時(shí)間匆匆易逝，轉(zhuǎn)眼間1月份即將結(jié)束，在即將過去的1月里，Nature雜志又有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)呢？小編對(duì)相關(guān)文章進(jìn)行了整理，與大家一起學(xué)習(xí)！

【1】Nature：利用FIND-seq成功分離和分析在多發(fā)性硬化癥中發(fā)揮關(guān)鍵作用的星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群

Iain C. Clark et al. Identification of astrocyte regulators by nucleic acid cytometry. Nature，2023， doi：10.1038/s41586-022-05613-0.

罕見的細(xì)胞類型可能對(duì)人類健康產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)挠绊?。以前的研究已表明大腦和脊髓中的星形膠質(zhì)細(xì)胞的一個(gè)亞群可能是導(dǎo)致多發(fā)性硬化癥（MS）的原因。在這種疾病中，免疫系統(tǒng)會(huì)攻擊保護(hù)神經(jīng)的覆蓋層。但要找到這些罕見的細(xì)胞并非易事，科學(xué)家們需要確定獨(dú)特的表面標(biāo)志物，以將這些罪魁禍?zhǔn)准?xì)胞與其他細(xì)胞區(qū)分開來。單細(xì)胞RNA測(cè)序可以幫助找到它們，即使在沒有區(qū)分性的表面標(biāo)志物的情況下，也是如此，但是這種技術(shù)可能變得極其昂貴。

為了解決這個(gè)問題，在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)布萊根婦女醫(yī)院和加州大學(xué)舊金山分校等研究機(jī)構(gòu)的研究人員通過結(jié)合核酸細(xì)胞儀、微流控技術(shù)和液滴分選，開發(fā)出FIND-se，可根據(jù)數(shù)字液滴PCR檢測(cè)的mRNA生物標(biāo)志物的表達(dá)來分離和分析感興趣的罕見細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月3日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Identification of astrocyte regulators by nucleic acid cytometry”。

通過使用這種方法，這些作者非常詳細(xì)地分析了驅(qū)動(dòng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥和神經(jīng)退化的星形膠質(zhì)細(xì)胞群體。當(dāng)與其他工具結(jié)合使用時(shí)，FIND-seq確定了由鹽皮質(zhì)激素受體NR3C2和NCOR2（nuclear receptor corepressor 2）控制的信號(hào)通路，這些信號(hào)通路在小鼠和人類的致病性星形膠質(zhì)細(xì)胞的產(chǎn)生中起著重要作用。在另一項(xiàng)研究中，他們利用FIND-seq確定了HIV在接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法治療的患者中用來“躲藏”免疫細(xì)胞的機(jī)制。

【2】Nature：新研究揭示HIV病毒庫細(xì)胞如何抵抗人類免疫反應(yīng)的消除

Weiwei Sun et al. Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells. Nature， 2023， doi：10.1038/s41586-022-05538-8.

感染后不久，HIV-1通過在體內(nèi)形成病毒庫（viral reservoir）---感染了HIV但不積極產(chǎn)生新病毒的細(xì)胞，從而建立起終身感染?？鼓孓D(zhuǎn)錄病毒療法（ART）降低了血液中的HIV水平，但是一小部分感染這種病毒的細(xì)胞會(huì)無限期地存在，使HIV感染成為一種不治之癥。那些能夠在停止ART治療后重新觸發(fā)感染的細(xì)胞極其罕見，而且直到現(xiàn)在還沒有被識(shí)別和表征。

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)國(guó)家過敏與傳染病研究所、拉根研究所和麻省總醫(yī)院的研究人員報(bào)告了允許對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行多維表征（單細(xì)胞蛋白基因組分析）的新技術(shù)的應(yīng)用，研究了直接從HIV-1感染者身上分離的HIV病毒庫細(xì)胞。通過這種新的技術(shù)方法，他們發(fā)現(xiàn)了標(biāo)志性的表面標(biāo)志物，這可能解釋了一些HIV病毒庫細(xì)胞如何能夠長(zhǎng)期存在并抵抗宿主的免疫反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)可能為未來治愈HIV感染的策略提供參考。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells”。

