Cell发布12篇年度论文榜单!中国团队研究占据8席

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划重点

01《细胞》杂志发布2024年度最佳论文特辑,中国团队研究占据8席。

02斯坦福大学研究团队发现X染色体失活可能增加女性红斑狼疮患病风险。

03徐沪济教授领衔的团队成功研发通用型CAR-T疗法,克服异体通用型CAR-T疗法面临的免疫排斥风险。

04美国西北大学和加州大学旧金山分校合作团队揭示了胶质母细胞瘤的演化和异质性。

05中国科学院研究团队成功构建首个完整人类原肠胚模型,为再生医学领域带来突破性进展。

以上内容由腾讯混元大模型生成,仅供参考

▎药明康德内容团队编辑  


本周,顶尖学术期刊《细胞》发布了2024年度的最佳论文(Best of 2024)特辑,精选了过去一年《细胞》杂志发表的论文中,“最有趣”“最有影响力”并且“引起广泛关注”的生物学研究。


杂志主编John W. Pham在特辑前言中感慨,当这些论文汇集起来时,看到全世界科学家做出了如此令人惊叹的工作,我们会由衷地产生敬畏感


这篇文章中,学术经纬将和读者朋友一起回顾12篇精选研究论文(article)的主要内容。如果你曾错过了其中某篇论文,那么现在正是一文看全的好机会。


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▲Cell Best of 2024封面(图片来源:Cell官网);以下图片均为相应论文的研究摘要示意图。


红斑狼疮为何“偏爱”女性



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有些疾病现象是我们长期以来就有所了解却无法做出解释的,比如为什么大多数自身免疫性疾病的患者以女性为主。红斑狼疮就是典型的例子。


斯坦福大学的Howard Chang教授团队发现,X染色体失活会极大提升自体免疫攻击发生的风险,可能是女性患病比例远远更高的原因。因为在X染色体失活过程中,一种名为XIST(X-Inactive Specific Transcript)的分子发挥了关键作用,其编码基因存在于所有X染色体中,但只有X成对存在时才会在其中一条X染色体上被激活,生成一类长非编码RNA,盘绕在X染色体周围。当XIST被激活后,一旦存在刺激剂或发生组织损伤,很容易引起自免疫的攻击。


论文标题:Xist ribonucleoproteins promote female sex-biased autoimmunity


通用型CAR-T治疗自身免疫性疾病



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近年来,对于多种发病机制为B细胞介导的自身免疫性疾病,CAR-T细胞疗法取得了一定进展。但已有的CAR-T产品集中于自体来源,同种异体CAR-T疗法面临着免疫排斥的风险。

由徐沪济教授领衔的团队使用靶向CD19抗原的异体通用型CAR-T疗法TyU19,不仅避免了排斥风险,还攻克了异体通用型CAR-T开发的关键技术壁垒:患者免疫系统对异体细胞的排异。在对3例难治性和复发性自身免疫性疾病(包括1例免疫介导的坏死性肌炎和2例系统性硬化症)患者的临床试验中,TyU19显著改善了患者症状,并且表现出良好的耐受性,展示了通用型CAR-T疗法的巨大治疗潜力。

论文标题:Allogeneic CD19-targeted CAR-T therapy in patients with severe myositis and systemic sclerosis

治疗致命脑瘤的突破口



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胶质母细胞瘤(glioblastoma)是侵袭性非常高的恶性脑瘤,患者诊断后的生存时间约为10~13个月,5年生存率只有5%~10%。针对这种肿瘤,治疗失败的核心原因在于肿瘤内部的异质性和肿瘤演变。


美国西北大学Feinberg医学院岳峰教授团队和加利福尼亚大学旧金山分校Joseph Costello教授团队合作,在为原发性胶质母细胞瘤患者进行手术切除时,通过3D神经导航技术,收集了可以代表整个肿瘤的不同位置的样本,随后通过分子特征推断肿瘤的演化轨迹。这项研究首次从三维全肿瘤视角描绘了胶质母细胞瘤的演化和异质性,为规避异质性相关失败提供了潜在治疗靶点


