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Nature：被忽视了30年！老年痴呆的关键肽类-Secretase processing of APP inhibits neuronal activity in the hippocampus德国慕尼黑大学（Ludwig Maximilian University of Munich）的研究人员通过研究鉴别出了一种新型肽类，其在阿尔兹海默氏症发病过程中扮演着重要角色，研究者发现此前被忽视的eta-淀粉样蛋白可以干扰神经元的功能而且可以中和-淀粉样蛋白，该研究对于其临床试验或可带来一定帮助。研究者将这种eta-淀粉样蛋白命名为“淀粉样蛋白-”，该蛋白的产生过程被忽略了大约30年，这是因为研究者将注意力集中于阐明阿尔兹海默氏症患者大脑中-淀粉样蛋白的来源，以及以该-淀粉样蛋白为基础开发抑制疾病发展的新策略。随后研究人员检测了eta-淀粉样蛋白对大脑中神经细胞功能的效应，我们都知道-淀粉样蛋白可以促进神经细胞活性过强，而如今研究者发现eta-淀粉样蛋白可以抵御对抗这种活性增强的效应。相关研究发现对于后期进行人类临床试验靶向作用-淀粉样蛋白具有一定的意义，比如研究人员可以设计出具有药理学抑制作用的-分泌酶类，这种蛋白水解酶可以释放毒性的-淀粉样蛋白，从而减少阿尔兹海默氏症患者的记忆缺失；研究者指出，阻断-分泌酶的活性或可降低-淀粉样蛋白的水平，然而这同时会大量增加eta-淀粉样蛋白的产生，最终导致神经元活性的减弱以及大脑功能的中和；研究者后期还需要进行更多研究来解释这种新型肽类对阿尔兹海默氏症的作用。Science：极端环境下嗜热古细菌的奥秘Structures of archaeal DNA segregation machinery reveal bacterial and eukaryotic linkages本文研究中，研究人员重点对三种名为AspA， ParB和ParA的蛋白质进行研究，这三种蛋白的三维结构已经得到了清楚地解析；研究者Daniela Barilla说道，硫化叶菌是一种可以在含硫的高酸性环境中生长的耐高温古细菌（生长温度为80度），我们试图去研究硫化叶菌如何利用特殊的因子及机制将自身的基因组，即质粒（环状DNA）转移到新一代的细胞中。研究者发现，硫化叶菌会利用一种蛋白来分裂并且隔离细菌并不正常使用的自身的DNA，这让研究者非常惊讶，因为很多细菌仅仅会使用两种蛋白质来转移DNA，而硫化叶菌则会利用三种蛋白质来完成这项任务。蛋白质AspA可以形成一种异常结构，其会结合DNA的特殊位点，随后形成一种连续的超螺旋结构。研究古细菌非常重要，因为其可以为阐明生命的起源提供一定的信息，对古细菌的深入研究同时也为研究者研究极端环境下的生命活动带来帮助。Science：免疫细胞杀敌新策略Neutrophil trails guide influenza-specific CD8+ T cells in the airways研究者首次揭示了免疫细胞如何发挥作用来达到其目的地感染或损伤位点，当机体处于开放状态时，病毒或细菌就会占据多个机体位点：肺部、咽喉、皮肤、胃部或者耳朵，而杀灭外来入侵者的免疫细胞如何达到病毒或细菌的据点让研究者非常着迷。于是研究者通过研究发现，一种免疫系统的第一反应员中性粒细胞就是关键，中性粒细胞在感染数小时内可以到达损伤部位，并且留下多种化学踪迹，名为T细胞的杀伤性免疫细胞就会利用这些化学踪迹来寻找损伤位点并且最终杀灭入侵者。理解免疫细胞如何合作到达机体感染位点对于开发新型策略来控制并且改善机体对多种疾病的反应非常关键。比如对于患自身免疫障碍疾病的患者而言，免疫系统会错误地攻击并且破坏健康的机体组织，如果科学家们可以理解如何干扰并且阻断免疫细胞向健康组织的移动，或许就可以帮助改善患者的机体健康。研究者希望通过后期更多深入的研究阐明自身免疫疾病发病的分子机理，同时本文研究或将帮助开发新型疗法或疫苗来抵御细菌或病毒感染提供了新的希望。