2015年转化医学领域20项重大研究成果
2015年转化医学领域20项重大研究成果
【1】Nature：糖尿病药物二甲双胍或可给肠道细菌带来正能量
当糖尿病患者利用二甲双胍治疗时，其机体的肠道细菌的组分和功能就会发生改变，在人类机体中有100万亿个细菌，其中大部分细菌都生存于机体肠道系统中，称之为肠道微生物群，我们利用传统的方法很难对其进行分离生长，因为有些细菌对氧气并不耐受；过去很多年里在大量基于基因技术和生物信息学技术的帮助下，科学家们已经可以非常容易地对肠道细菌的组分和功能进行分析了，而且肠道细菌可以产生许多不同类型的物质来以多种途径影响机体的生理功能和健康。
在疾病研究领域内，复杂肠道微生物群落的组分和功能的改变，即肠道微生物群落生态失调都是一个重点研究的领域，然而目前研究者在这一块的研究还非常薄弱，同时研究者们也并没有意识到日常摄入的药物对肠道菌群的潜在影响。基于上述原因，研究者就不可能确定哪种生态失衡和特殊疾病直接相关，同时他们也不知道如何采取治疗措施来治疗相关的疾病。
近日，一项刊登于国际著名杂志Nature上的研究论文中，来自欧洲和中国的研究人员对来自丹麦、瑞典及中国的2型糖尿病患者及健康个体机体中的肠道细菌群落进行研究分析，总共合计对784人进行了研究，目的在于揭示肠道微生物群落的改变和摄入特定药物引发疾病改变之间的关联。
随着科学家正准备的第一个抗衰老药的临床试验，“长生不老药”可能很快成为现实。能够活到120岁的人从来都是少数，所以中国古代就有人活过70岁就是“古来稀”了。但现在，研究人员认为，每个人都可以活到这个年龄。方法很简单，就是利用一种叫做二甲双胍的廉价的药物。二甲双胍是一种已经上市的药物，目前主要用于糖尿病的治疗。
在去年，一项涉及超过18万人的研究表明，正在接受二甲双胍治疗的糖尿病患者，不仅寿命要高于其他糖尿病患者，而且其寿命要高于健康的对照组的人群。在动物身上的试验也指出，该药物不仅可以延长寿命，还可以保持被试的身体健康。
在正在进行的被称为“二甲双胍治疗人体老化”（TAME）临床试验中，研究人员们试图了解，这种药物是否能够减慢人体的功能衰退，以及了解该药物对心脏功能的治疗作用。美国食品和药物管理局（FDA）已经批准了该药物在2016年的冬天进行临床试验，而科学家们正在计划招聘3000位试验者，这些人将多为70多岁和80多岁的老年人，他们要么面临重大的健康威胁或者已经疾病缠身。该试验可能会需要五至七年。
【3】男人五年内可以拥有子宫
男人有可能生孩子吗？上周克利夫兰临床医院的一项手术引发了针对这一问题的广泛讨论。这是一台子宫移植手术，患者是一名子宫功能丧失导致无法生育的女性。看到这则消息，我们心里可能都会猜想：既然子宫可以移植给女性，那是否也可以移植给男性呢？
答案是肯定的。理论上，男性可以接受子宫移植，并怀孕生育宝宝。然而，这一天这么快到来依然会令我们难以接受。
"我认为在未来5到10年之间，或许更快，男性子宫移植手术便可以实现"，来自南加州Keck医学院生殖中心的主任Karine Chung博士说到。如今，医学的发展可以通过生化手段抑制男性体内的激素，并引导产生雌激素，从而使得男性向女性转变，具有乳房并可以分泌乳汁，通过手术可以获得人造阴道与阴蒂，帮助获得性高潮。
近日，由Dr. John Dick领导的研究团队发现了人类血细胞生成的新理论，推翻了自上世纪60年代形成的观点，相关研究结果发表在国际学术期刊Science上。
经典的血液生成理论认为，不同的血细胞谱系通过一套逐级分化方案得到生成，这套分化方案开始于多能干细胞，之后形成寡能干细胞和单能干细胞，分化潜能得到逐步限制，最终通过这种自上而下的分化方式形成不同类型的血细胞。
Dr. John Dick这样说道：“这项研究表明，我们原以为我们已经了解了经典教科书理论，但现在研究结果证明那些理论可能并不正确。通过一系列实验，我们最终发现了造血干细胞如何快速形成各种类型的血细胞。”
