生命的收缩：新发现重塑我们对胚胎形成的认识

生命的收缩：新发现重塑我们对胚胎形成的认识 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 处于囊胚期准备植入的人类胚胎。细胞核包膜显示为蓝色，肌动蛋白细胞骨架显示为橙色。图片来源：Julie Firmin 和 Jean-Léon Maître居里研究所（CNRS/Inserm/Institut Curie）遗传学和发育生物学小组的科学家们领导的一个跨学科研究小组在研究这一鲜为人知的现象的作用机制时发现了一个惊人的发现：人类胚胎的压实是由胚胎细胞的收缩驱动的。因此，压实问题是由于这些细胞的收缩能力有问题造成的，而不是像以前假设的那样是由于它们之间缺乏粘合力造成的。这一机制已在苍蝇、斑马鱼和小鼠身上发现，但在人类身上尚属首次。处于 4 细胞阶段的人类胚胎。细胞 DNA 显示为红色，肌动蛋白细胞骨架显示为蓝色。右侧的细胞刚刚将其基因组一分为二，即将分裂。资料来源：Julie Firmin et Jean-Léon Maître由于目前有近三分之一的人工授精不成功，研究小组希望通过提高我们对人类胚胎早期发育阶段的认识，为完善人工授精技术做出贡献。这些结果是通过绘制人类胚胎细胞的细胞表面张力图获得的。科学家们还测试了抑制收缩力和细胞粘附力的效果，并分析了收缩力有缺陷的胚胎细胞的机械特征。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

超强化疗：彻底消灭"僵尸"细胞 战胜癌症

超强化疗：彻底消灭"僵尸"细胞 战胜癌症 巴塞罗那国际研究理事会的曼努埃尔-塞拉诺博士领导的一个国际研究小组描述了化疗后衰老的癌细胞如何激活PD-L2蛋白来保护自己不受免疫系统的侵害，同时招募免疫抑制细胞。后者创造了一种抑制环境，削弱了淋巴细胞杀死癌细胞的能力。基于这些发现，科学家们想知道使 PD-L2 失活会产生什么影响。有趣的是，缺乏 PD-L2 的衰老细胞会被免疫系统迅速清除。这就阻断了衰老细胞创造免疫抑制环境的能力，因此淋巴细胞仍能完全杀死那些可能逃脱化疗影响的癌细胞。衰老的人类黑色素瘤肿瘤细胞。在棕色细胞中，PD-L2 蛋白起着保护作用，阻止免疫系统发挥作用。图片来源：IRB Barcelona"通过在小鼠模型中阻断 PD-L2，我们发现化疗对癌症更有效。这一发现为考虑使用潜在的 PD-L2 抑制剂作为治疗这种疾病的辅助手段铺平了道路，"现任 Altos 实验室（英国剑桥）的 Manuel Serrano 博士解释说。研究使用了黑色素瘤、胰腺癌和乳腺癌的细胞系和动物模型。细胞衰老是一个在衰老过程中自然发生的过程，在癌症治疗中也很常见。大多数治疗方法（如化疗和放疗）都会造成广泛的细胞损伤，从而导致细胞衰老，尤其是在肿瘤内部。科学家小组现在将研究与机体衰老有关的衰老细胞是否也会表现出 PD-L2 水平的升高。"虽然还需要更多的实验来确定这种分子在不同类型人类癌症中的作用，但这项工作加深了我们对PD-L2的作用以及衰老细胞与免疫系统相互作用的理解，"来自同一实验室的博士后研究员何塞-阿尔贝托-洛佩斯（José Alberto López）博士解释说，他与塞利姆-柴布（Selim Chaib）博士是这项工作的第一作者。2024 年，洛佩斯博士将在萨拉曼卡癌症研究中心（Salamanca Cancer Research Center）成立一个新的实验室。Chaib博士目前在美国明尼苏达州的梅奥诊所工作。参考文献：2024 年 1 月 24 日，《自然-癌症》。DOI: 10.1038/s43018-023-00712-x编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法”