PNAS：科学家在果蝇生殖发育关键蛋白质与RNA相互作用研究取得进展Structure of Drosophila Oskar reveals a novel RNA binding protein中国科学院生物物理研究所许瑞明研究组与美国纽约大学Skirball研究所Ruth Lehmann课题组合作发表，从结构和功能两方面揭示了Oskar蛋白质的性质，包括二聚化的N端winged-helix结构域和可与RNA结合的C端类水解酶结构域。研究人员同时发现Oskar蛋白通过结合在相关mRNA的3-UTR区域调节其翻译和定位的机制。这些发现对理解Oskar在果蝇生殖细胞生成中的功能具有重要意义。oskarmRNA在滋养细胞中转录，并通过微管等细胞骨架运输到卵母细胞的后极。新转录的mRNA通常不翻译成蛋白质，原因之一是其3-UTR部位会结合抑制因子形成无活性的RNP，只有输运到卵母细胞的后极通过激活因子的结合才起始翻译过程。Oskar蛋白在后极合成后，可进一步招募其它蛋白质和RNA，如Vasa, Tudor, Aubergine蛋白以及nanosmRNA等共同完成果蝇生殖质的组装和腹部发育。若人为地将oskarmRNA 移植到卵母细胞的前极，可诱导生殖细胞在前极产生。关于Oskar mRNA的功能和定位机制的研究已有较多积累，但有关Oskar蛋白质的性质、及其在果蝇生殖细胞生成中的作用机制还不为人知。许瑞明研究组开展了Oskar蛋白质的结构与功能研究，分别解析了Oskar蛋白的N端（Osk-N）和C端（Osk-C）的晶体结构。结构分析与生化实验结果显示，Osk-C折叠为一个类似水解酶的结构，但是其预测的活性中心缺乏关键的催化残基，没有催化活性。更有意思的是，研究发现Osk-C具有体外结合RNA的能力，可结合oskar自身和nanos的mRNA3-UTR区域（图C），这是第一次报道含有类似水解酶结构域的蛋白能与核酸结合。进一步又通过定点突变实验确定了Osk-C表面结合RNA的关键部位（图D）。而预测含有RNA结合结构域的Osk-N虽然折叠成经典的winged-helix核酸结合结构域，但体外未检测到其RNA结合活性。Science：老蛋白的新角色：致癌Identification of an oncogenic RAB protein纪念斯隆-凯特琳癌症研究中心等处的研究人员通过研究表示，一种将正常细胞的分子内容物在细胞间隔运输的已知蛋白可以通过刺激关键的生长控制途径诱导细胞具有癌性。野生型的RAB35对于PI3K/AKT通路的信号非常重要，而突变的RAB35则会激活PI3K/AKT通路的表达，从而将细胞从正常状态转变为癌变状态。Science：细胞的MV新光学超分辨率成像技术Extended-resolution structured illumination imaging of endocytic and cytoskeletal dynamics美国霍华德休斯医学研究所Janelia研究园、中科院生物物理所、美国国立科学研究院、哈佛医学院等的科学家们，借助其发展的新光学超分辨率成像技术，在前所未有的高分辨率条件下研究了活体细胞内的动态生物过程。他们的新方法显着的提高了结构光照明显微镜(structured illumination microscopy, SIM)的分辨率，一种最适合活体超分辨成像的技术。文章中科学家们报道了一种能够展现细胞内蛋白质的运动和相互作用的新技术，这一技术能够帮助生物学家理解细胞是怎样改变它们之间的依存结构，以及重整细胞膜结构使得细胞外的分子可以被吸收到细胞内。众所周知超分辨率光学显微成像技术能够在极高的分辨率下展现细胞内的精细结构。但是，其局限性在于不能有效进行活体细胞成像。本文的作者之一，Eric Betzig博士指出利用一种名为饱和耗尽非线性SIM，人类有望克服这一问题。饱和耗尽非线性SIM先把所有的荧光蛋白分子激活到可发光的状态（亮态），然后用一束结构光把大部份的亮态分子反激活到暗态。通过结构光反激活之后，仅有少数处于结构光最弱区域的分子仍然保持在亮态。这些光调控过程提供了物体的高空间频率信息，从而让图像更加清晰。