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近期，《细胞》（Cell）杂志根据“最有趣”、“最具影响力”的标准，评选出2023年度最佳论文榜单（Best of 2023）。这份榜单包含9篇发表于《细胞》杂志的研究论文，以及5篇综述、观点与快照文章。这些研究论文涵盖了对生物学的重要见解、强大的全新研究工具，以及关乎人类健康的转化与临床发现。从这份榜单中，我们见证了有望改变癌症、阿尔茨海默病、艾滋病等疾病治疗的潜在疗法，颠覆了对自然界以及人类自身的认知。值得一提的是，其中3篇研究论文由中国科学家团队领导完成。在今天的这篇文章中，我们将为各位读者盘点这份榜单的论文。
▲Best of 2023封面展示了《细胞》杂志2023年代表性封面图片（图片来源：Cell官网）；以下图片均为相应论文的研究示意图。
阿尔茨海默病单细胞图谱出炉
痴呆症已经困扰全球超过5500万的人群，而阿尔茨海默病（AD）正是痴呆症中最为常见的类型。为深入了解认知损伤背后的分子和细胞机制，麻省理工学院蔡立慧教授团队主导的这项研究利用前沿的单细胞组学技术，对400多名AD去世患者的大脑样本展开了全面分析，并基于230万个大脑细胞的分析数据，建立了一份单细胞转录组图谱。
图谱确认了AD患者受影响最大的细胞功能，涉及线粒体功能、突触信号和维持基因组结构完整相关蛋白质的基因表达受损最为显著。图谱还显示了维持认知功能的关键细胞类型，例如认知受损程度较轻的AD患者，其前额叶皮层中有两组抑制性神经元的数量更多。值得一提的是，包括该论文在内，同期《细胞》通过4篇论文共同呈现了迄今为止最全面的AD相关遗传和分子图谱。
论文标题：Single-cell atlas reveals correlates of high cognitive function, dementia, and resilience to Alzheimer’s disease pathology
更多阅读：4篇《细胞》齐发！我们对阿尔茨海默病认知被全面刷新
植物也会“说话”
在应对压力时，植物会改变颜色、释放气味或转变形态，但以色列特拉维夫大学的科学家结合实验观测与人工智能分析，首次证明了植物在受到压力时还会自主“说话”：它们产生的振动能通过空气传播，发出的音量甚至与人类说话相当。
研究人员用麦克风录下了番茄、烟草等多种植物发出的声音，在经受干旱压力或破损压力时，植物每小时会发出30~50次咔嗒声，音调在20~100kHz。算法分析显示，这些声音可以被某些动物听到，并获得有关植物健康状态的信息。
论文标题：Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative
更多阅读：进来听植物说话！最新Cell颠覆认知，首次发现植物也能发声
首位被治愈的女性HIV患者
全世界范围内，有近3800万人携带艾滋病病毒（HIV-1），通常来说患者需要终身服药控制病毒。根据学术期刊正式报道的研究论文，曾有两名男性患者通过造血干细胞移植获得了可以阻断HIV感染的CCR5-Δ32突变，得以长期缓解HIV，达到了临床“治愈”标准。
而这篇论文报道了全世界首位被治愈的女性艾滋病患者。这名急性HIV感染的混血女患者因白血病接受了一种新型的脐带血干细胞移植方法，由于CCR5Δ32/Δ32脐带血细胞的快速植入和免疫替代，不仅使她连续55个月保持无癌状态，而且停止抗逆转录病毒药物治疗18个月后没有出现病毒血症反弹。这一成功案例表明，脐带血干细胞可能为不同血统HIV感染者的治愈扩大了可用的供体干细胞库。
论文标题：HIV-1 remission and possible cure in a woman after haplo-cord blood transplant
更多阅读：Cell重磅：全球第4例！干细胞移植可同时“治愈”艾滋病和白血病
全新癌症图谱助力看清癌症秘密
去年1月，来自哈佛医学院研究团队的论文创新地构建出了结直肠癌的大规模图谱。研究成果结合了组织学和单细胞成像技术，在组织学特征上叠加了众多分子信息，首次让人们看清结直肠癌的全貌。
该图谱向我们展示了肿瘤特殊的画面：即使是单一的肿瘤也会具备不同的分区，其中有些侵袭性更强，有些会更弱。这些不同决定了肿瘤的组织学结构，也提示了肿瘤未来的发展趋势。这一全新结直肠癌图谱将推进癌症研究，并有助于改进现有治疗手段。
论文标题：Multiplexed 3D atlas of state transitions and immune interaction in colorectal cancer
更多阅读：今日《细胞》：看清癌症内部的秘密！哈佛医学院构建全新癌症图谱
破解指纹形成之谜
人类的指纹为什么会各不相同？这样一个看似简单的问题困扰了科学家们很长时间。去年2月，一支全球合作团队共同揭开了指纹形成之谜：特定区域的发育会涉及刺激生长的分子和抑制生长的分子，并且它们会交错进行，形成一层脊状凸起接一层平整区域的模式。同时，指纹脊具有3个起始位置，并朝着不同的方向发育扩散，这就好比一层层水波最终在手指上碰撞到一起，形成特殊的湍流，以此创造出了指纹图案的多样性。
论文标题：The developmental basis of fi ngerprint pattern formation and variation
更多阅读：《细胞》揭开指纹形成之谜：你独一无二的证据，来自一次华丽的碰撞
揭开吗啡、芬太尼的作用机理