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法” 人们普遍认为，减少肉类和奶酪的消费，转而食用植物食品是有益的。然而，当我们在超市的冷藏区面对传统的动物性食品和环保的替代蛋白质之间做出选择时，我们并不总是做出具有环保意识的选择。尽管现在很多植物性食品都有很好的风味，但往往缺乏"正确"的口感。此外，一些植物蛋白替代品在加工过程中会消耗资源，因此并不具有可持续性。但是，如果有可能制造出可持续的、富含蛋白质且口感适宜的食品呢？哥本哈根大学的最新研究为这一设想提供了动力。关键是什么？蓝绿藻。这种蓝绿藻并不是夏天在海中成为毒汤的那种臭名昭著的蓝绿藻，而是无毒的蓝绿藻。在玻璃管中培养微藻的封闭式光生物反应器。图片来源：IGV 生物技术公司，CC BY-SA 3.0 DEED"蓝绿藻是一种活的生物体，我们已经能够让它们产生一种它们无法自然产生的蛋白质。尤其令人兴奋的是，这种蛋白质是以纤维状形成的，有点像肉类纤维。"食品科学系的 Poul Erik Jensen 教授说："我们有可能将这些纤维用于植物性肉类、奶酪或其他一些我们追求特殊口感的新型食品中。"在一项新的研究中，詹森和哥本哈根大学等机构的研究人员表明，通过将外来基因插入蓝藻，蓝藻可以作为新蛋白质的宿主生物。在蓝藻体内，这种蛋白质以细线或纳米纤维的形式组织起来。最少的加工 - 最大的可持续性全世界的科学家都把蓝藻和其他微藻作为潜在的替代食品。部分原因是蓝藻和其他微藻与植物一样，通过光合作用生长，部分原因是它们本身含有大量蛋白质和有益健康的多不饱和脂肪酸。"能够操纵一个活的生物体生产出一种新型蛋白质，并将其自身组织成线，这种程度是很少见的，而且非常有前途。此外，由于蓝藻依靠水、大气中的二氧化碳和太阳光生存，因此它是一种很容易持续生长的生物。这项成果赋予蓝藻作为可持续原料的更大潜力，"专门从事植物性食品和植物生物化学研究的普尔-埃里克-延森（Poul Erik Jensen）热情洋溢地说道。世界各地的许多研究人员都在努力为植物性食品（如豌豆和大豆）开发富含蛋白质的质地增强剂。然而，这需要大量的加工过程，因为需要将种子磨碎并从中提取蛋白质，以获得足够高的蛋白质浓度。"如果我们能在食品中利用整个蓝藻，而不仅仅是蛋白质纤维，就能最大限度地减少所需的加工量。"詹森说："在食品研究中，我们力求避免过多的加工，因为这不仅会影响食材的营养价值，还会消耗大量能源。"“明天的牛”教授强调说，从蓝藻开始生产蛋白质链还需要相当长的时间。首先，研究人员需要弄清楚如何优化蓝藻蛋白质纤维的生产。但詹森对此持乐观态度："我们需要对这些生物进行改良，以生产更多的蛋白质纤维，同时'劫持'蓝藻为我们工作。这有点像我们劫持奶牛为我们生产大量牛奶。只不过在这里，我们避免了任何有关动物福利的伦理考虑。我们不会在明天就达到目标，因为我们必须学会解决生物体内的一些新陈代谢难题。但我们已经在这个过程中了，我相信我们一定能成功，如果是这样，这就是制造蛋白质的终极方法。"一些国家已经开始工业化种植螺旋藻等蓝藻，主要用于健康食品。生产通常在露天下的“赛道池塘”中进行，或在光生物反应器室中进行，生物在玻璃管中生长。詹森认为，丹麦是建立"微藻工厂"生产加工蓝藻的理想之地。丹麦拥有具备适当技能的生物技术公司和高效的农业部门。"丹麦农业原则上可以生产蓝藻和其他微藻，就像今天生产乳制品一样。可以每天收获或挤出一部分细胞作为新鲜的生物质。通过浓缩蓝藻细胞，你可以得到一种看起来像香蒜酱，但含有蛋白质链的东西。只需极少的加工，它就可以直接加入食品中。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