这一过程需要重复25或更多次才能产生最终的高分辨率图像。Betzig博士说道，这一原理非常类似于STED或另一种与其相关的叫做RESOLFT的超分辨率技术的原理。不过由于激活和反激活荧光蛋白需要很长时间，同时反复光照会对细胞和荧光蛋白造成损伤，研究人员必须在这一技术基础上进行改良才能让超分辨率活体细胞成像成为现实。Betzig研究小组开发了一种名为结构光激活非线性SIM的技术，用结构光只激活样品里的一部分荧光蛋白分子，另外一束结构光用于反激活分子，额外的信息可以在反激活的过程中同时被读出。两个结构光叠加的效应给与最终图像62纳米的分辨率，这一结果好于原始的SIM，并且把由光波长决定的传统分辨率极限改进了三倍。此外，结构光激活非线性SIM可在1/3秒内采集25幅原始图像，并从中重建出一幅高分辨率图像。它的图像采集很高效，只需用较低的照明光强，并且收集每一个亮态荧光蛋白分子所携带的信息。从而有效地保护了荧光分子，使得显微镜能够进行更长时间的成像，让科学家们可以观测到更多的动态活动。目前，科学家们已经利用这一技术进行一系列应用。例如获得了在细胞运动和改变形状的过程中骨架蛋白的解体和自身再组装过程，以及在细胞膜表面的叫做caveolae的微小内吞体动态过程的影像；观测了多个骨架蛋白质在形成粘着斑（链接细胞内外的物理链）过程中的运动和相互作用；追踪了clathrin修饰的内吞体的成长和内吞过程（内吞体将细胞外的分子转移到细胞内）等。而这一技术也必将为推动生命科学研究提供更强大的动力。Nature：细胞程序可控癌症干细胞Distinct EMT programs control normal mammary stem cells and tumour-initiating cells来自怀特黑德研究所的研究人员在国际杂志Nature上刊登了他们的最新研究成果，研究者表示，在乳腺癌中，癌症干细胞和正常干细胞往往来自不同的细胞类型，但二者却利用不同但非常相关的干细胞程序，两种干细胞程序间的差异或许可以帮助研究者后期开发新型的癌症治疗手段。致命性肿瘤起始细胞的“种子”会通过全身来转移并且引发患者疾病复发，是否这些肿瘤起始细胞被称之为干细胞，尤其是癌症干细胞，至今在科学界仍然存在一定的争议。研究者Member Robert Weinberg指出，我们的研究首次在乳腺组织中建立了正常干细胞程序和癌症干细胞程序之间的关联。此前研究中，研究者表示，癌症干细胞或许是在上皮细胞向间充质细胞转化（EMT）后出现的，EMT过程可以使得具有能动性和灵活性的细胞被用作新型肿瘤的“种子”，与此同时EMT过程也会促进细胞使其具有抵御标准化疗的能力。本文研究中，研究者利用小鼠模型进行研究发现，正常和癌性乳腺腺体内部的细胞会表达相关的主要调节子Snail和Slug，这两个调节子都具有干细胞样特性，Slug具有潜力可以诱导和高级别恶性癌症相关的间质细胞特性。研究者指出，Snail是在果蝇胚胎发育期间发现的一种因子，其在细胞层中常会被肿瘤起始细胞所表达；Snail阳性的癌症干细胞往往来源于不同的细胞群体，正常的干细胞往往会位于乳腺导管的某一层中，而癌症干细胞则会在另一侧发生，因此癌症干细胞并不会来自正常的干细胞。最后研究者Ye说道，阐明癌症干细胞的来源，以及正常干细胞和癌症干细胞之间的差异或可为研究者们提供新型的靶向疗法开发的线索；目前我们意识到了在正常和癌症设置中很多情况都会被区别性地进行调节，癌症干细胞和正常的干细胞的确是不同的，而如果研究者理解了二者的差异所在或许可以帮助开发新型疗法来治疗多种类型的癌症。Nature：干扰剪接体的功能或可有效杀灭恶性癌细胞The spliceosome is a therapeutic vulnerability in MYC-driven cancer近日一项刊登于国际杂志Nature上的研究论文中，来自贝勒医学院的科学家通过研究发现了如何抑制一些致死性癌症的新思路。