科学家发现普通细菌的嗜血行为

科学家发现普通细菌的嗜血行为 这一研究成果发表在《eLife》杂志上，为了解血流感染的发生过程和潜在治疗方法提供了新的视角。华盛顿州立大学研究员阿登-贝林克（Arden Baylink）拿着一个装有沙门氏菌的培养皿。贝林克和博士生西耶娜-格伦（Siena Glenn）发表的研究表明，世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉血清（人体血液的液体部分），血清中含有细菌可以用作食物的营养物质。图片来源：华盛顿州立大学兽医学院 Ted S. Warren细菌研究与实验"感染血液的细菌可能是致命的，"该研究的通讯作者、西悉尼大学兽医学院教授阿登-贝林克（Arden Baylink）说。"我们了解到，一些最常引起血液感染的细菌实际上能感知人体血液中的一种化学物质，并向它游去"。贝林克和这项研究的第一作者、西悉尼大学博士生西耶娜-格伦发现，至少有三种细菌，即肠炎沙门氏菌、大肠埃希氏菌和柯氏柠檬杆菌会被人体血清吸引。这些细菌是导致炎症性肠病（IBD）患者（约占总人口的 1%）死亡的主要原因。这些患者通常会有肠道出血，这可能是细菌进入血液的入口。华盛顿州立大学博士生西耶娜-格伦（Siena Glenn）使用高倍显微镜。格伦与助理教授阿登-贝林克（Arden Baylink）及其同事合作发表的研究表明，世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉人体血液中的液体部分血清。图片来源：华盛顿州立大学兽医学院 Ted S. Warren研究人员利用贝林克公司设计的一种名为"化学感知注射钻机测定法"的高倍显微镜系统，通过注射微量人体血清模拟肠道出血，观察细菌向出血源移动的过程。这种反应非常迅速致病细菌只需不到一分钟的时间就能找到血清。新疗法的潜力作为研究的一部分，研究人员确定沙门氏菌有一种名为 Tsr 的特殊蛋白质受体，能让细菌感知并游向血清。利用一种叫做蛋白质晶体学的技术，他们能够看到这种蛋白质与丝氨酸相互作用的原子。科学家们认为，丝氨酸是细菌能够感知并消耗的血液中的化学物质之一。格伦说："通过了解这些细菌是如何检测血液来源的，我们将来可以开发出阻断这种能力的新药。这些药物可以改善高血液感染风险的 IBD 患者的生活和健康状况。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家通过基因编辑诱使癌细胞自毁

科学家通过基因编辑诱使癌细胞自毁 创新的关键在于引入了两个新的"开关"。第一个开关能使改造细胞在接触某种药物时，超越并主宰癌细胞群的其他部分。第二个开关会释放一种毒素，杀死现在占主导地位的改造细胞及其未改造的邻近细胞。发表在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）上的一项研究强调，这种"双开关选择基因驱动"方法解决了现有癌症治疗方法的核心难题。一些癌细胞不可避免地会进化出抗药性机制，从而在治疗中存活下来。细胞可能会使药物失活，关闭药物靶向的通路，或做出其他分子改变以维持生命。为了应对这种情况，医生通常会使用多种药物组合，以不同的方式攻击肿瘤。然而，这些选择是有限的，尤其是对于缺乏有效治疗靶点的难治癌症。新技术采用了一种截然不同的方法。它不是寻找新的药物或靶点，而是利用肿瘤快速进化的能力来对付它。在概念验证实验中，研究人员使用了肺癌细胞和药物厄洛替尼。通常，厄洛替尼是通过阻断表皮生长因子受体蛋白的活化来发挥作用的，而表皮生长因子受体蛋白是细胞不受控制生长的驱动力。然而，科学家们改造了肺癌细胞，通过第一个"自杀基因"来逆转厄洛替尼的作用，使细胞产生抗药性，并在接触药物后迅速增殖。将厄洛替尼应用于混合修饰和未修饰的癌细胞，可使经过编辑的细胞迅速成为肿瘤样本中的主要群体。一旦达到这种效果，研究人员就停止给药。然后，他们用一种名为 5-FC 的无害化合物激活了第二个"自杀基因"。这种基因能表达一种酶，将 5-FC 转化为剧毒抗癌药物 5-FU。由于被编辑的细胞现在占了肿瘤的大部分，释放的毒素有效地杀死了整个癌细胞群。研究人员在患有非小细胞肺癌（最常见的肺癌类型）的小鼠身上测试了这种方法，发现经过改造的细胞在20天内就超越了原来的肿瘤。到第80天，肿瘤完全消退。研究小组目前正努力在其他癌症类型和药物组合上测试这种方法。如果试验成功，它将为战胜癌症提供一种新方法。 ... PC版： 手机版：

