小鼠研究:高龄父龄对胎儿脑基因表达的影响存在性别差异
东北大学研究团队对年轻(3月龄)与高龄(19月龄)雄鼠所孕小鼠胚胎的端脑进行RNA-seq,发现父龄对胚胎脑基因表达的影响因胚胎性别而异,高龄父龄雌性胚胎呈现独特的基因表达谱并倾向表达水平升高。研究按性别分别分析并控制发育时间窗以减少变异,数据发表于Scientific Data,为探究父龄与ASD风险的性别依赖机制提供资源。
东北大学研究团队对年轻(3月龄)与高龄(19月龄)雄鼠所孕小鼠胚胎的端脑进行RNA-seq,发现父龄对胚胎脑基因表达的影响因胚胎性别而异,高龄父龄雌性胚胎呈现独特的基因表达谱并倾向表达水平升高。研究按性别分别分析并控制发育时间窗以减少变异,数据发表于Scientific Data,为探究父龄与ASD风险的性别依赖机制提供资源。
低剂量LSD对持续注意力的影响存在性别差异,女性显示出部分认知益处,男性则未见。该结果提示低剂量致幻剂的作用需按性别分别研究。
失败是最好的老师之一,但在科学界却鲜有人愿意谈论。Nature 这篇文章探讨了科学界为何将失败视为禁忌话题。
研究发现科学家的经验与其想法的持久影响力之间存在关联:资深科研人员提出的“颠覆性”想法少于新手科学家,但他们的想法更持久。
研究团队发布 Airscope 无线介观显微镜,重 1.0 克,在 6 mm 视野内实现 4 μm 横向分辨率、12.5 Hz 成像。其非球面透镜设计使总光程比此前微型显微镜缩短 2.84 倍,单只动物可无缆记录超过 8,500 个神经元的钙信号,较此前提升 25 倍。
推荐理由:1.0 克无线介观显微镜把视野扩到 6 mm 并支持自由活动小鼠成像,为系统神经科学提供可迁移的硬件方案。
一项发表于 Nature Microbiology 的研究发现,抗生素并非只杀灭致病菌,还可能对宿主产生直接影响,为此开发了工具 CompoRes 用于识别这类宿主直接效应。
香港科技大学等机构的研究发现,FAM193B启动子区一段CCG重复序列的长度与阿尔茨海默病易感性相关,成果发表于Nature Neuroscience。
日本大阪大学桥本浩介团队发现,110岁及以上老人体内CD4细胞毒性T淋巴细胞(CD4 CTLs)占比达18%,百岁老人约10%,低于100岁者约4%。研究招募28名受试者(8位70-90岁、10位100-109岁、10位110岁以上),部分百岁老人样本中单个克隆系占CD4 CTLs的53.8%,约30个受体序列与癌症患者数据库匹配,以肺癌最常见。
经典分子动力学模拟显示,MBD2 从目标位点下游一个碱基对位置在微秒内迁移至甲基化 CpG 靶位点,并结合为两种稳定构象:一种接近 X 射线晶体结构,另一种亲和力降低但保持对 mCpG 的选择性。S189 被确定为关键宏观开关,其与甲基胞嘧啶骨架相互作用的丧失使平衡偏向次态;S189A 突变体模拟、NMR 与荧光偏振实验均支持该突变不改变 mCpG 选择性但降低结合亲和力。
美国哈佛大学 Wyss 研究所团队开发出基于基因表达的新型衰老时钟,并用它筛出基因靶点 SRSF1,动物实验中老年小鼠寿命延长 14%,成果发表在《自然·衰老》。
美国 Triana Biomedicines 公司的 Vito J. Palombella 和 Andrew R. Conery 在 Nature 发表研究,报道了选择性、可穿越血脑屏障的 ALK 分子胶降解剂 TRI-611。
推荐理由:报道的分子胶降解剂绕开ALK激酶活性位点,在耐药与颅内模型中仍有效,为靶向蛋白降解提供了新降解基序的结构依据。
研究对人配子、二细胞胚胎、八细胞胚胎、囊胚和人胚胎干细胞中的 H2AK119ub(H2Aub)进行了分析,发现 H2Aub 最早在二细胞阶段出现于 GC 富集区域,并逐步在活跃和不活跃基因上积累,到后期在 PcG 靶基因处达到高峰。
推荐理由:该研究追踪人胚胎从配子到囊胚的 H2Aub 动态,说明 PRC1 沉积的 H2Aub 如何引导 H3K27me3 重建,为理解人类早期发育中的表观遗传调控提供线索。
Bioptimus 正在开发多模态、多尺度的 AI 病理模型,用于生物标志物与药物治疗预测。Nature Biotechnology 每年会重点介绍上一年获得大额早期融资的公司,Bioptimus 入选本期编辑精选。
神经科学正在绘制妊娠期间大脑变化图谱,但这些变化对未来健康意味着什么尚未确定。
研究提出 DNA-SaM 系统,整合高效编码、严格的生化约束检查和两级索引的存储单元分布架构,用于可扩展的 DNA 数据存储。计算分析显示其编码时间复杂度为线性,编码时间较代表性方法明显缩短,并主动排除同聚物重复、串联重复和潜在启动子基序等可能干扰下游生化过程的序列。该系统在体外和体内实际存储中均取得 100% 成功率,按其编码方案与序列设计空间理论上可存储超过 2^70 PB 数据。