研究者Thomas F. Westbrook教授表示，大约30%的恶性癌症都是由癌症基因MYC所驱动的，而目前并没有人可以关闭该基因的表达，而且MYC驱动的癌症患者通常会缺少有效的治疗手段；就好象造成汽车失控的情况一样，研究者已经发现了一种新型方法来杀灭由MYC驱动的癌症，而通过抑制癌细胞中剪接体的功能或许就可以有效抑制癌症的进展。研究者指出，我们发现由MYC驱动的癌症依赖于剪接体来生存，剪接体是一种由多种蛋白质组成的复杂分子机器，其可以帮助癌症阅读剔除必要步骤后的指令，当抑制剪接体功能后，癌细胞就不再理解生长和生存的细胞指令了。这项研究中研究人员发现，利用杀灭肿瘤细胞的药物就可以实现对剪接体的抑制，但会在未受影响的小鼠机体中留下非癌变的组织。MYC会重新连接癌细胞并且改变很多情况，比如所有肿瘤细胞需要的结构单元的产生等，但这种连接往往会给癌细胞带来新的压力及弱点，如果我们可以学会如何加剧这些压力，那么或许就可以在不伤害正常组织的情况下杀灭癌细胞。当剪接体抑制子不能够提供解决所有癌症的答案时，其或许就可以作为一种候选靶点来帮助治疗某些恶性癌症，比如三阴性乳腺癌等。Naturecommu：靶向新途径增强放疗和化疗效果Kinase-independent role for CRAF-driving tumour radioresistance via CHK2他们发现了一条新的信号途径可能导致恶性肿瘤对化疗和放疗方法产生抵抗，并针对这一信号途径找到了新的靶向治疗药物。领导该项研究的Sunil Advani说道：在此项研究之前科学家们就已经知道RAF控制着肿瘤细胞的治疗抵抗特性。而我们发现了RAF一个新的功能，并且已经清晰地知道它究竟如何在许多癌症类型中发挥作用。在这项研究中，研究人员发现利用放疗和化疗方法治疗肿瘤会驱动PAK1介导的CRAF 338位丝氨酸磷酸化进而触发一种激酶非依赖性的DNA修复机制产生治疗抵抗。CRAF发生磷酸化会招募CHK2并促进CHK2磷酸化/激活以增强肿瘤细胞的DNA损伤应答。根据这一发现，研究人员将CRAF的338位丝氨酸突变为天冬氨酸模拟磷酸化状态，结果表明这一突变足以诱导CRAF/CHK2发生关联促进肿瘤对放疗的抵抗，而利用一种变构的CRAF抑制剂可以增强肿瘤细胞对放疗和化疗药物的敏感性。研究人员指出，靶向这一新途径可以移除肿瘤的防御机制，而开发靶向这一途径的新药物就能够在不损伤健康组织的情况下增强肿瘤细胞对放疗的敏感性，这种药物可以大大促进放疗和特定化疗药物的DNA损伤效应，最终可以实现使用更小剂量的放射或化疗药物，获得更强的抗肿瘤效果。MolCell：科学家解析特殊蛋白复合物在DNA损伤修复过程中的作用Higher-Order Assembly of BRCC36KIAA0157 Is Required for DUB Activity and Biological Function我们都知道，人类机体中一种含量丰富名为泛素的蛋白质被认为在回收再利用错误折叠的蛋白质上扮演着重要的角色，但实际上泛素还有另外一个功能，即添加或移除泛素链或可调节新生蛋白质或酶类的活性，实际上该过程称为泛素化作用，其可以通过BRCA1乳腺癌相关蛋白质和抗炎性免疫反应作用来影响DNA的损伤修复。一种名为BRCC36的特殊酶类可以移除一种对DNA损伤修复和炎性反应非常关键的特殊类型的泛素，但实际上BRCC36并不会自己采取行动，它的作用相当于另外一种名为KIAA0157蛋白所发挥的作用。刊登在国际杂志Molecular Cell上的一篇研究论文中，来自国外的研究人员通过研究报道了多种包含BRCC36的复合物的原子结构，他们发现，BRCC36和KIAA0157都是在结构上相关的蛋白质，但当BRCC36能够移除泛素时（去泛素化，DUB），KIAA0157就并不会结合对移除泛素必要的金属离子，进而并不会完成去泛素化（拟DUB）。文章中，研究者通过对比两种复合体的高分辨率结构，即包含DUB和包含拟DUB复合物，结果发现，KIAA0157能够通过摆动氨基酸的位置使得复合物可以实施催化反应，进而改变BRCC36的活性位点的形状；包含BRCC36-KIAA0157这两个分子对儿的完全功能性复合物可以作为一种超级二聚体来发挥作用。