论文标题:Glioblastoma evolution and heterogeneity from a 3D whole-tumor perspective

窥探人类极早期胚胎发育



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包括人类在内,大部分动物的胚胎发育会经历一个阶段:原肠运动(gastrulation)。这一阶段,一层细胞的囊胚会重组形成含有三个胚层的原肠胚结构。将人类胚胎发育的前8周进一步划分为23个卡内基分期,即CS1-CS23,原肠运动主要发生于CS7-CS8阶段。


由中国科学院动物研究所、北京干细胞与再生医学研究院、中国农业大学等机构联合组成的一个团队,基于一枚珍贵的CS8时期完整人类胚胎,利用连续横断面高分辨空间转录组切片,结合机器学习算法进行三维对齐,构建了完整胚胎中不同细胞类型与基因表达的三维空间分布点云图,进而数字3D重构了首个完整人类原肠胚模型。这一模型显示,在原肠运动时期,人类胚胎尾部很可能存在一个和中部脊索类似的组织中心。


论文标题:3D reconstruction of a gastrulating human embryo

干细胞再生治疗糖尿病



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多能干细胞具有无限自我更新并分化为生物体所有功能细胞类型的能力,是再生医学领域最关键的“种子细胞”。利用多能干细胞制备人的胰岛细胞,移植到1型糖尿病患者体内,使患者恢复自主性、生理性的血糖调控,这一设想在2024年发表的临床研究中已成为现实。


这项临床研究由天津市第一中心医院沈中阳教授、王树森研究员,与北京大学、昌平实验室邓宏魁教授合作主导,首例接受移植的患者在移植75天后完全稳定地脱离胰岛素注射治疗,疗效稳定持续1年以上,初步实现了临床功能性治愈。值得一提的是,研究团队采用了原创的化学重编程诱导多能干细胞(简称人CiPS)制备胰岛细胞,显示了化学重编程技术在再生医学领域治疗重大疾病方面的应用价值。


论文标题:Transplantation of chemically induced pluripotent stem-cell-derived islet under the abdominal anterior rectus sheath in a type 1 diabetes patient

乳酸成为肿瘤细胞“帮凶”!



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肿瘤耐药是导致肿瘤治疗失败的主要因素之一,解决肿瘤的耐药性是提高肿瘤治疗效果的关键。通过分析癌症基因组图谱数据库,同济大学袁健教授团队发现了催化乳酸产生的关键代谢酶——乳酸脱氢酶A低表达与同源重组修复(HR)下调显著相关,暗示乳酸或者乳酸化修饰可能参与了HR的调控。 

机制上来看,乳酸通过诱导DNA损伤修复关键蛋白——减数分裂重组蛋白11(MRE11)发生乳酸化修饰,以此促进HR和导致化疗耐药。使用特异性的小分子多肽靶向抑制MRE11 K673乳酸化修饰,能够显著增强铂类或PARP抑制剂化疗药物对肿瘤的杀伤效果。这些结果表明,抑制MRE11乳酸化修饰是一种潜在的提高化疗效果的策略。


论文标题:Metabolic Regulation of Homologous Recombination Repair by MRE11 Lactylation


调控胆固醇稳态的新激素



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2024年3月,清华大学王一国团队与南方医科大学张惠杰团队首次发现并命名了一种肠道激素Cholesin(肠抑脂素),该激素在调控机体胆固醇稳态方面具有重要作用。Cholesin在吸收胆固醇的主要器官——肠道中高表达,并且 Cholesin可以根据胆固醇的刺激作出响应,帮助降低血浆中的总胆固醇水平。

在具有高胆固醇血症与动脉粥样硬化的小鼠模型中,外源注射Cholesin能降低小鼠血浆中的总胆固醇水平,对于动脉粥样硬化有较好的治疗作用。此外,该策略在与降胆固醇药物瑞舒伐他汀联用下可以获得更好的效果。


论文标题:A gut-derived hormone regulates cholesterol metabolism

睡眠不足可导致炎症风暴



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睡眠不足可能导致严重的病理生理后果,包括死亡。在这项研究中,北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院张二荃研究团队从免疫系统角度揭示了睡眠不足的坏处