科学家揭示了制作更明亮、更高效、更稳定的OLED的方法

科学家揭示了制作更明亮、更高效、更稳定的OLED的方法 杜伦大学（Durham University）的科学家们发现了一种改进蓝色有机发光二极管（OLED）的新方法，引入了超荧光技术，使发光效率提高了三倍，发光更稳定。这一进步不仅能使显示器更亮、更耐用，还能大大提高能效。大多数现代智能手机和电视所使用的 OLED 显示屏都依赖于特殊有机分子的光发射。获得适用于显示器的稳定、高效的蓝光发射仍然是一项关键挑战。现在，杜伦大学的研究人员利用"超荧光"有机发光二极管找到了一种新的设计策略，即能量从"敏化剂"分子转移到单独的"发射器"分子。令人惊讶的是，研究小组发现，以前被认为是不良发光体的敏化剂分子在超荧光有机发光二极管中的表现却非常出色。"我们发现了一个'盲点'，在这个'盲点'中，被传统思维所忽视的材料在用作超荧光有机发光二极管的敏化剂时可以变得非常有效，"该研究的第一作者、杜伦大学的 Kleitos Stavrou 说。特别是在超荧光 OLED 中用作敏化剂时，发现 ACRSA 分子可将 OLED 效率提高三倍。研究人员将其归功于 ACRSA 的刚性分子结构和长寿命激发态。更引人注目的是，通过将 ACRSA 的能量转移到蓝色终端发射器，使用 ACRSA 等绿色敏化剂可实现深蓝光发射。该研究的资深作者、杜伦大学物理系的安德鲁-蒙克曼（Andrew Monkman）教授说："与设备中的直接蓝光发射相比，这种方法降低了激子能量，使蓝光 OLED 更加稳定、更加持久。"总之，该策略为稳定、高效的显示器提供了一种新的分子设计范式。蒙克曼教授说："我们的研究结果揭示了超荧光有机发光二极管尚未开发的领域，这将极大地拓宽下一代显示器的材料选择范围，同时还将减少多达 30% 的用电量。"研究人员下一步计划与工业合作伙伴一起进一步开发超荧光有机发光二极管，用于商业应用。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料 从第 1 天（左）到第 14 天（右），3D 打印在水凝胶中的植物细胞生长并开始繁茂成黄色的细胞簇。图片来源：改编自 ACS Central Science 2024，DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338最近，研究人员一直在开发工程活体材料，主要依靠细菌和真菌细胞作为活体成分。然而，植物细胞的独特特性激起了将其用于工程植物活体材料（EPLMs）的热情。以前，科学家们创造的基于植物细胞的材料结构相当简单，功能有限。余子怡、狄振高及其同事希望改变这种状况，他们制作了形状复杂的 EPLM，其中含有可定制行为和功能的基因工程植物细胞。24 天后，植物细胞在两种不同的生物墨水中产生的颜色在这种叶形工程活体材料中清晰可见。来源：改编自 ACS Central Science 2024，DOI: 10.1021/acscentsci.4c00338研究人员将烟草植物细胞与含有农杆菌的明胶和水凝胶微粒混合，农杆菌是一种常用于将DNA片段转入植物基因组的细菌。然后将这种生物墨水混合物在平板上或装有另一种凝胶的容器内进行 3D 打印，形成网格、雪花、树叶和螺旋等形状。接着，用蓝光固化打印材料中的水凝胶，使结构硬化。在随后的 48 小时内，EPLMs 中的细菌将 DNA 转移到生长中的烟草细胞上。然后他们用抗生素清洗这些材料，以杀死细菌。在接下来的几周里，随着植物细胞在 EPLMs 中生长和复制，它们开始根据转移的 DNA 生成蛋白质。在这项概念验证研究中，转移的DNA使烟草植物细胞能够产生绿色荧光蛋白或贝特类色素红色或黄色的植物色素，可作为天然着色剂和膳食补充剂。通过用两种不同的生物墨水打印叶形 EPLM一种墨水沿叶脉产生红色素，另一种墨水在叶片的其他部分产生黄色素研究人员表明，他们的技术可以产生复杂的、空间可控的多功能结构。研究人员说，这种 EPLM 结合了生物体的特征和非生物物质的稳定性和耐久性，可以用作细胞工厂，生产植物代谢物或药物蛋白质，甚至用于可持续建筑应用。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家开发出简单经济的早期糖尿病检测方法

