肛腺含有性别和个体“气味指纹”的研究结果近日发表在国际化学生态学会官方刊物《化学生态杂志》(Journal of Chemical Ecology)上，该结果修正了Hagey和 MacDonald于2003年发表在该杂志上的类似研究。这也是我国有关大熊猫化学通讯的研究成果第一次刊发于国际专业权威杂志上。　　看过野生大熊猫录像或者去过动物园繁育中心的人会发现，野生和圈养大熊猫经常在地面、墙面或者树干上擦蹭胖胖的臀部，其实那是在遗留一些气味标记，有时也会通过排尿的方式遗留标记。哺乳动物化学信息素的研究和分析是近几年的热门研究领域。文章作者之一、中科院动物所副研究员张健旭在接受《科学时报》采访时介绍说：“肛腺是哺乳动物的一个重要气味腺，大熊猫正是通过肛腺标记，将分泌物留在领域内的物体上传递信息，从这些气味信息中，我们可以辨识大熊猫的一些特征。”擦蹭臀部的小动作实际上是大熊猫在出示自己的“身份证”，即向它的同类传递自己的性别、性成熟、健康状况等信息。　　研究人员利用常规的溶剂萃取和气质联用分析，从16只成年大熊猫的特化气味腺体——肛腺的标记物中检测到39种成分。但其间并没有发现性别特有的化合物。但之前，张健旭等研究人员已经确定了啮齿类动物等信息素建立的方法，于是研究人员以这个方法为基础，将39种成分中含量较高的21个化合物的相对含量进行定量比较找到了其中的成分，即：5-甲基乙内酰脲、吲哚和芥酸在雌性中含量较高，角鲨烯和对苯二酚在雄性中含量较高。它们分别被确定为雌性和雄性的推定信息素，证明肛腺标记物存在传递性别信息的物质基础，即性别的气味指纹。　　另一方面，研究人员通过个体特有成分，各主要成分组成的个体间变异度(相对标准差)以及同一个体不同肛腺标记物化学组成的聚类分析，证明肛腺的气味含有大熊猫的个体信息，即与DNA指纹相类比的个体气味指纹。　　这样，研究人员逐步认识到，大熊猫通过肛腺标记，将分泌物留在领域内的物体上以传递信息，其性别和个体“气味指纹”是传递相应嗅觉信息的物质基础，在大熊猫配偶识别、领域行为等方面有重要作用。　　另外，此前有研究人员已经研究并公布了吲哚、角鲨烯和一些直链脂肪酸等成分，这次研究不但证实了这些成分，还从大熊猫肛腺气味中新发现了三种醛类、苯乙酸、5-甲基乙内酰脲、对苯二酚、苯丙酸和芥酸等成分。　　“但所有这些成绩还只是迈了一小步，我们正在考虑进一步利用行为实验验证这些推定性信息素的活性，并将研究处于繁殖期的大熊猫的化学信息素的变化情况。”张健旭说。　　凭借尿液“认亲择偶”　　而另一项合作研究成果发表在《科学通报》第9期上的《雄性大熊猫尿液中包含亲缘关系的信息》。北京师范大学生命科学学院副教授刘定震带领的研究组发现，大熊猫肛腺分泌物和尿液是用于其亲缘识别的主要亲缘气味源。　　近亲回避是动物(包括人)的本能行为。动物一般通过一些特殊的机制来完成这种回避，如某一雄性(或雌性)个体在性成熟前离开出生地，扩散到其他的地方，并与那里的同类繁衍后代。如果分布区狭窄，它们会通过一些特殊的辨别机制区分亲属和非亲属，从而避免和近亲个体交配繁殖。因为近亲繁殖会导致个体适合度的下降。　　刘定震说，除非在发情交配季节，一般大熊猫相互间不会发生直接的接触。气味标记就是它们保持相互联系、护卫家域和维持社会等级的主要方式。课题组人员采用气相色谱和质谱联用(GC-MS)技术，对采自卧龙中国保护大熊猫研究中心不同年龄、性别的大熊猫尿液和肛腺分泌物化学成分进行了初步分析，并与个体间的亲缘关系进行相关分析。他们发现了一个非常有趣的结果——大熊猫的尿液中包含有关亲缘关系的信息，即亲属之间在尿液的化学物质成分及其比例上是相似的，而且这种亲缘信息仅存在于发情季节的成年雄性个体尿液中，幼年、雌性个体的尿液及非发情季节的雄性个体尿液则缺少该信息。　　大熊猫属独居型动物，行为学观察表明，野生和圈养大熊猫都表现强烈的配偶选择行为。对于雄性不参与亲代抚育和后代关怀的一夫多妻制中的雌性，其较雄性参与后代抚育的单配制中的雌性，选择配偶时会更为慎重。每年仅在春季发情一次的雌性大熊猫就更符合这种情况。　　“但是，若在这个短暂的时间中失去交配、繁殖的机会，它们则将错过一年的繁殖。根据测算，如果野生大熊猫错失一次繁殖期就意味着在其生命周期中繁殖成功率降低16%~20%。面对如此大的代价，雌性大熊猫应选择最合适的配偶使其繁殖成功率最大。所以，在选择配偶的过程中，寻找一个既非过分近亲也非过分远亲的雄性配偶就显得尤为重要。”刘定震进一步解释说。　　这是首次在大型哺乳动物的尿液中发现这种亲缘信息。科学家曾在小型动物，如金仓鼠和野生北美河狸的研究中证实亲缘气味的存在。刘定震说：“虽然有关亲缘气味产生的内在基因机制还不是十分清楚，但一些前瞻性的研究表明，基因和皮肤腺体的化学分泌物是协同变化的。肛门腺或肛腺在食肉类动物中尤为发达，其腺体分泌物经常被用来进行化学通讯。尽管目前人们对这种腺体在食肉类动物中的广泛存在是趋同进化还是趋异进化现象还不是十分清楚，但大家普遍认识到其在食肉类动物的社会生活和相互通讯中所起的重要作用。”