研究综述:第二周

研究综述:第二周


使用干细胞逆转 1 型糖尿病

中国多个机构的科学家合作,成功将产生胰岛素的细胞移植到一名 1 型糖尿病患者的腹部。患者已经与这些新细胞一起生活了一年,不再需要注射胰岛素来消化糖。患者自己的干细胞在植入体内之前被提取并重新编程以产生胰岛素:作者希望这项技术能够减轻患者自身免疫系统排斥这些新细胞的风险。然而,由于患者的病情不同,需要服用免疫抑制药物,因此尚无法正确评估移植的排斥风险。

胰岛素是一种激素,通常在胰腺的胰岛细胞中产生,并在餐后释放。胰岛素作用于身体的许多细胞,使它们吸收新消化的糖。这对于滋养细胞和维持血液中正确的糖浓度非常重要,从而影响血压和大脑功能。在 1 型糖尿病中,患者的免疫系统攻击并杀死这些胰岛细胞,导致胰岛素缺乏和血糖过高的高风险。这反过来会导致一系列症状,如神经损伤和糖尿病酮症酸中毒,从而导致昏迷。

虽然在这项技术得到广泛应用之前,对该患者进行进一步的临床试验和更广泛的监测至关重要,但长期治疗糖尿病的可能性是巨大的。仅在英国就有超过 400,000 人患有 1 型糖尿病,目前的治疗方法并不令人满意。胰岛素注射既昂贵又不方便,注射供体胰岛细胞虽然可行,但由于缺乏供体以及人体自身免疫系统排斥组织的风险而面临挑战。如果这位患者继续表现良好,她可能是全球数百万人中第一个重新控制血糖的人。

“如果这位患者继续表现良好,她可能是全球数百万人中第一个重新控制血糖的人。”

新软件提高了对细菌快速遗传适应的理解

一个美国研究小组发表了关于 DNA 序列倒置的广泛研究,DNA 序列倒置是细菌快速改变其遗传基因的一种机制。该出版物附带一个软件工具 PhaVa,它将提高科学家利用更现代的长读长测序技术识别基因组中序列倒转位置的能力。虽然该软件本身最令人兴奋,因为它将允许其他人找到更多的研究途径,但该小组通过深入研究一种特定细菌的 DNA 序列反转如何促进其在细菌内部和外部生长的能力,展示了 PhaVa 的强大功能。人类肠道:人类健康和进化的重要因素。

当称为转化酶的蛋白质选择性地剪接、翻转和重组 DNA 序列的某个区域时,就会发生 DNA 序列反转。在包含蛋白质指令的 DNA 序列中,这会改变所生成蛋白质的结构。作者重点关注了一个例子,其中 DNA 序列倒转在基因中引入了提前终止密码子。结果,产生的蛋白质变得更短,并且失去了产生维生素 B1 的功能。作者发现,“锁定”正向序列的细菌菌株不会因环境中维生素 B1 浓度的变化而改变其生长速率。然而,在模拟人类肠道维生素 B1 水平的培养基中,“锁定”表达反向序列的菌株比非反向菌株生长得更好。

这表明 DNA 序列倒置可能在微生物在人类肠道定殖中发挥重要作用。然而,与更好研究的随机功能丧失突变不同,DNA 序列倒置是可逆的,并且可能更容易发生。这意味着它比随机突变具有更快的适应速度。然而,本研究无法确定维生素 B1 浓度是否以及如何控制驱动 DNA 序列倒转的转化酶。需要进一步的研究来充分理解这个例子以及 DNA 序列反转的更广泛应用。

第一个完整的果蝇连接组

经过 76 个实验室、287 名研究人员和世界各地更多志愿者(包括剑桥大学和剑桥 MRC 分子生物学实验室)四年多的努力,苍蝇大脑的完整注释接线图已经完成。这一在生物成像、人工智能计算和人类努力方面取得的巨大成就将为准确理解大脑电活动如何导致动物行为开辟道路。

“科学家们还对大脑的纯粹互连性感到惊讶,以前归因于视觉功能的神经元也接收来自触觉和听觉的输入”

该项目的非凡成就包括在研究过程中新发现的 8,453 种神经元中的 4,581 种,每一种都为科学提供了更多需要回答的问题。科学家们还对大脑的纯粹互连性感到惊讶,之前归因于视觉功能的神经元也接收来自触觉和听觉等的输入。该图总共包含 5450 万个突触(神经元之间的连接)。

已经在该模型上运行的一项模拟涉及激活已经与愉快或不愉快的味道相关的模拟神经元。这些导致信号级联到苍蝇的长鼻,相当于舌头。由此产生的神经信号可靠地对应于响应令人愉快的味道而展开长鼻,以及在出现不愉快的味道时抑制该通路。将该模拟与实际果蝇的行为测试进行比较,研究人员报告称,基于该模型预测果蝇行为的准确度为 90%。对步行路径的其他模拟进一步验证了该模型。

该模型的其余局限性包括它仅模拟细胞之间的化学通讯,忽略更直接的细胞间电连接。此外,整个模型仅基于一个大脑:即使在果蝇中,也会存在个体差异,并且基于性别的差异肯定会值得注意:这个连接组是雌性大脑的,因此不能用于研究雄性-苍蝇的特定行为,例如唱歌。

Měilíng Lǐ
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