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2020年5月22日Science期刊精华,我国科学家同期发表三篇Science论文

来源:本站原创 2020-05-24 19:57

2020年5月24日讯/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2020年5月22日)发布,它有哪些精彩研究呢?让小编一一道来。
图片来自Science期刊。

1.Science:如今可依照合乎伦理的方式开展COVID-19疫苗人体试验
doi:10.1126/science.abc1076


在美国西北大学生物伦理学家Seema Shah的领导下,一个专家小组在Science期刊上发表了一篇标题为“Ethics of controlled human infection to study COVID-19”的政策论坛论文,他们认为可以以合乎伦理的方式在人类志愿者身上测试可能的COVID-19疫苗。这类测试将涉及在疫苗接种后让志愿者接触病毒,以观察是疫苗否能预防感染。

数百年来,医学科学家一直在进行受控人类感染(controlled human infection, CHI)研究,也被称为人类挑战试验(human challenge trials),作为减缓或阻止疾病传播的努力的一部分。然而,在大多数情况下,人们对对之前病原体威胁的了解比对SARS-CoV-2的了解还要多,这表明此时启动针对COVID-19的CHI研究可能涉及到伦理问题。在他们的论文中,Shah和她的同事们认为,现在可以以合乎伦理的方式进行CHI研究,而且由于疫情的严重性,这样做是合理的。他们提出的框架首先承认这样的研究可能带来的社会价值,这将大大加快COVID-19疫苗的开发。他们指出,如果没有疫苗,未来数月和数年内将有数十万人死亡---如果有疫苗的话,这些人本来是可以得到拯救的。这个专家小组还建议,以伦理的方式进行此类研究,需要由世界卫生组织等受人尊敬的机构进行协调和监督。

这个专家小组还建议,志愿者应从不会出现较严重的疾病症状的低风险群体中挑选,没有基础疾病的年轻、健康的成年人是很好的候选者。他们还建议对此类测试的地点进行仔细选择。如果志愿者出现更严重的症状,这些地点不仅需要为他们提供最好的护理,而且还应该有能力通过建立一个不被其他患者挤占的环境来保护卫生工作者。

2.Science:我国科学家领衔发现野生小麦草中的保护性基因Fhb7可阻止镰刀菌枯萎病
doi:10.1126/science.aba5435; doi:10.1126/science.abb9991


在一项新的研究中,来自中国山东农业大学、诺禾致源公司、山东农业科学院、烟台大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所、美国农业部研究所、普渡大学和以色列海法大学的研究人员在野生小麦草(wild wheatgrass)中发现了一种保护性基因,该基因有望阻止小麦和大麦作物患上镰刀菌枯萎病(fusarium head blight)。相关研究结果于2020年4月9日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Horizontal gene transfer of Fhb7 from fungus underlies Fusarium head blight resistance in wheat”。在这篇论文中,他们描述了他们如何发现这个基因,以及它如何较好地抵抗测试作物遭受真菌感染。论文通讯作者为山东农业大学的王宏伟(Hongwei Wang)博士和山东农业大学的孔令让(Lingrang Kong)博士。

这些研究人员在野生小麦草中发现了一种对禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)---导致镰刀菌枯萎病的致病真菌---具有抗性的基因Fhb7,该基因似乎具有更强的抗感染能力。

这项研究涉及对一种称为长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)的小麦草的非常长期的研究。这些研究人员很早就发现这种小麦草对禾谷镰刀菌具有抗性。但是,他们花了将近二十年的时间才弄清楚它的基因Fhb7提供了这种抗性。他们发现它编码一种称为谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase)的酶,该酶的作用机制是降解这种真菌产生的可导致农作物枯萎病的毒素。

3.Science:COVID-19或呈季节性复发,夏季高温也不会使之消亡!
doi:10.1126/science.abb5793


哈佛大学(Harvard)的研究人员对普通感冒进行了研究,以寻找有关COVID-19病毒可能如何表现的线索。这些研究结果由哈佛大学陈曾熙公共卫生学院(Harvard T.H. Chan School of Public Health)流行病学、免疫学和传染病学系的科学家撰写,并于近日发表在Science杂志上。由博士后Stephen Kissler和博士生Christine Tedijanto领导的研究人员使用了SARS-CoV-2的近亲来模拟它在未来几个月的行为。SARS-CoV-2是导致COVID-19的病毒。

HCoV-OC43和HCoV-HKU1病毒有规律地传播并引起普通感冒。研究人员利用它们建立了一个模型,该模型考察了潜在的季节性、社交疏远策略的影响以及病毒在未来致病中的作用。研究人员说,这些设想并没有考虑如果开发出疫苗或治疗方法会对结果产生怎样的影响--因为这两种方法似乎都不会马上出现。

在每一个模拟的场景中,他们发现温暖的天气并没有阻止传播。这是因为,以普通感冒为例,大部分人通常会在春天生病并产生免疫力。然而,有了SARS-CoV-2,足够多的人可能仍然易受感染,即使在温暖的月份里传播减少了,它也能传播。

关于这种新型冠状病毒的另一个未知因素是感染后免疫力能够维持的时间。像感冒这样的短期免疫力持续不到一年,在最初的大流行高峰过后,将导致每年的COVID-19暴发。另一方面,永久免疫将在病毒最初爆发后的5年或更长的时间内消除病毒的传播。

