干細(xì)胞借助基因工程“隱身”

日前，美國維克森林浸禮會醫(yī)學(xué)中心再生醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家通過基因工程修改了一種干細(xì)胞，使其表達(dá)一種常見皰疹病毒的蛋白質(zhì)，從而能躲避免疫系統(tǒng)攻擊，大大提高了存活率。

研究人員通過幫干細(xì)胞“隱身”，讓體內(nèi)天然“殺手”T細(xì)胞和免疫系統(tǒng)對它們“視而不見”，使它們生存下來并促進(jìn)身體康復(fù)。研究使用的是間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs），存在于骨髓、外周血與臍帶血、胎兒肝臟和肺等組織中。這些細(xì)胞在免疫調(diào)節(jié)、營養(yǎng)等方面具有特殊性，能優(yōu)先遷移到受傷的身體組織，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合。但MSCs也像其他細(xì)胞一樣，容易被身體的免疫系統(tǒng)攻擊殺死。研究人員從人類胎兒肝臟組織中提取了MSCs，通過基因工程讓它們也能產(chǎn)生有關(guān)病毒表達(dá)的特殊蛋白質(zhì)。在此過程中，它們識別出了能最有效地增加細(xì)胞存活率的蛋白質(zhì)——US2蛋白，并首次證明，US2蛋白過度表達(dá)會降低免疫系統(tǒng)對細(xì)胞的識別能力，使其存活率提高大約59%。

編輯圈點(diǎn)：

一些病毒能夠逃避免疫系統(tǒng)，成為人體內(nèi)的“黑戶”，對健康不利。干細(xì)胞“師夷長技”后更加“狡猾”，更適合充當(dāng)人體組織愈合的優(yōu)質(zhì)材料。

生命科學(xué)

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞可直接編程為腦神經(jīng)細(xì)胞

瑞典隆德大學(xué)的研究人員進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，其他細(xì)胞可以在大腦中通過重新編程直接轉(zhuǎn)化為神經(jīng)細(xì)胞，這一成果標(biāo)志著細(xì)胞療法領(lǐng)域又邁出了重要一步。

細(xì)胞療法的目標(biāo)是要在體內(nèi)形成新的細(xì)胞以治療疾病。兩年前，隆德大學(xué)的研究人員就對人類皮膚細(xì)胞（成纖維細(xì)胞）進(jìn)行重編程，使其直接變身為可產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)細(xì)胞，從而繞過了干細(xì)胞這一中間階段，當(dāng)時這在世界上尚屬首次?，F(xiàn)在，該研究小組又證實(shí)，皮膚細(xì)胞和支持細(xì)胞都有可能直接在大腦中重編程為神經(jīng)細(xì)胞。

研究人員使用一種被設(shè)計(jì)過的基因，可通過藥物激活或使其失活。這種基因被插入兩種類型的人類細(xì)胞中：成纖維細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，后者是自然存在于大腦中的支持細(xì)胞。隨后，研究人員將細(xì)胞移植進(jìn)大鼠的大腦，并在大鼠的飲用水中加入藥物將基因激活。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞開始向神經(jīng)細(xì)胞轉(zhuǎn)化。

編輯圈點(diǎn)

既然細(xì)胞可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，那么轉(zhuǎn)化細(xì)胞能否形成組織，繼而組成器官？積跬步以至千里，對細(xì)胞的研究必將成為揭開生命奧秘、改造生命和征服疾病的關(guān)鍵。

材料科學(xué)

憶阻器或可造人工大腦

來自比勒菲爾德大學(xué)物理學(xué)系的高級講師安迪·托馬斯博士利用憶阻器（一種能夠模仿神經(jīng)功能的微電子元件）來制造人工大腦。

憶阻器由極薄的納米薄膜制成，可用于連接電子回路。突觸是神經(jīng)元之間聯(lián)系的橋梁，神經(jīng)元活動越多，這種突觸聯(lián)系也就越多。通常，一個神經(jīng)元與其他神經(jīng)元通過數(shù)千個突觸進(jìn)行聯(lián)系。因?yàn)閼涀杵髋c突觸的這種相似性，使其成為制造人工大腦——從而打造出新一代的電腦——的絕佳材料。托馬斯總結(jié)了自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并借鑒其他生物學(xué)和物理學(xué)研究的成果，首次闡述了這種仿神經(jīng)系統(tǒng)的電腦如何將自然現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為技術(shù)系統(tǒng)，及其中應(yīng)該遵循的幾個原則。托馬斯說，“相比原來基于比特（bit）的計(jì)算機(jī)處理器，憶阻器對信息的存儲更加精確?！睉涀杵骱捅忍囟际抢秒娮用}沖進(jìn)行工作，但后者不能進(jìn)行任何微小調(diào)整，而只能“開”和“關(guān)”。相比之下，憶阻器能夠持續(xù)增高或減弱電阻。

編輯圈點(diǎn)

大腦比電腦更加節(jié)能，而且還會自主學(xué)習(xí)，不需要任何編程。擁有一臺像大腦一樣的電腦是“懶人”的夙愿。當(dāng)然，憶阻器或許可以助你美夢成真。