阿片类药物是目前应用最为广泛且高效的镇痛药物，但有着令人担忧的毒副作用。要设计并开发更为安全且高效的新型阿片类镇痛药物，彻底了解阿片类镇痛药物与其靶标分子相互作用的分子机制就成了破局的关键。
中国科学院上海药物研究所徐华强/庄友文团队、谢欣团队以及王明伟团队等合作，首次揭示了强效镇痛药芬太尼和吗啡识别并激活μ型阿片受体（μOR）的作用机理，系统发掘、深化了对于μOR信号传导调控机理的理解和认识。这一成果将为推动开发高效低毒的新型阿片类镇痛药物奠定重要基础。
论文标题：Molecular recognition of morphine and fentanyl by the human μ-opioid receptor
更多阅读：院士点评 | 中科院《细胞》研究揭示吗啡、芬太尼作用机理，强效镇痛药摆脱成瘾又近一步
重建早期胚胎发育 “黑匣子”时期
在受精后两周左右，人类胚胎发育进入了关键的原肠胚运动阶段。原肠胚运动奠定了器官发育的基础，但目前的体外干细胞模型都缺少对胚外组织的模拟，这限制了我们对早期胚胎发育的理解。
美国得克萨斯大学西南医学中心吴军团队通过对一类具有分化为胚胎及胚外组织潜能的干细胞——扩展潜能干细胞（expanded pluripotent stem cell, EPSC）的培养，成功在体外模拟了2~3周的人类早期胚胎发育。该模型模拟了从双胚层阶段到早期器官生成阶段的类胚胎结构，高度还原了人类胚胎在体内的发育过程。对早期胚胎发育“黑匣子”的破解，最终有望应用于再生医学的人体组织与器官生成等领域。
论文标题：Modeling post-implantation stages of human development into early organogenesis with stem-cell-derived peri-gastruloids
更多阅读：最新《细胞》：重现早期发育关键阶段，吴军团队实现人类胚胎模型新突破！
雪山上的“活化石”面临生存危机
作为已知最古老的现生藓类植物，有着3.9亿年历史的“活化石”藻苔（Takakia）充满着神秘气息。对于主要分布于青藏高原的藻苔，人们也知之甚少。不久前，首都师范大学何奕騉教授领导的团队经过十余年的长期研究，结合雪山的实地观察与DNA测序等手段，揭示了藻苔在强紫外线的青藏高原生存的关键法则。
藻苔的基因组能够修复断裂的DNA，并从紫外线损伤中恢复；此外，细胞内以及细胞膜的脂质含量高，也有助于抵御紫外线损伤。同时研究还提醒我们，尽管适应了极端的高海拔环境，但在气候变化的背景下，藻苔正以每年1.6%的速度迅速减少，甚至有可能在100年内走向灭绝。
论文标题：Adaptive evolution of the enigmatic Takakia now facing climate change in Tibet
更多阅读：它们已经在地球上活了近4亿年，受人类影响，却可能在100年内消失
AI辅助开发新型碱基编辑工具
对蛋白质的聚类分析是理解其生理功能、设计新型蛋白的重要手段。目前的聚类分析主要基于氨基酸一级序列的相似性，如果能开发基于三维空间结构的高通量聚类方法，将为研究蛋白质功能提供更直接的手段。
在一项研究中，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组运用AI辅助结构预测，建立起基于三级结构的蛋白聚类方法，并基于此开发了一系列新型碱基编辑工具。在动、植物细胞的测试中，多个新型碱基编辑系统分别展现出高效率、高特异性等优势，在医学和农业方面具有广阔的应用前景。
论文标题：Discovery of deaminase functions by structure-based protein clustering
更多阅读：《细胞》：中国科学家开发新型碱基编辑工具
除了以上9篇研究论文，该榜单还包含了2篇综述、2篇观点以及1篇快照文章。
其中，综述“Hallmarks of aging: An expanding universe”描述了定义衰老的12个标志，包括：基因组不稳定、端粒损耗、表观遗传学改变、蛋白稳态丧失、巨噬功能失效、营养感知失调、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞衰竭、 细胞间通信改变、慢性炎症和菌群失调。这些特征为延缓或逆转衰老的干预方法提供了衡量指标。
另一篇综述“Cancer neuroscience: State of the field, emerging directions”介绍了癌症治疗的一个重要新支柱：癌症神经科学。神经系统与癌症之间的相互作用可以调节肿瘤的发生、生长、侵袭和转移扩散、治疗耐药性、促发癌症的炎性、对肿瘤免疫的应答等。
观点文章“An ethical framework for human embryology with embryo models”针对蓬勃发展的人类早期胚胎体外模型，探讨了有关人类胚胎模型的法律和伦理原则；另一篇观点文章“Microbial foods for improving human and planetary health”围绕微生物食品，回顾了其历史传统和生产方法，并探讨了合成生物学等技术进步如何促进新一代微生物食品可持续性发展和改善人类健康。此外，快照“Zoonotic risk assessment among farmed mammals”通过图解评估了世界范围内人工养殖哺乳动物（如猪、牛、马等）中各种人畜共患病的风险。
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