研究团队首创了一套睡眠剥夺系统,可以持续剥夺小鼠95%以上的睡眠。利用该系统,研究发现小鼠长时间睡眠剥夺将导致严重细胞因子风暴,并且出现多器官功能障碍综合征,最终死亡。同时,研究还揭示了睡眠剥夺导致外周免疫反应的神经分子机制,指出睡眠剥夺导致的免疫激活反应是由大脑产生到循环系统的前列腺素D2(PGD2)导致的。这项研究有助于理解睡眠如何与其他生物学过程相互作用,从而进一步阐释睡眠的功能与意义。

论文标题:Prolonged sleep deprivation induces a cytokinestorm-like syndrome in mammals


“幸运突变”如何抵抗阿尔茨海默病



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PSEN1基因突变可以导致早发性阿尔茨海默病,但科学家在2019年发现了一名幸运儿,携带PSEN1突变但发病推迟了30年,而帮助其抵消PSEN1有害作用的,就是APOE3基因上的APOE3ch突变。

在2024年的研究中,圣路易斯华盛顿大学医学院的研究团队揭开了APOE3ch的保护机制。在APOE3ch小鼠的脑中,聚集在淀粉样斑块周围的小胶质细胞开足马力,可以高效地吞噬和降解tau蛋白,从而抑制Aβ诱导的tau播种和扩散。因此,如果能模拟APOE3ch突变的影响,减轻淀粉样蛋白斑块的危害,或许就可以预防阿尔茨海默病,保护大脑的认知功能。


论文标题:APOE3ch alters microglial response and suppresses Aβ-induced tau seeding and spread


单蛋白分辨率新技术



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2024年4月,德国马普生化研究所的研究者介绍了一种名为SUM-PAINT的高通量成像方法,该方法能够在超分辨率下实现无限多路复用。研究人员利用SUM-PAINT在神经元中生成了30种蛋白质的单分子解析数据集,揭示了突触的复杂异质性,并发现了新的突触类型

借助SUM-PAINT,研究团队实现了更高效的单蛋白分辨率神经元细胞图谱构建。通过优化信号消光效率,SUM-PAINT技术能够获得每种蛋白特异的、最高分辨率信号,有助于分析单个蛋白在突触中的3D分布。这些发现为理解神经元结构和功能提供了深刻见解。


论文标题:Spatial proteomics in neurons at single-protein resolution


实现植物生活习性自由转换



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中国科学院分子植物科学卓越创新中心的王佳伟研究团队发现,在十字花科植物中,生活史策略的演变(即多年生/二年生/一年生之间的转变)是由三个FLC类MADS-box基因的剂量叠加效应所决定的连续过程(continuum)。FLCFLMMAF基因在表达模式、蛋白功能、表观重置模式上的多样化以及它们不同的排列组合使得植物能够拥有丰富多样生活史策略,以适应多变的生长环境。

通过导入一个多年生FLC基因,研究者成功将一年生模式植物拟南芥由一次结实一年生转变为多次结实多年生。这也是首次实现十字花科植物多年生与一年生的自由转换,为未来精准设计、定向培育适应特定气候地理环境的多年生油菜作物品种奠定了理论基础。


论文标题:Reciprocal conversion between annual and polycarpic perennial flowering behavior in the Brassicaceae

“最古老奶酪”揭示发酵历史



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人类食用发酵乳制品的历史很悠久,但发酵微生物在人类历史上是如何被利用的、演变方式是什么,人们仍知之甚少。


中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员领衔团队,对小河墓地出土的“最古老奶酪”开展了系统性研究。这块奶酪由开菲尔乳酸菌发酵产生,研究团队从中提取了古DNA,由此揭示了开菲尔乳酸菌另一条独立的东亚内陆传播路线,展示了开菲尔乳酸菌与人群协同演化、互利共生的分子机制。该研究强调了过去人类活动在塑造人类相关微生物演化中的作用,这些见解也将帮助我们理解古代人类行为。


论文标题:Bronze Age cheese reveals human-Lactobacillus interactions over evolutionary history


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