研究者Mathias Lichterfeld博士說，“高通量單細(xì)胞測(cè)序如今使我們能夠精確地研究極少數(shù)受感染細(xì)胞的表面特征，盡管接受了ART治療，這些細(xì)胞仍能終身存在，并且在停止治療后會(huì)促進(jìn)HIV反彈。有了這些知識(shí)，我們就能了解它們的易感性和脆弱性，并能開發(fā)出靶向這些細(xì)胞的定制免疫反應(yīng)。”這些作者收集了5名HIV陽性研究參與者的外周血細(xì)胞。其中的四名參與者已接受了大約10年的ART治療，還有1人是盡管沒有接受ART治療但血液中的HIV水平卻無法檢測(cè)出來的“精英控制者（elite controller）”。他們還分析了其中的兩名參與者在接受ART治療僅1-2年后的早期血液樣本。他們還收集了三名已接受了10～15年ART治療的HIV陽性研究參與者的淋巴結(jié)細(xì)胞。從這些樣本中，他們分離出了CD4+記憶T細(xì)胞，即在對(duì)感染作出反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的白細(xì)胞，它們是HIV的主要靶細(xì)胞。

這些作者開發(fā)了一種新的實(shí)驗(yàn)策略，稱為表型和前病毒測(cè)序（phenotypic and proviral sequencing， PheP-Seq），這是一種單細(xì)胞下一代測(cè)序技術(shù)，用于評(píng)估單個(gè)病毒感染細(xì)胞表面上的生物標(biāo)志物。利用PheP-Seq，他們分析了53萬多個(gè)外周血細(xì)胞和39.6萬個(gè)淋巴結(jié)細(xì)胞。

【3】Nature：新研究揭示HIV感染的CD4 T細(xì)胞病毒庫的HIV沉默和細(xì)胞存活特征

Iain C. Clark et al. HIV silencing and cell survival signatures in infected T cell reservoirs. Nature， 2023， doi：10.1038/s41586-022-05556-6.

了解HIV在抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（ART）治療期間如何持續(xù)存在，可以推動(dòng)尋找安全和可擴(kuò)展的HIV治愈方法。這方面的一個(gè)核心例子是潛伏病毒庫概念，在潛伏病毒庫中，一些HIV前病毒（HIV provirus）被認(rèn)為是通過保持靜止?fàn)顟B(tài)，使得攜帶它們的宿主細(xì)胞免于病毒或免疫介導(dǎo)的殺傷而持續(xù)存在。支持這一概念的證據(jù)包括體外樣本中存在罕見的CD4記憶T細(xì)胞，這些細(xì)胞可誘導(dǎo)性地表達(dá)HIV，以及來自培養(yǎng)模型的表明HIV轉(zhuǎn)錄遭受分子阻斷的數(shù)據(jù)。這些發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)促使人們開發(fā)能夠誘導(dǎo)HIV轉(zhuǎn)錄的潛伏期逆轉(zhuǎn)劑（latency-reversing agent， LRA），目的是使得受感染的細(xì)胞在體內(nèi)被消除。

然而，在LRA的臨床試驗(yàn)中，沒有明顯減少HIV病毒庫的大小，這強(qiáng)調(diào)了在治愈HIV的障礙方面還有很多未知數(shù)。特別重要的是，長(zhǎng)期以來對(duì)HIV感染的CD4 T細(xì)胞病毒庫的生物學(xué)特性并不清楚。由于血液和組織中含有靜止病毒的細(xì)胞在沒有大量操縱的情況下是無法識(shí)別的，因此無法確定這些罕見的細(xì)胞是否具有有利于HIV潛伏的特殊屬性，或以其他方式有助于實(shí)現(xiàn)HIV在ART治療期間的持續(xù)存在。試圖通過檢測(cè)HIV在表型、功能或解剖學(xué)CD4 T細(xì)胞亞群中的富集程度來規(guī)避這一障礙的研究在某些情況下使用先進(jìn)的單細(xì)胞分析---發(fā)現(xiàn)多種CD4 T細(xì)胞亞群的感染細(xì)胞水平較低，這就凸顯了HIV細(xì)胞庫的異質(zhì)性。因此，識(shí)別ART治療期間HIV感染的CD4 T細(xì)胞的獨(dú)特生物特征已成為HIV治愈研究的一個(gè)核心挑戰(zhàn)。