研究人员还研究了单次和多次社交疏远对保持病人人数的影响,以使医疗系统能够应对。Kissler说,最有效的干预措施是一系列的社交疏远期,再加上监测疾病复发的有效检测,以便在病例淹没整个系统之前重新制定措施。研究人员说,这样的情况不仅导致了最少的死亡,而且还使人群逐渐获得了对病毒的免疫力。

4.Science:地下水砷污染的全球威胁
doi:10.1126/science.aba1510; doi:10.1126/science.abb9746


砷是一种代谢毒物,在大多数岩石材料中以微量存在,而且在特定的自然条件下,可在含水层中累积而对健康造成不良影响。Podgorski和Berg利用先前的大约80项研究中的地下水中砷的测量结果来训练一个具有全球连续的预测变量(包括气候、土壤和地形)的机器学习模型。输出的全球图谱揭示了地下水砷污染的潜在危害,即使在许多地方很少或没有报告砷测量结果,也是如此。最高风险地区包括亚洲南部和中部以及南美洲的地区。在当前或未来面临水安全问题的地区,了解砷的危害尤其重要。

5.我国科学家发表两篇Science论文,利用DNA砖块构建碳纳米管晶体管
doi:10.1126/science.aaz7440; doi:10.1126/science.aaz7435


半导电碳纳米管(CNT)是场效应晶体管(FET)的一个有吸引力的平台,这是因为随着尺寸的缩小,它们的性能可能会超过硅。实现优异的性能所面临的挑战包括构建高度排列和密集的纳米管阵列,以及去除增加接触电阻的涂层。Sun等人通过用单链DNA手柄将碳纳米管包裹起,并将它们绑定到DNA“折纸”砖块中,形成具有小至10.4纳米的精确管间间距的通道阵列,从而实现了碳纳米管的排列。随后,Zhao等人通过将这些通道阵列附着在聚合物模板硅片上,构建了单通道和多通道FET。在碳纳米管上添加金属触点将其固定到基片上后,他们洗去了所有的DNA,然后沉积了电极和栅极电介质。这些FET表现出了较高的导通性能和快速的通断切换。

6.Science:探究热带树木的热敏感度
doi:10.1126/science.aaw7578


气候变化模型中的一个关键不确定因素是热带森林的热敏感度以及这一数值可能如何影响碳通量。Sullivan等人测量了分布在全球各地的永久森林地块的碳储量和碳通量。这项对跨气候和生物地理梯度的地块网络的综合研究表明,森林的热敏感度主要由白天的高气温所决定。这种极端条件抑制了树木的生长速度,并通过在炎热干燥的条件下杀死树木来缩短了碳在生态系统中的停留时间。气温的影响在32℃以上更严重,因此,气候变化的幅度越大,热带森林碳储量的损失越大。然而,如果森林不受滥伐、伐木或火灾等直接影响,那么在温和的气候变化条件下,森林碳储量很可能会继续增加。

7.Science:当花粉缺乏时,大黄蜂会破坏植物的叶子来促进它们提早开花
doi:10.1126/science.aay0496; doi:10.1126/science.abc2451


大黄蜂在建立夏季蜂群时严重依赖花粉资源来获取必要的养分。因此,我们可能期望这些资源的可获得性的年度差异必须被容忍,但Pashalidou等人的观察表明大黄蜂可能有策略来应对不规则的季节性开花。当遇到花粉短缺时,大黄蜂会以一种特征性的方式主动破坏植物叶子,这种行为导致花期提前了30天之多。实验者无法用自己的破坏行为完全复制这一结果,这表明蜜蜂有一种独特的方法来刺激植物提早开花。

8.Science:揭示囊泡谷氨酸转运蛋白在不同的环境中的转运功能
doi:10.1126/science.aba9202


转运蛋白让底物跨膜移动,通常将这种转运活性与细胞离子浓度梯度偶联在一起。在动作电位产生后,突触囊泡会与质膜融合在一起。对于驻留在突触囊泡中的神经递质转运蛋白而言,需要调节它们的转运活性,使得它们在囊泡融合后不会泵送出神经递质。Li等人利用低温电镜,解析出大鼠囊泡谷氨酸转运蛋白的结构,揭开了它在两种不同的细胞环境中正常运作的一些独特特征。一个变构pH传感器,被认为是谷氨酸残基,控制着谷氨酸底物的结合,同时允许氯离子的结合和逆向流动。这种分子交通灯允许单一的离子通道在不同的环境中表现出适当的行为。

9.Science:细胞毒性T细胞释放超分子攻击复合物颗粒杀伤靶细胞
doi:10.1126/science.aay9207


细胞毒性T细胞(CTL)处于抵抗癌症和慢性感染的前线。T细胞通过分泌激活caspase的颗粒酶(granzyme)和致密核心颗粒中的穿孔蛋白(perforin)来发挥杀伤作用。然而,这种致命杀伤的结构基础仍然是未知的。Balint等人富集了CTL的突触输出,以研究穿孔蛋白和颗粒酶B的释放形式。他们发现CTL以稳定的超分子攻击复合物(supramolecular attack complex, SMAP)的颗粒形式释放穿孔蛋白和颗粒酶。SMAP由核壳结构组成,在释放前在CTL的致密分泌颗粒中组装而成。释放出的SMAP表现出杀伤靶细胞的天生能力。(生物谷 Bioon.com)

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