针对阿尔茨海默氏症的研究发现女性大脑中有更多"老"细胞

针对阿尔茨海默氏症的研究发现女性大脑中有更多"老"细胞 加利福尼亚大学圣迭戈分校的工程师们发现，某些脑细胞比其他脑细胞衰老得更快，在阿尔茨海默氏症患者中更为常见。他们还注意到，特定脑细胞的衰老在性别间存在差异，与男性大脑皮层相比，女性大脑皮层中"老"少突胶质细胞的比例相对于"老"神经元更高。这一发现得益于一种名为MUSIC（单细胞多核酸相互作用图谱）的新技术，它能让研究人员窥视单个脑细胞内部，并绘制出染色质即DNA和RNA的紧密盘绕形式之间的相互作用图谱。这项技术使研究人员能够以单细胞分辨率观察这些相互作用，并研究它们如何影响基因表达。这项工作的详细情况发表在《自然》杂志上的一篇论文中。该研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院舒建-基因-雷生物工程系教授钟胜说："MUSIC 是一种强大的工具，可以让我们更深入地挖掘阿尔茨海默病的复杂性。这项技术有可能帮助我们发现阿尔茨海默病病理的新分子机制，从而为更有针对性的治疗干预和改善患者预后铺平道路。"人脑中的细胞组成了一个复杂的网络，它们以错综复杂的方式进行交流和互动。在每个细胞中，包括染色质和 RNA 在内的基因成分动态地相互作用，决定着细胞的关键功能。随着脑细胞的生长和衰老，染色质和 RNA 之间的相互作用也会发生变化。而在每个细胞内，这些复合物也会发生很大变化，尤其是在成熟细胞中。然而，揭示这些相互作用的细微差别仍然是一项艰巨的挑战。MUSIC是一种尖端工具，它为了解单个脑细胞的内部运作提供了一个窗口。钟教授的团队利用 MUSIC 分析了 14 名 59 岁及以上捐献者的死后大脑样本，特别是人类额叶皮层组织，其中有些人患有阿尔茨海默病，有些人则没有。他们发现，不同类型的脑细胞表现出染色质和 RNA 之间不同的相互作用模式。有趣的是，短程染色质相互作用较少的细胞往往表现出衰老和阿尔茨海默病的迹象。钟说："通过这种变革性的单细胞技术，我们发现有些脑细胞比其他脑细胞'老'。他解释说，值得注意的是，与健康人相比，阿尔茨海默氏症患者的这些老化脑细胞比例更高。"这一发现有助于开发阿尔茨海默病的新疗法。如果能确定这些老化细胞中的失调基因，并了解它们在局部染色质结构中的功能，那就能确定新的潜在治疗靶点。研究还发现了脑细胞衰老的性别差异。在雌性小鼠的大脑皮层中，研究人员发现老化的少突胶质细胞与老化的神经元的比例更高。少突胶质细胞是一种脑细胞，为神经元周围提供保护层。鉴于少突胶质细胞在维持大脑正常功能方面的关键作用，老化少突胶质细胞的增加可能会加剧认知能力的衰退。女性大脑皮层中存在不成比例的老化少突胶质细胞，这可能会对女性患神经退行性疾病和精神疾病的风险增加带来新的启示。接下来，研究人员将致力于进一步优化MUSIC，以便利用它来识别导致特定脑细胞加速衰老的因素，如调控基因和基因回路。随后，研究人员将制定策略来阻碍这些基因或基因回路的活动，希望能减轻大脑的衰老。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