科学家开发出简单经济的早期糖尿病检测方法 研究人员最近在《糖尿病》杂志上发表了他们的研究成果。约翰内斯-迪特里希指出："在所有糖尿病患者中，有 30% 的人尚未得到诊断，因此也没有得到任何治疗，部分原因是不容易在早期发现这种疾病。糖尿病是逐渐形成的，我们的诊断方法不够灵敏，无法检测出糖尿病；此外，它们也不够特异，这意味着也可能出现假阳性结果。"他与来自德国、印度、新加坡和英国的同事一起，研究出了一种早期检测糖尿病的新方法。这种方法名为 SPINA Carb，以数学模型为基础。病人只需在早上吃早餐前抽取血液样本。样本中测得的两个值是相关的：胰岛素值和葡萄糖值。约翰内斯-迪特里希（Johannes Dietrich）解释说："我们将这些值输入一个描述人体糖代谢控制回路的方程，并根据某个变量将其分解。结果就是所谓的静态处置指数（SPINA-DI）。"研究小组通过计算机模拟证明，新参数证实了动态补偿理论，即代谢综合征患者的胰岛素抵抗可通过胰腺β细胞增加活性得到补偿。随后对来自美国、德国和印度的三组志愿者进行的研究也证实了这一假设。研究人员发现，在所有三组中，计算出的 SPINA-DI 与代谢功能的相关指标（如对口服葡萄糖耐量试验的反应）相关。此外，SPINA-DI 比其他计算出的葡萄糖代谢指标更可靠，诊断也更准确。作者总结说："这种新方法不仅具有成本效益，而且精确可靠。它可以补充，在许多情况下甚至可以取代更复杂的既定方法"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家解密古老谷物Einkorn的DNA 推出更有韧性、更有营养的面包品种

科学家解密古老谷物Einkorn的DNA 推出更有韧性、更有营养的面包品种 这个长达 52 亿个字母的序列为了解不同小麦物种的进化起源提供了一个窗口。它可以帮助农民和作物育种者培育出抗病性更强、产量更高、耐寒性更好的面包小麦品种。利用基因多样性促进未来育种该研究的第一作者之一、前卡塔赫纳科技大学博士生哈宁-艾哈迈德（Hanin Ahmed）说："通过了解小麦的遗传多样性和进化历史，研究人员现在可以利用其潜力开展未来的育种工作，并开发出更有韧性、更有营养的小麦品种。"最原始的二倍体栽培种一粒小麦是世界上最古老的驯化谷物之一，可追溯到一万多年前的中东肥沃地区，那里是一粒小麦种植的发源地。这种谷物被称为Triticum monococcum，至今仍被人们食用，其独特的风味和众多的营养价值深受人们喜爱。然而，千百年来，随着面包小麦的流行，它在全球粮食生产中的重要性逐渐下降。展示驯化小麦（左）和野生小麦（右）麦穗的Triticum monococcum绘画。70x50 厘米，纸面水彩。图片来源：2023 年 Robyn Palescandolo 为 KAUST 的沙漠农业中心创作面包小麦品种一般产量较高，这使它们在大规模商业农业中更具经济可行性。然而，与野生小麦相比，现代面包小麦的遗传多样性有所降低，许多育种家现在担心的是，面对气候变化和新的疾病威胁，现有作物将如何生存。回到Einkorn，由于这种古老的谷物保持着较大的基因库，因此它可能蕴藏着开发面包小麦所需的基因秘密，这种面包小麦可以继续养活世界上不断增长的人口。为了揭开这些秘密，由卡塔赫纳科技大学的西蒙-克拉廷格和杰西-波兰领导的研究小组综合运用DNA测序技术，为野生和驯化的裸麦品种创建了高质量的基因组组装。研究人员以前认为，小麦的进化是一个稳定的过程，不同小麦物种之间的混合很有限。但Krattinger 说："我们的基因组分析现在显示，小麦的历史要复杂得多，涉及不同小麦品种之间的大量混合和基因流动。包括 Einkorn 在内，这种小麦很可能生长在靠近其他小麦品种的地方，导致这两种密切相关的小麦品种之间的 DNA 混合，这种情况至今仍然很明显。"正如人类基因组中含有尼安德特人表亲的序列一样，现代面包小麦基因组中也遍布着小麦 DNA 的残余。Krattinger 指出，事实上，过去引进的一粒小麦基因可能在帮助面包小麦适应不断变化的气候条件方面发挥了作用。如果历史能够说明问题，那么未来也会如此，尤其是在现代分子指导育种技术的帮助下。实验室的资源将有助于把小麦中的有益基因精确地转移到面包小麦中。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：