研究发现,dITP 并非通过简单的构象变化激活 Kongming(Kom)系统的 KomBC 复合物,而是通过改变其组装平衡来实现。没有 dITP 时,KomBC 在紧密堆积的寡聚体和松散堆积的纤维之间处于平衡,两者均无活性;dITP 结合到 KomB 后,稳定纤维中紧密堆积的 KomC 核心并让催化残基对齐,从而激活 NAD⁺ 水解。
对多样本约束网络推断框架 CORNETO 的可复用性评估显示,多样本推断总体提升稳健性与可重复性,但预测性能增益取决于生物学背景和先验网络的完整性。研究在动态造血与稳定皮层数据集上系统评估四种网络重建范式,并引入 bootstrap 聚合与选择性再扩展策略以提升共识稳健性。结果揭示由样本量、先验知识和正则化共同界定的不同推断区间。
Zhang 等发现异补骨脂查尔酮靶向去泛素化酶 OTUB1,促进癌细胞中 PD-L1 的泛素化与降解。该调控增强 T 细胞介导的抗肿瘤免疫,重塑肿瘤免疫微环境并抑制肿瘤生长。
研究团队发布多浸没斜平面显微镜 miOPM,一种可重构的高分辨光片荧光显微平台,支持油、水、空气物镜无缝互换,并在 1.33 至 1.51 的折射率范围内保持衍射极限性能。该平台兼容标准样品 mounting、现有透明化流程和通量三维成像,作者用它拍摄了从培养细胞到整体生物、透明化组织的多种样本。原文称其目标是降低先进三维成像的使用门槛。
一项新工作在 379 个人脑样本中绘制了可变多聚腺苷酸化这一转录后调控层,显示 3′-UTR 选择上的遗传变异与疾病相关位点及下游分子效应相关。可变多聚腺苷酸化通过改变 mRNA 末端影响 mRNA 稳定性、翻译或亚细胞定位,而不一定改变 RNA 丰度。
推荐理由:在 379 个人脑样本中绘制可变多聚腺苷酸化图谱,把 3′-UTR 选择相关的遗传变异与疾病位点及下游分子效应联系起来。
华中科技大学同济医学院附属同济医院陈孝平院士、张万广团队在Signal Transduction and Targeted Therapy发表综述,系统梳理肿瘤浸润B细胞(TIBs)的分类、双重功能、信号通路与治疗进展。综述整合单细胞测序与临床队列证据,指出在19种癌症的69项报告中,50.0%显示CD20+ TIBs具阳性预后效应,并总结靶向TIBs的临床前与临床试验。
中国科学院遗传与发育生物学研究所李湘团队开发出空间 3D 基因组技术 SpaceA,可在组织切片中原位检测长程染色质互作并保留细胞空间位置,成果发表于 Developmental Cell。
NEJM 刊出 Vo 等人的报告,在一名接受基因治疗的患者椎旁肿瘤中检出 AAV 整合,整合序列保留了 CAG 启动子–增强子并激活了一个发育相关转录因子。Fyodor Urnov 指出这是今年第二例 AAV 驱动插入突变的报告,约 3000 名接受 AAV 治疗者中出现 2 例,比例很低但并非为零,他认为关键在于获益与风险的权衡。
一项发表于 Nature 的研究整合单细胞 RNA 测序、TCR 测序与 Xenium 空间转录组,在高级别癌前气道病变中鉴定出 BATF+ 效应性 Treg 细胞,并构建了淋巴结—循环—气道的跨组织调控轴。
推荐理由:研究把肺癌免疫干预窗口前移到癌前阶段,并用跨组织克隆共享与空间结构给出可追踪的细胞轴。
斯坦福大学团队开发出干涉图像扫描显微镜(iISM),将干涉散射显微与阵列探测器结合,在无需荧光标记的条件下实现约 120 纳米分辨率,可实时观察活细胞内多种结构同时运动与相互作用。
研究团队用计算方法分析近 1000 例前列腺肿瘤的全基因组测序数据,构建了可能驱动前列腺癌的遗传改变目录,发现 97% 的肿瘤至少携带一个已知或潜在驱动改变。研究识别出四种与不同临床结局相关的基因组亚型,其中两种与显著更高的转移风险相关,并在近四分之一肿瘤中找到现有癌症药物的潜在靶点。
Tufts大学医学院与Boston University团队在PNAS发表研究,用13名健康年轻女性捐赠组织培养的三维乳腺类器官,发现BPA、BPS、BPF在低浓度混合暴露时会扰乱类器官发育,诱导细胞外基质重塑、上皮可塑性和部分上皮-间质转化相关转录程序,并伴随广泛的DNA甲基化重塑。
David Baker 团队组合 RFdiffusion2 的 RFD2-MI、ProteinMPNN、EnhancedMPNN 和 AlphaFold 3 从头设计半胱氨酸蛋白酶与锌蛋白酶,两项结果分别发表于 Nature。
推荐理由:两篇 Nature 论文用 RFdiffusion2、ProteinMPNN 与 AlphaFold 3 组合从头设计蛋白酶,并给出实验验证的成功率与提速幅度。