为了证实研究者的发现，他们对复合物中的关键氨基酸进行了敲除突变，比如某些突变可以消除复合物的酶类特性以及其调节下游分子的能力，这就指示这种超级二聚体复合物是非常关键的；利用小鼠胚胎进行试验，使其表达突变的DUB或拟DUB蛋白，研究者发现，感染病毒后就会引发免疫反应的损伤，而且暴露电离辐射会引发胚胎DNA修复的损伤。研究者指出，BRCC36-KIAA0157是存在于复杂有机体细胞中的酶类复合物，其可以帮助揭示去泛素化酶类工作的机制，而且该复合物可以帮助研究人员更好地理解和该复合物相关的结构特性。更为重要的是，该复合物可以帮助研究人员后期开发应对炎性疾病的新型靶向药物，对于治疗多种疾病或带来一定希望。NatCommun：科学家首次揭示人类胚胎的遗传组成结构Novel PRD-like homeodomain transcription factors and retrotransposon elements in early human development.来自瑞典卡若琳斯卡学院的科学家通过研究首次绘制出了人类受精卵初期所有处于活性的基因图谱，相关研究发表于国际杂志Nature Communications上；该研究或为深度理解人类早期胚胎的发育以及帮助开发治疗不育症的新型疗法提供思路。每个个体生命的开始阶段都会经过一个单一的受精卵来发育，受精后的某一天受精卵就会变成两个细胞，随后就会变成四个细胞，进而四个细胞变八个细胞，最终形成机体出生时多个复杂的细胞，然而卵子受精后什么基因处于活性表达状态对于科学家来说依然是一个谜团。人类机体中共有大约有2.3万个基因，而当前研究中研究者表示，在受精后两天仅有32个基因处于被开启的状态，在受精后三天则有129个活性基因，其中研究者发现了7个此前并未发现过的基因。研究者Juha Kere说道，这些基因对于开启人类胚胎的发育非常关键，就好象把一个石头扔进水里一样，我们可以观察到在表面上荡起的波纹；为此研究者开发了一种新型的用于研究新型基因的分析方法，大多数的基因都负责编码蛋白质产生，但常常有一些被认为是垃圾DNA的重复的DNA序列，实际上这些垃圾DNA对于调节基因表达非常重要，文章中，研究者就表示，这些新鉴别的基因可以同垃圾DNA相互作用，而且对于机体胚胎发育也异常关键。最后研究者Outi Hovatta说道，本文的研究结果对于理解人类早期胚胎发育的调节提供了一定的看法，而且我们所鉴别的新型基因或可用于对细胞重编程来帮助治疗一系列人类疾病，比如开发治疗不育疗法等。Nature：美洲原住民究竟从哪来？Genetic evidence for two founding populations of the Americas关于南美洲祖先是何时到达、怎样到达南美洲的，一直都是人类学家关注的重要问题。而早期大多数遗传研究都表明，最早定居美洲的是来自欧亚地区的单一先祖人群，但形态研究和基因组分析却对此提出了质疑。现在的证据更支持美洲原住民起源至少有两个先祖，一个是来自东北亚的亚欧人群，另一个人是来自澳大利亚及其周边区域的土著人。关于更加详细的人群迁徙，则需要更加深入地比对美洲不同区域人群的基因组数据，未来有可能逐渐揭开美洲原住民起源的神秘面纱。Cell：DNA损伤揭示抗癌新疗法Viral and Cellular Genomes Activate Distinct DNA Damage Responses大自然中每一个有机体都会不惜代价保护自身的DNA，但细胞如何精确区分自身DNA的损伤还是入侵病毒外源DNA的损伤依然是个谜底，近日刊登在国际杂志Cell上的一篇研究论文中，来自索尔克研究所的研究人员通过研究揭示了细胞反应系统精确区分上述两种威胁的机制，相关研究或可帮助开发新型的癌症选择性病毒疗法，同样也可以帮助理解为何老化和某些疾病似乎总在为病毒感染敞开着大门。研究者Clodagh OShea教授说道，本文研究阐明了一种基本的机制，即机体如何区分细胞和病毒基因组的DNA断裂来诱发不同的保护宿主的免疫反应，该研究或可帮助解释为何特定的状况，比如老化、癌症化疗以及炎症使我们机体对病毒感染变得更加敏感。