有关稀土元素钷的新发现将改写化学教科书

有关稀土元素钷的新发现将改写化学教科书 概念图展示了小瓶中的稀土元素钷，周围环绕着有机配体。ORNL 科学家发现了钷的隐藏特征，为研究其他镧系元素开辟了道路。图片来源：Jacquelyn DeMink，艺术；Thomas Dyke，摄影；ORNL，美国能源部钷于 1945 年在克林顿实验室（即现在的美国能源部橡树岭国家实验室）被发现，并一直在橡树岭国家实验室进行微量生产。尽管稀土元素被用于医学研究和长寿命核电池，但它的一些特性仍然难以捉摸。它以神话中的泰坦命名，泰坦将火传递给人类，其名字象征着人类的奋斗。美国国家实验室的突破性研究共同领导这项研究的ORNL科学家亚历克斯-伊万诺夫（Alex Ivanov）说："整个想法就是探索这种非常罕见的元素，以获得新的知识。意识到这是在这个国家实验室和我们工作的地方发现的，我们就觉得有义务进行这项研究，以维护 ORNL 的传统"。由 ORNL 领导的科学家团队制备了一种钷的化学复合物，从而首次在溶液中描述了钷的特性。因此，他们通过一系列细致的实验揭开了这种原子序数为 61 的极其罕见镧系元素的秘密。这项具有里程碑意义的研究于 5 月 22 日发表在《自然》杂志上，标志着稀土研究取得了重大进展，并有可能改写化学教科书。左起：亚历克斯-伊万诺夫（Alex Ivanov）、桑塔-扬松-波波娃（Santa Jansone-Popova）和伊尔亚-波波夫斯（Ilja Popovs），均来自美国国家实验室。图片来源：Carlos Jones/ORNL，美国能源部镧系元素的特性共同领导这项研究的 ORNL 的 Ilja Popovs 说："由于没有稳定的同位素，钷是最后发现的镧系元素，也是最难研究的镧系元素。大多数稀土元素都是镧系元素，即元素周期表上从57（镧）到71（镥）的元素。它们具有相似的化学性质，但大小不同。"人们对其他 14 种镧系元素都很了解。它们是具有有用特性的金属，在许多现代技术中不可或缺。它们是激光器、风力涡轮机和电动汽车中的永久磁铁、X 射线屏幕甚至抗癌药物等应用的主力军。"数以千计的关于镧系元素化学的出版物中都没有钷。这对所有科学来说都是一个明显的空白，"ORNL 的 Santa Jansone-Popova 说，她是这项研究的共同负责人。"科学家们不得不假设钷的大部分特性。现在我们可以实际测量其中的一些特性了。"左起：Richard Mayes、Frankie White、April Miller、Matt Silveira 和 Thomas Dyke。图片来源：Carlos Jones/ORNL，美国能源部独特的研究能力这项研究依赖于能源部国家实验室的独特资源和专业知识。作者利用研究反应堆、热电池和超级计算机，以及 18 位科学家在不同领域积累的知识和技能，详细描述了对溶液中钷复合物的首次观测。ORNL 的科学家将放射性钷与称为二甘醇酰胺配体的特殊有机分子结合或螯合。然后，他们利用 X 射线光谱测定了络合物的性质，包括钷与邻近原子的化学键长度这是科学界的创举，也是元素周期表中长期缺失的部分。钷非常稀有，在任何时候，地壳中自然存在的钷只有一磅左右。与其他稀土元素不同，由于钷没有稳定的同位素，因此只能获得微量的合成钷。在这项研究中，ORNL 小组生产了半衰期为 2.62 年的同位素钷-147，其数量和纯度足以研究其化学特性。ORNL 是美国唯一的钷-147 生产商。站在 ORNL 放射化学工程开发中心前的钷研究小组成员，从左至右依次为：Santanu Roy、Thomas Dyke、Ilja Popovs、Richard Mayes、Darren Driscoll、Frankie White、Alex Ivanov、April Miller、Subhamay Pramanik、Santa Jansone-Popova、Sandra Davern、Matt Silveira、Shelley VanCleve 和 Jeffrey Einkauf。资料来源：Carlos Jones/ORNL, 美国能源部值得注意的是，研究小组首次展示了整个镧系元素在溶液中的镧系收缩特征，包括原子序数为 61 的钷。镧系元素收缩是指原子序数在 57 到 71 之间的元素比预期的要小。随着这些镧系元素原子序数的增加，其离子半径也随之减小。这种收缩产生了独特的化学和电子特性，因为相同的电荷被限制在一个不断缩小的空间内。ORNL 的科学家们得到了一个清晰的钷信号，这使他们能够更好地确定整个系列的趋势形状。伊万诺夫说："从科学的角度来看，这确实令人震惊。当我们获得所有数据后，我感到非常震惊。这种化学键的收缩在原子序列中是加速的，但在钷之后，这种收缩就大大减慢了。这是了解这些元素的化学键特性及其在元素周期表中的结构变化的一个重要里程碑。"其中许多元素，如镧系元素和锕系元素的应用范围很广，从癌症诊断和治疗到可再生能源技术和用于深空探测的长寿命核电池。对技术和科学的影响扬松-波波娃表示，这一成果将减轻分离这些宝贵元素的工作难度。长期以来，研究小组一直致力于全系列镧系元素的分离，"但钷是最后一块拼图。这相当具有挑战性，"她说。"现代先进技术无法将所有这些镧系元素作为混合物使用，因为首先需要将它们分离。这就是收缩变得非常重要的地方；它基本上使我们能够分离它们，而这仍然是一项相当困难的任务。"研究小组在该项目中使用了能源部的多个主要设施。在 ORNL，钷在高通量同位素反应堆（能源部科学办公室的用户设施）合成，并在放射化学工程开发中心（多用途放射化学处理和研究设施）纯化。然后，研究小组在位于能源部布鲁克海文国家实验室的能源部科学办公室用户设施国家同步辐射光源 II 进行了 X 射线吸收光谱分析，特别是在由美国国家标准与技术研究院资助和运营的材料测量光束线工作。研究小组还在橡树岭领先计算设施（Oak Ridge Leadership Computing Facility）进行了量子化学计算和分子动力学模拟，该设施是能源部科学办公室在 ORNL 的用户设施，使用的是实验室的 Summit 超级计算机，这是当时唯一能够提供必要计算的计算资源。此外，研究人员还使用了 ORNL 科学计算和数据环境的资源。他们预计未来的计算将在 ORNL 的 Frontier 超级计算机上进行，这是世界上最强大的超级计算机，也是第一个超大规模系统，每秒能进行超过五万亿次计算。波波夫斯强调说，ORNL领导取得的成就归功于团队合作。他说，《自然》杂志论文的18位作者中的每一位都对项目至关重要。科学家们说，这项成果为研究的新时代奠定了基础。波波夫斯说："任何我们称之为现代技术奇迹的东西，都会或多或少地包含这些稀土元素。我们正在添加缺失的环节。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现癌细胞如何相互拉扯决定了癌症是否扩散