一对同卵双胞胎姐妹均患由 MN1::ZNF341 基因融合驱动的未分化肉瘤,全基因组测序显示两人所有肿瘤样本都带有双胞胎 A 的遗传标记,提示肿瘤起源于双胞胎 A 的面部并跨胎盘传给双胞胎 B。
德国康斯坦茨大学团队在森林土壤中埋置长链脂肪族聚酯(LCAP)生物塑料薄膜,发现其在约250至330天内被完全降解,而HDPE几乎不降解。研究通过宏基因组与电镜分析发现一种活性位点开口异常宽大的“Pac-Man”酶,可降解特定聚酯和可生物降解塑料,也能分解青霉素,提示其可能与抗生素耐药性相关。成果发表于 The ISME Journal。
AmpliconSuite 是一套从癌症全基因组测序数据分析局灶扩增的工具包,可识别染色体外 DNA(ecDNA)、断裂-融合-桥及其他扩增模式,其 ecContext 模块对 ecDNA 结构分类以理解形成机制。
推荐理由:该工具把 ecDNA 等局灶扩增模式的识别与结构分类整合成一套流程,并配套可共享结果的社区平台。
这篇发表于 Nature Methods 的综述总结了荧光蛋白工程与荧光生物传感器设计的最新进展,重点包括提升光稳定性与延长波长的思路,并以 mScarlet 为案例。文章还讨论了新型荧光生物传感器在筛选、定量成像、空间分辨率与多重检测方面的改进,并展望下一代荧光蛋白与生物传感器的发展方向。
美国华盛顿大学蛋白设计研究所(IPD)的 Anqi Chen、Kejia Wu 和 Hojae Choi 从头设计了蛋白酶,这些被称为“分子剪刀”的酶能高精度切割用户指定的目标序列,相关成果本周发表于 Nature。
推荐理由:IPD 团队在 Nature 报告从头设计蛋白酶,可按用户指定序列切割,为蛋白设计提供新的功能实现路径。
《Nature》综述 Overcoming key challenges in the evolutionary transition to multicellularity 整合比较研究与实验演化证据,重新梳理单细胞向多细胞转变的关键机制,提出多细胞生命的起步未必需要先演化出复杂发育程序。
推荐理由:综述把多细胞起源拆成群体形成、群体繁殖与功能整合三道关卡,并给出酵母演化实验等可检验证据。
HitSV 通过建模基因组重复性与信号强度的相互作用来改进结构变异检测,结合重复性与信号密度感知的断点识别和单倍型解析的局部组装,实现碱基分辨率的结构变异重建与基因分型。
推荐理由:新方法把重复序列密度纳入结构变异断点识别,并在多个测序平台和大队列上给出可比较的提升幅度。
研究利用 467,152 份 UK Biobank 基因组构建了全表型结构变异图谱,显示大于 50 bp 的结构变异是人类疾病风险中重要且此前被低估的来源。该资源揭示了与疾病相关的罕见结构变异和调控性结构变异,为理解人类生物学和药物研发提供线索。
推荐理由:基于近 50 万份 UK Biobank 基因组构建的结构变异图谱,把大于 50 bp 的变异与疾病风险系统关联起来,可作为结构变异研究的参考资源。
Jackson Laboratory、耶鲁大学等 10 国合作团队在 Nature 发表 GLASS 联盟研究,对 183 例治疗前后配对取样的 IDH 突变胶质瘤进行分析,发现复发时少突胶质细胞瘤倾向获得新的生长驱动突变,星形细胞瘤则更常发生大规模染色体改变。
推荐理由:GLASS 联盟对 183 例配对样本的分析显示,IDH 突变胶质瘤的两种亚型在复发时走的是不同的基因组演化路径。
LoL-align 在 Nature Methods 发表,可在不做叠合(superposition)的情况下比对蛋白结构。作者称其比 TM-align 和 DALI 更敏感、比对结果更好,速度快 5–20 倍,现已集成到 Foldseek,代码在 GitHub 的 steineggerlab/foldseek 仓库,并提供 search.foldseek.com 在线服务。
推荐理由:新方法不做叠合即可比对蛋白结构,并给出与 TM-align、DALI 的敏感性和速度对比,可据此判断是否替换现有流程。
一项基于英格兰全国数据的队列研究纳入 1107 例原发性线粒体病患者(中位年龄 48 岁,74% 为线粒体 DNA 诊断、26% 为核基因诊断),遗传诊断后 10 年生存率为 80.3%、20 年为 58.9%,高于此前预期。
MassNet 是一个面向 AI 的质谱蛋白质组学数据语料,包含来自 35 个物种的 15 亿张 DDA 串联质谱谱图,其中约 170 万个肽段前体来自人类样本。
推荐理由:1.5 亿张质谱谱图与统一张量格式,为质谱蛋白质组学的深度学习提供了可复用的数据底座。