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《自然》及子刊综览

2019-01-04 中国科学报 唐一尘
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  《自然》

  通过神经刺激恢复大鼠膀胱功能

  根据近日《自然》在线发表的一篇论文,一种通过电刺激和光输入控制神经活动的生物光电子系统可以恢复大鼠的膀胱功能。经过进一步的研发和测试,该系统或能成为一种治疗疾病和器官功能障碍的新方法。

  生物电子医学采用工程系统刺激神经系统,以缓解疾病症状。这类系统可能也融合了光遗传技术,即利用光控制活细胞(一般是神经细胞)。但是,目前的生物电子系统缺乏靶向特定器官所需的特异性,因此有可能产生意外的副作用。

  美国伊利诺伊州西北大学的John Rogers、Robert Gereau及同事开发了一个微型生物光电子系统,并将其植入患有药物诱发的膀胱功能障碍的雌性大鼠体内。植入物包括一个闭环(自调节)系统和若干互联组件:一个传感器,用以监测膀胱充盈情况;一对微尺度LED,用以照射膀胱进行光遗传学控制;一个无线单元,用以为系统提供动力;以及一个数据监测装置。大鼠对上述装置耐受良好,在植入后的7天内,未观察到明显炎症反应或体重/运动变化。

  该系统能够实时自动识别排尿的病理类型,并触发LED以光遗传学方式刺激特定的膀胱神经作出反应。最后,大鼠恢复了正常的膀胱功能。虽然还需要经过进一步的测试和适当的扩展比例才有可能将该系统应用于人类,但是研究人员认为该技术原理有望带来较为广泛的生物学应用。

  相关论文信息:DOI: 10.1038/s41586-018-0823-6

  《自然》

  科学家揭示疟原虫入侵人体机制

  研究人员近日首次绘出恶性疟原虫相关蛋白复合物的三维结构,这对开发疟疾疫苗具有重要意义。疟疾每年导致全球约50万人死亡,目前尚无经批准上市的有效疫苗。恶性疟原虫是常见的一种疟原虫,导致了许多疟疾死亡病例。

  澳大利亚沃尔特和伊丽莎·霍尔医学研究所等机构研究人员近日在《自然》上发表论文说,他们利用低温冷冻电子显微镜技术,首次描绘出恶性疟原虫体内由Rh5、CyPRA和Ripr3种蛋白质组成的蛋白复合物的三维结构图。

  这种蛋白复合物是疟原虫入侵人体细胞的“钥匙”,疟原虫依靠它与人体血液中红细胞内部的受体建立联系,从而进入红细胞内部并导致疾病。因此,揭示这种蛋白复合物的三维结构,有助深入理解疟原虫入侵细胞机制,并找出阻断其感染的方法,在此基础上有可能开发出针对恶性疟原虫的疫苗。

  相关论文信息:DOI:10.1038/s41586-018-0779-6

  《自然》

  饮酒和吸烟是食管癌关键风险因子

  根据近日《自然》在线发表的一篇论文,癌症突变会发生在生理学特征正常的食管细胞内,并会随着时间推移而积聚。包括饮酒和吸烟在内的风险因子会促使突变细胞数量增加,这证实了这些环境因子对于食管癌发展的重要影响。

  食管鳞状细胞癌(ESCC)是一种在亚洲人口中最为常见的食管癌类型。最新研究表明,癌前克隆细胞会在生理正常的组织内出现,但是这些细胞与已经确认的ESCC风险因子(如年龄、饮酒和吸烟)之间的关系却不甚明了。

  日本京都大学的小川誠司及同事检测了139名患者(诊断为ESCC或无癌)的食管组织样本以调查细胞突变。患者的饮酒和吸烟史也被记录下来。作者报告表示,许多样本中包含产生了突变的克隆细胞,尤其是癌相关基因NOTCH1的突变,而且此类细胞可能早在婴儿期便出现。食管中的突变细胞数量随机体年龄的增长而增加,在较年老(至少70岁)的患者体内,突变细胞占了食管上皮细胞的相当大的比例。

  虽然有此观察结果,但是研究人员报告称许多这类细胞并不会发展成癌,ESCC的终生罹患风险依然不高。研究人员还指出,重度饮酒和吸烟似乎会加速突变的积聚过程,这意味着这些环境因子对于罹患ESCC的风险具有更关键的影响。

  相关论文信息:DOI: 10.1038/s41586-018-0811-x

打印 责任编辑:侯茜

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