研究发现癌细胞如何相互拉扯决定了癌症是否扩散 在今天发表于 AIP 出版社《APL 生物工程》（APL Bioengineering）上的一篇论文中，来自德国和西班牙的研究小组利用乳腺癌细胞系面板以及乳腺癌和宫颈癌患者的原发肿瘤外植体，研究了两种不同的细胞收缩力模式：一种是产生集体组织表面张力，使细胞簇保持紧凑；另一种是更具方向性的收缩力，使细胞能够将自身拉入 ECM。"我们重点研究了两个参数，即细胞拉扯 ECM 纤维并产生牵引力的能力，以及细胞相互拉扯从而产生高组织表面张力的能力，"作者 Eliane Blauth 说。"我们将每种特性与不同的收缩机制联系起来，并询问它们如何与癌细胞逃逸和肿瘤侵袭性联系起来"。胶原蛋白网络上的两个恶性混合穆勒氏瘤外植体。两块瘤体都粘附在胶原蛋白网络上，并开始拉扯胶原蛋白纤维，这促使胶原蛋白发生广泛的位移和排列，同时也导致了以应力纤维收缩能力为主的细胞逃逸。这两块胶原尖锐而光滑的边界结构进一步表明，组织表面张力很强，阻碍了皮质收缩力占优势的细胞逃逸。资料来源：Steffen Grosser、Frank Sauer 和 Eliane Blauth研究小组发现，更具侵袭性的细胞对 ECM 的拉力比对自身的拉力更大，而非侵袭性细胞对自身的拉力比对 ECM 的拉力更大不同的拉力行为归因于细胞内不同的肌动蛋白细胞骨架结构。侵袭性细胞主要使用肌动蛋白应力纤维横跨细胞的粗大肌动蛋白束对周围环境产生拉力，而非侵袭性细胞则通过其肌动蛋白皮层细胞膜正下方的薄网络产生拉力。研究表明，决定细胞逃逸潜力的不是这些收缩模式的总体大小，而是它们之间的相互作用。仅用中度侵袭性细胞进行的实验表明，这些细胞对 ECM 纤维产生的总作用力与非侵袭性细胞相当，但它们仍能脱离并侵袭 ECM，这是非侵袭性细胞无法做到的。"非侵袭性细胞仍具有较高的皮质收缩力，使它们保持在一起，而中度侵袭性细胞的皮质收缩力几乎消失，"布劳特说。"因此，尽管它们对 ECM 纤维的拉力要弱得多，但对它们的牵制作用并不大。"研究小组对来自患者的重要肿瘤外植体进行的测量证实了他们在细胞系实验中的发现。在这里，具有高皮质收缩性的细胞数量在肿瘤发展过程中有所减少。"这进一步表明，随着肿瘤的生长，细胞相互拉扯并将自身聚集在一起的能力会变弱，从而可能增加转移风险"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：