利用FIND-seq對(duì)HIV-DNA+ CD4記憶T細(xì)胞進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組分析

為了幫助應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)國(guó)家過敏與傳染病研究所和加州大學(xué)舊金山分校等研究機(jī)構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種定制的微流控技術(shù)，能夠直接在體外對(duì)HIV感染細(xì)胞進(jìn)行無偏見的檢測(cè)和基因表達(dá)分析。這種技術(shù)被稱為通過核酸檢測(cè)和測(cè)序?qū)?xì)胞進(jìn)行聚焦探究（focused interrogation of cells by nucleic acid detection and sequencing， FIND-seq），在油包水液滴中分離出數(shù)百萬個(gè)細(xì)胞，以便立即裂解，然后進(jìn)行聚腺苷化RNA序列回收，再根據(jù)HIV DNA檢測(cè)進(jìn)行分選。這種方法從含有靜止病毒的細(xì)胞中分離出整個(gè)轉(zhuǎn)錄組，不需要體外潛伏期逆轉(zhuǎn)，從而捕捉到這些細(xì)胞在自然狀態(tài)下的全轉(zhuǎn)錄組圖譜。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“HIV silencing and cell survival signatures in infected T cell reservoirs”。

【4】Nature：先前感染SARS-CoV-2是否改變?nèi)梭w對(duì)其他威脅的免疫反應(yīng)取決于人體的性別

Rachel Sparks et al. Influenza vaccination reveals sex dimorphic imprints of prior mild COVID-19. Nature， 2023， doi：10.1038/s41586-022-05670-5.

長(zhǎng)期以來，感染對(duì)免疫系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響一直吸引著耶魯大學(xué)免疫生物學(xué)者John Tsang。在身體面對(duì)一種病原體后，免疫系統(tǒng)是否會(huì)回到以前的基線？還是說一次感染就改變了它的方式，使它不僅對(duì)熟悉的病毒有反應(yīng)，而且對(duì)下一次面臨的新病毒或細(xì)菌威脅也有反應(yīng)？Tsang長(zhǎng)期以來一直認(rèn)為，免疫系統(tǒng)在病毒感染后會(huì)恢復(fù)到之前的穩(wěn)定基線。2020年COVID-19大流行的出現(xiàn)使得他和同事們能夠測(cè)試這一理論。根據(jù)一項(xiàng)新的研究，他們發(fā)現(xiàn)，答案取決于個(gè)人的性別。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Influenza vaccination reveals sex dimorphic imprints of prior mild COVID-19”。

在這項(xiàng)新的研究中， Tsang和他的同事們系統(tǒng)地分析了接種過流感疫苗的健康人的免疫反應(yīng)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，他們隨后比較了那些從未感染過SARS-CoV-2（導(dǎo)致COVID-19的冠狀病毒）的人和那些感染這種病毒后出現(xiàn)過輕微癥狀但已經(jīng)康復(fù)的人之間的免疫反應(yīng)。令他們吃驚的是，他們發(fā)現(xiàn)從COVID-19輕度病例中康復(fù)的男性的免疫系統(tǒng)對(duì)流感疫苗的反應(yīng)比有過輕度病例的女性或從未被感染過的男性和女性更強(qiáng)。他們指出實(shí)質(zhì)上，先前感染SARS-CoV-2的男性的基線免疫狀態(tài)發(fā)生了改變，從而改變了對(duì)不同于SARS-CoV-2的暴露的反應(yīng)。

Tsang說，“這完全出乎意料。女性通常對(duì)病原體和疫苗有更強(qiáng)的整體免疫反應(yīng)，但也更有可能患上自身免疫性疾病。這些發(fā)現(xiàn)也可能與大流行病早期的一項(xiàng)觀察有關(guān)：在感染SARS-CoV-2后，男性比女性更有可能死于失控的免疫反應(yīng)。這些新的研究結(jié)果表明，即使是輕微的COVID-19病例，也可能在男性身上引發(fā)比女性更強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致男性免疫系統(tǒng)發(fā)生更明顯的功能變化，甚至在康復(fù)后很久，也是如此。

【5】?jī)善?/font>Nature：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的CRISPR-Cas剪刀---CRISPR–Cas12a2

Oleg Dmytrenko et al. Cas12a2 Elicits Abortive Infection via RNA-triggered Destruction of dsDNA. Nature，2023， doi：10.1038/s41586-022-05559-3.