许多因子都会引发DNA断裂，研究者在文章中阐明了名为MRN复合体的一系列蛋白如何检测DNA和病毒的破裂，并且通过组蛋白来放大这种效应；MRN复合体蛋白会开启一种多米诺骨牌效应，激活染色体周围的组蛋白，最终引发一种广泛的效应来帮助机体细胞修复DNA。一般来讲，常见的DNA病毒进入宿主细胞核后会开启复制自身DNA的基因的表达，而宿主细胞则会检测到这种未授权的复制，同时MRN复合体就会在不诱发杀细胞的广泛反应的前体下选择性地中和病毒的DNA，MRN对病毒的反应会在局部停留并且会仅仅选择性地抑制病毒；如果入侵的病毒会引发类似强烈的反应，那么细胞将会频繁地暂停生长。文章中，研究者开发了新型病毒，其可以在正常细胞中被破坏，但可以在癌细胞中进行特异性复制，并不像正常细胞，癌细胞几乎总是包含高水平的DNA损伤，在癌细胞中，MRN或许会针对DNA破裂做出反应，但工程化的病毒或许就可以逃脱监视。癌细胞总是存在较高的突变率，而且在早期阶段会存在基因组的不稳定性，因此我们可以想象一下构建一种病毒来破坏早期机体损伤以及作为预防措施是多么困难的事情CellSys：光！控制胚胎干细胞分化Transcription Factor Competition Allows Embryonic Stem Cells to Distinguish Authentic Signals from Noise发表于国际杂志Cell Systems上的一项研究中，来自美国加州大学旧金山分校（UC San Francisco）的研究人员通过研究开发出了一种方法，首次利用光束来精确控制胚胎干细胞的分化，从而使其可以分化成为神经细胞来进行精确的体外研究提供一定帮助。研究者Matthew Thomson说道，我们发现了一种基本的机制，细胞可以利用该机制来决定是否进行发育；在胚胎发育期间，干细胞会表演一段精心安排的“舞蹈”，随后其会从无作用、未分化的形式转化成为构建机体主要器官系统的细胞。近些年来科学家们在未分化的干细胞中发现了很多可以编码干细胞发育的基因，而揭示这些细胞如何忽视嘈杂的波动以及快速反应形成机体所需细胞一直是科学家们的研究热点。为了检测干细胞如何将发育线索作为关键的信号或是外部“噪音”，科学家们对培养中的小鼠胚胎干细胞进行了工程化操作，他们利用蓝色光脉冲开启了一种名为Brn2的基因，该基因是一种潜在的神经分化的线索，通过调整光脉冲的强度和持续性，研究者就可以实现精确控制Brn2的剂量，并且观察细胞的反应。研究者表示，如果Brn2信号足够强的话，干细胞就会快速转化成为神经元。随后研究者利用CRISPR-Cas9基因编辑技术给一种名为Nanog的转录因子添加上了一个荧光探针，这样在正常情况下其就可以扮演干细胞分化的制动器了，Nanog就可以被用来读取细胞决策制定的情况。转录因子Nanog本身就是一种时间调节器，当Brn2信号开启时，其就会干扰分子回路来保持细胞处于稳定和未分化的状态，而Nanog的水平就会随之降低；如果如果Nanog用尽而Brn2信号持续存在的话，就会使得干细胞快速转化成为神经元。最后研究者Thomson说道，细胞并不是傀儡，其是一种可以持续解释信息的的介值，就好比大脑一样；如果我们想精确地操控细胞命运，那么我们必须理解细胞中信息处理的机制，并且理解这种机制如何发生。分裂吧，斑斓的肿瘤3D模型A spatial model predicts that dispersal and cell turnover limit intratumour heterogeneity它们看起来似乎就像是一团现代艺术作品，但实际上他们是有着开创性意义的肿瘤3D计算机模型，其展示了肿瘤的生长过程。它们不可思议地表现了那些致命肿瘤生长、分裂和分化的过程。而科学家们则表示，这些模型有助于他们了解这些不断增长的肿瘤是怎样对化疗药物产生抗药性的。这次的研究由哈佛大学、爱丁堡大学和约翰霍普金斯大学合作完成，研究人员包括了哈佛大学的数学及生物学教授、进化动力学项目住人Martin Nowak。