星形细胞瘤是一种难以治疗的脑瘤，因为这种疾病对标准化疗法并没有反应，这类癌症产生耐药性的原因就是肿瘤在患者大脑中已经形成了一种交流的网络了，而来自维也纳总医院等处的这项研究结论也于近日刊登在了国际著名杂志Nature上。
神经胶质瘤是一种中枢神经系统内发生的肿瘤，其可以被分为星形细胞瘤和少突神经胶质瘤，少突神经胶质瘤非常罕见，每年发病数量大约为40例，这类脑瘤对标准疗法和化疗方法反应良好；星形细胞瘤具有高度的侵袭性而且难以治疗，同时星形细胞瘤患者的预后一般也较差，患者一般只会存活几年，在奥地利大约每年就有400名个体被诊断为星形细胞瘤。
截至目前研究人员并不清楚相比其它脑瘤而言，星形细胞瘤为何对疗法的反应如此之差，本文研究中，研究者同海德堡大学的科学家进行合作，鉴别出了一个关键的突破口，或可帮助开发出治疗星形细胞瘤的有效疗法。研究者Matthias Preusser教授指出，星形细胞瘤可以形成互相连接的通信网络，为了完成此目标，肿瘤细胞会通过其细胞膜形成较长的通道，即所谓的肿瘤微导管，因此肿瘤微导管就会将多个肿瘤细胞进行连接。
近日，一项发表于国际著名杂志Cell上的研究论文中，来自墨尔本大学等处的研究人员利用一种新技术向开发潜在有效的HIV疫苗的道路又迈进了一步。文章中，研究者使用了一种类似的系统生物学的工具—系统血清学方法（Systems Serology），该方法将实验和计算分析相结合，可以对开发有效HIV疫苗所需的机体复杂免疫反应进行有效梳理。
文章第一作者Chung表示，这项新型技术可以为我们提供一种空前的深度来帮助理解机体潜在保护性免疫反应的发生机制；抗体是抵御诸如HIV等病毒的重要免疫系统组分，其可以利用多种不同的武器和机制来杀灭病毒，但研究者目前并不清楚是什么样的免疫反应或者组合来帮助机体诱导抵御HIV的免疫力的。
【7】Science：科学家发现对抗“超级细菌”的“超级英雄细菌”
随着人们对耐抗生素的"超级细菌"关注度逐渐提升，Salk研究所的科学家们也许找到了能够解决这一难题的办法——即肠道部位寄生的、有时会移动到其它器官组织的"超级英雄"细菌。这些细菌能够减轻感染带来的长期负面效应。
在最近一期发表在《science》杂志上的一篇报告类文章中，salk研究所的研究人员发现小鼠微生物组中的一类大肠杆菌能够提高小鼠对肺部以及肠道感染的耐受性，具体体现在一般小鼠在受到感染时肌肉组织会出现消解，这一类细菌能够有效阻止这种情况的发生。如果人类体内能够找到具有相似特征的细菌，我们就有办法治疗由抗生素耐受性细菌引发的感染类疾病，比如脓毒症等。
"一直以来，我们对于治疗微生物感染的方案都集中在消除这些微生物上，然而真正具有致命性的并不是微生物感染本身，而是感染进一步引发的副效应。"该研究的主要作者，来自salk研究所的助理教授Janelle Ayres说到。
近日，一项发表于国际杂志Science上的研究论文中，来自日本的科学家发现，帮助抑制器官移植患者机体免疫系统反应的两种药物或许在未来可以作为男性用的长期避孕药丸。这两种药物分别为：环孢霉素A(CsA)和FK506(他罗利姆)，其被给予器官移植受体患者来帮助降低新移植器官的排斥反应。
研究者表示，这两种药物可以通过抑制机体免疫系统制造动员T细胞发动攻击的特殊蛋白来发挥作用，尤其是这两种药物可以通过抑制钙神经素酶来发挥作用。通过对小鼠进行研究，研究人员仅在精液中鉴别出了一种特殊版本的钙神经素，这种特殊版本包含着一对蛋白质，即PPP3CC和PPP3R2，为了探究这两种蛋白的作用机制，研究者制造了不能表达PPP3CC蛋白的雄性小鼠，随后对这类小鼠进行研究来观察其和其它正常小鼠的差异。
刊登在国际杂志Nature上的一篇研究报告中，来自澳大利亚和荷兰的科学家们通过研究表示，他们在实验室中成功利用干细胞培养出了具有初步生长状态的人类肾脏组织，而这一过程通向在实验室中开发全功能性的移植器官又进了一步。