Jack P. K. Bravo et al. RNA Targeting Unleashes Indiscriminate Nuclease Activity of CRISPR-Cas12a2. Nature，2023， doi：10.1038/s41586-022-05560-w.

像人類一樣，細(xì)菌和古生菌也會(huì)受到病毒的攻擊。這些微生物已進(jìn)化出自己的免疫防御策略，以對(duì)抗它們的病原體。細(xì)菌防御系統(tǒng)，如CRISPR-Cas系統(tǒng)，具有多樣化的蛋白和功能，幫助細(xì)菌保護(hù)自己免受外來入侵者入侵。這種免疫防御基于一個(gè)共同的機(jī)制：CRISPR核糖核酸（CRISPR ribonucleic acid， crRNA）作為“向?qū)?/font>RNA（gRNA）”，幫助檢測(cè)外來基因組（比如病毒DNA）的區(qū)域，以便進(jìn)行靶向切割。由crRNA指導(dǎo)的CRISPR相關(guān)（Cas）核酸酶可以像一把剪刀一樣切割它的靶標(biāo)：這是人類在許多技術(shù)中利用的一種自然策略。

來自美國(guó)猶他州立大學(xué)的生物化學(xué)學(xué)者Thomson Hallmark和Ryan Jackson與他們的合作者一起，發(fā)表了兩篇具有開創(chuàng)性的論文。他們的研究結(jié)果描述了一種新發(fā)現(xiàn)的CRISPR-Cas免疫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，與更知名的讓外來基因滅活來保護(hù)細(xì)胞的CRISPR-Cas系統(tǒng)不同，這種新的系統(tǒng)關(guān)閉受感染的細(xì)胞來阻擋感染。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題分別為“Cas12a2 elicits abortive infection through RNA-triggered destruction of dsDNA”和“RNA targeting unleashes indiscriminate nuclease activity of CRISPR–Cas12a2”。

Jackson說，“通過這種稱為CRISPR-Cas12a2的新系統(tǒng)，我們觀察到了它的結(jié)構(gòu)和功能與迄今為止在CRISPR-Cas系統(tǒng)中觀察到的結(jié)構(gòu)和功能都不同。”作為第一篇論文第一作者的Oleg Dmytrenko博士說，“我們正在探索最初與Cas12a歸類在一起的CRISPR核酸酶，這類核酸酶通過識(shí)別和切割侵入性DNA來保護(hù)細(xì)菌。一旦我們發(fā)現(xiàn)了更多的它們，我們就意識(shí)到它們與Cas12a有足夠的不同，可以進(jìn)行更深入的研究。這種探索使我們發(fā)現(xiàn)這些我們稱之為Cas12a2的核酸酶，它們不僅與Cas12a有很大的不同，而且與任何其他已知的CRISPR核酸酶也有很大的不同。”

【6】Nature：通過構(gòu)建含有20多萬張細(xì)胞圖像的數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)形狀相似的細(xì)胞具有類似的內(nèi)部組織

Matheus P. Viana et al. Integrated intracellular organization and its variations in human iPS cells. Nature，2023， doi：10.1038/s41586-022-05563-7.

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所（Allen Institute for Cell Science）的研究人員通過處理數(shù)十萬張高分辨率圖像，對(duì)人類細(xì)胞的內(nèi)部組織（internal organization）---一種迄今為止被證明非常難以定量確定的生物學(xué)概念---進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。他們還捕捉到了關(guān)于細(xì)胞形狀豐富變化的細(xì)節(jié)，即使是在相同條件下生長(zhǎng)的基因完全一致的細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Integrated intracellular organization and its variations in human iPS cells”。