生命科學(xué)

可在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行計(jì)算的基因器件

美國斯坦福大學(xué)的生物工程團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種基因器件，可在個體活細(xì)胞中像晶體管一樣起作用，從而將計(jì)算從機(jī)械和電子帶入到生物學(xué)活細(xì)胞領(lǐng)域。研究團(tuán)隊(duì)在論文中詳細(xì)描述了這種由遺傳物質(zhì)DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）制成的生物晶體管，并稱之為“轉(zhuǎn)錄器”。

轉(zhuǎn)錄器的創(chuàng)建將允許工程師們在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行計(jì)算和記錄，當(dāng)細(xì)胞暴露于某些外部刺激或環(huán)境因素，就能按需打開和關(guān)閉。而新設(shè)計(jì)出的轉(zhuǎn)錄器獲得了介于生物學(xué)晶體管和半導(dǎo)體晶體管之間的一些類似重要功能：信號放大。聚合酶表達(dá)的微小變化，即可引起其他兩個基因表達(dá)的很大變化。此一結(jié)果或?qū)⒊蔀闃?gòu)建更大、更復(fù)雜基因電路的進(jìn)身之階。

編輯圈點(diǎn)

向細(xì)胞進(jìn)發(fā)，用細(xì)胞表達(dá)人類的需求，收放自如，并不遙遠(yuǎn)。生物“轉(zhuǎn)錄器”雖是微小元件，其意義將啟迪龐雜基因電路的構(gòu)建。

能源科學(xué)

合成細(xì)菌“躺”在礦物表面就可產(chǎn)生電流

美國華盛頓州太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室和東安格利亞大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，合成細(xì)菌僅僅通過接觸一種礦物表面，不需任何其他介質(zhì)就可以直接產(chǎn)生電流。新研究使得從細(xì)菌產(chǎn)生清潔電力，創(chuàng)建高效的微生物燃料電池或“生物電池”更進(jìn)一步。

研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室合成出希瓦氏菌，接著選擇具有從微生物內(nèi)部到巖石穿梭往返電子的蛋白質(zhì)，將這些蛋白質(zhì)插入合成細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)脂質(zhì)膜囊中，之后再測試在細(xì)菌內(nèi)部和含鐵礦物外部之間電子的流動。研究表明，這些蛋白質(zhì)可直接“觸摸”礦物表面，并產(chǎn)生電流。

研究人員說，如果把這些細(xì)菌作為微生物燃料電池，通過分解家庭或農(nóng)業(yè)廢物來發(fā)電，未來將表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。另外，這些細(xì)菌為電極提供電力，可在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將細(xì)胞作為微型工廠生產(chǎn)藥物等。該發(fā)現(xiàn)還可幫助科學(xué)家通過觀察細(xì)菌、礦物質(zhì)以及有機(jī)物之間的電子轉(zhuǎn)移，了解碳在大氣層、陸地和海洋間如何循環(huán)。

編輯圈點(diǎn)

曾有人試圖用電鰻發(fā)電，也有人用植物來發(fā)電，但只能做到實(shí)驗(yàn)規(guī)模，無法實(shí)用。美國研究人員的新發(fā)現(xiàn)，讓細(xì)菌成為了生物發(fā)電機(jī)的新備選項(xiàng)。

生命科學(xué)

解開食道癌的遺傳密碼

美國的一個專家團(tuán)隊(duì)揭開了149位病人腫瘤細(xì)胞的遺傳密碼，他們將之與健康細(xì)胞進(jìn)行對比，以此鑒定食道癌（EAC）的一種突變信號。食道癌通常源自一種名為巴雷特食管的疾病，這種疾病是由慢性胃酸反流導(dǎo)致的。

通過對這種癌癥的最大基因分析，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其中的共同突變，這些突變可以作為新藥物的特定治療目標(biāo)。研究結(jié)果表明，癌癥有著不同的起因，包括肥胖、吸煙、暴露在太陽的紫外線中或者環(huán)境污染。當(dāng)人類細(xì)胞中的DNA發(fā)生突變，它的正常功能遭到破壞而且生長失去控制的時候，就會發(fā)生癌癥。不同基因的突變一直都與不同的癌癥有著關(guān)連，但是即使患有同種形式疾病的患者當(dāng)中也存在巨大的差異。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種特殊類型的突變頻繁的反復(fù)，這就表明它或許與胃酸反流疾病有關(guān)。參與研究的哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的亞當(dāng)·貝斯說認(rèn)為：在逆流中或許存在某種因素導(dǎo)致這種特殊類型的DNA損傷。如果證明確實(shí)如此而且能夠阻止導(dǎo)致這些突變的特殊因素，未來或許就能夠找到阻止這些癌癥發(fā)生的新方法，或者至少能夠更早的做出診斷。

編輯圈點(diǎn)

打蛇打七寸，破解了食道癌的“秘密兇器”，斬除元兇指日可待。展望一下：照此研究下去，諸如肝癌、肺癌等“奪命殺手”的“老底”也將原形畢露。