到目前为止，研究人员们已经制造出了第一个实体肿瘤模型，该模型反映了肿瘤的三维形状以及其进化过程。Nowak说：“以前，其他人和我们一样，都是用非空间模型来研究肿瘤的进化，但是那些模型并不能够描述实体肿瘤的空间特征。而现在，我们最新的计算机模型却第一次做到了这一点，不仅如此，我们还能观察到肿瘤细胞的扩散能力及其扩散过程。细胞的扩散使这些肿瘤生长地更为迅速并且能使癌细胞能够共享一些突变这也是癌细胞耐药性快速增长的原因。除此之外，癌细胞的扩散也是杀死病人的一个主要原因。”这种全新的肿瘤模型解释了为什么癌细胞有着数量惊人的突变共同点，以及癌细胞的耐药性为什么发展得如此之快。有关该研究的论文已经发表在了8月26号的自然(Nature)杂志上了。Nowak和他的同事们包括了该研究的第一作者，来自爱丁堡大学的Bartek Waclaw、哈弗大学的Ivana Bozic和约翰霍普金斯大学的Bert Vogelstein着手对过去的肿瘤模型进行改进，因为那些过时的模型无法回答肿瘤的基因进化和空间架构等关键问题。在这种全新的模型中，有着相同颜色的肿瘤部分意味着该处的细胞有着类似的突变，而随着肿瘤的发展，这些有着类似突变的细胞仍然会聚集在一起。一位癌症病人的体内就存在着数十亿的癌症细胞，但药物只能对其中的一小部分约为1%有着针对性的治疗。治疗开始时，一些不具有耐药性的肿瘤细胞马上就会被消灭，但是接下来，那些具有耐药性的肿瘤细胞又会将肿瘤的空缺填满。Nowak说：“过去的大多数肿瘤计算机模型只是计算了有着特定突变的肿瘤细胞的个数，而非它们的空间安排。然而，理解肿瘤细胞的空间结构与安排是非常重要的，因为它们在肿瘤的增长与演化过程中扮演着十分重要的角色。”在这个立体肿瘤模型中，细胞只会被分裂到空间足够的地方，这就造成了肿瘤只会缓慢增长的结果除非它们开始扩散到身体的其他部位。Nowak说：“当细胞们开始迁移扩散时，它们便找到了新的空间，在那里它们可以继续分裂、增长。”这样造成的结果不仅只是使肿瘤增长得更为快速，其也能解释为什么癌细胞能够分享它们基因的极高数量的突变形式以及迅速增强的耐药性。“当它们分裂时，所有的细胞不管是健康细胞还是癌变细胞都会有一定的突变，并且将突变累加下去，不过大多数的突变对细胞影响很小。然而在肿瘤细胞中，约有5%的突变会对细胞产生很大影响，这些突变会使肿瘤细胞分裂得更快，活得更久，同样，耐药性也会在这些突变中产生。”靶向的药物会将不具耐药性的细胞几乎全部消灭，而留下了一些具有耐药性的细胞，当那些细胞开始迅速分裂时，癌症也就复发了。Bartek Waclaw说：“我们最新的模型并没有提供一种能将癌症迅速治愈的奇迹般的方法，然而我们的模型肯定能够帮助人们找出治疗癌症的更好方法。”Nature:实体瘤3D模型展现癌症“进化之路”A spatial model predicts that dispersal and cell turnover limit intratumour heterogeneity2015年8月28日讯 /生物谷BIOON/ -近日，来自美国的研究人员在著名国际学术期刊nature上发表了一项最新研究进展，他们开发了一种计算机模型能够同时反映实体瘤的3D形状和遗传进化。这一新模型的建立对于解释癌细胞中为什么存在很多遗传突变，驱动性突变如何在整个肿瘤中传播以及肿瘤的药物抗性如何进化等疑难问题具有重要意义。虽然之前一些研究已经开发出一些模型能够捕捉肿瘤的空间结构，但是这些模型都不能够研究肿瘤细胞的遗传变化。而那些能够对肿瘤进化进行精确描述的模型又不能很好地呈现肿瘤的三维结构。因此哈佛大学，爱丁堡大学和约翰霍普金斯大学的研究人员共同合作开发了这种能够同时反映肿瘤三维形状和遗传进化的模型。研究人员指出，在此之前，科学家们经常使用非空间模型研究肿瘤进化，但是这些模型都不能描述实体肿瘤的空间特性，而这次开发的计算模型首次将两者结合在了一起。在这项研究中，研究人员利用这一模型发现了一个关键问题：细胞具有局部迁移的能力。细胞运动能够加速肿瘤生长，同时还会促进肿瘤细胞的同质性，使得肿瘤细胞携带相同的基因突变。而这一过程对于肿瘤细胞