研究者表示，这种组织并不是一种有活力的组织，但可以用于其它用途，比如在药物毒性试验中用来替代动物模型。研究者在文章中利用诱导多能干细胞(iPS)制造出了肾脏样的结构。目前由于严重缺少捐献的器官来移植事故或疾病受损的患者器官，因此长期以来利用干细胞来制造人类器官一直是科学界的一大研究障碍。
科学家们需要诱导干细胞使其分化组装成为肾脏、肝脏和肺部细胞，随后这些细胞就会形成具有复杂解剖学结构的真实器官进而在受体患者中发挥作用。而在这项最新研究中，研究人员就设法将诱导多能干细胞转化成了两种不同类型的成体细胞。研究者Davies说道，这种培养产物并不是肾脏，而只是一种类器官，当然作为临床使用的有用的移植器官还需要很漫长的一段路。
近日，来自加拿大多伦多大学的研究人员在著名国际学术期刊Nature上发表了一项最新研究进展，他们在这项研究中首次发现了噬菌体合成的用以抑制细菌体内CRISPR-CAS系统的蛋白质。
细菌与感染细菌的病毒（噬菌体）之间的生存之战导致了许多细菌的防御系统得到进化，同时噬菌体也针对这些系统进化出了新的拮抗物。CRISPR-CAS系统是细菌保护自己防御噬菌体的一种最常见方法，它在许多细菌体内作为适应性免疫系统发挥重要作用。目前CRISPR-CAS9系统已经越来越广泛地得到科学家们的青睐，用于基因修饰和基因功能研究。
广泛中和抗体是预防HIV感染的一种非常具有前景的抗体药物，之前研究已经发现一些HIV病人的血液样本中存在广泛中和抗体，这些病人的免疫系统能够天然地控制病毒感染。这些广泛中和抗体抗体能够通过识别一种出现在所有HIV病毒亚型表面的蛋白，进而抑制或中和病毒效应，达到保护病人健康细胞的作用。
来自美国加州理工学院的研究人员在著名国际学术期刊cell上发表了一项最新研究进展，他们对一种特别的广泛中和抗体识别这种特征性蛋白的具体机制进行了深入探讨，利用结构生物学的方法详细描述了其功能发挥机制，他们发现即使是在感染过程中这种蛋白改变了构象也能够被该抗体轻易识别，进而达到中和病毒的目的。
【12】Cell Metabol：要减肥，肠道菌群告诉你怎么吃
来自查尔姆斯理工大学研究者的一项最新研究或可基于机体的肠道微生物来指导我们的饮食选择，这对于有效减肥及降低疾病风险非常重要，相关研究刊登于国际杂志Cell Metabolism上，该研究首次成功揭示了机体代谢期间常见的肠道细菌相互作用的分子机制。
文章中，研究者开发了一种新型数学计算平台，其可以帮助预测不同病人对基于其机体肠道微生物组组成的修饰化饮食的反应。研究者Jens Nielsen博士表示，这种方法或可帮助我们轻松鉴别出每一种细菌类型的代谢机制从而来帮助理解人类机体的代谢机制。在人类消化系统中存在高达1000多种不同类型的细菌及其它微生物群落，其中许多细菌都以一种或多种方式进行代谢，而人类肠道微生物组的组成也会因个体不同而异，究其原因研究者目前并不清楚。然而过去很多年间研究者们进行的多项研究表明，某些疾病和人类肠道微生物组之间存在着千丝万缕的关系。
近日，来自伦敦大学的科学家通过研究表示，注射提取自尸体大脑中的激素或可在接种者机体中留下潜在的阿尔兹海默氏症的“种子”，相关研究发表于国际杂志Nature上。文章中研究者表示，组装形成阿尔兹海默氏症斑块的蛋白片段或许会通过疾病组织的转移而传递到其他健康个体中，但这并不表明阿尔兹海默氏症具有传染性。
研究者表示，文章中我们对8名个体的大脑进行研究，这些个体在幼年时接受过激素注射来治疗侏儒症，而这些激素提取自数千名尸体的垂体中；研究者发现，有7名个体大脑中都含有阿尔兹海默氏症相关的β淀粉样蛋白片段的沉着物，其中4名个体大脑中沉着物的浓度较高；更让研究者惊讶的是，这些病人年龄均在36至51岁之间，然而β淀粉样蛋白沉着物正常情况下仅会在老年个体大脑中存在。
【14】Nature Immunology：HIV的致命弱点
波恩大学的研究人员发现细胞在体内如何找到逆转录病毒的遗传物质。免疫缺陷疾病艾滋病的病原体HIV-1病毒也属于这一组。同时，HIV病毒似乎绕过这一重要防御机制。研究人员将研究结果发表在著名的《自然免疫学》杂志上。
免疫系统的第一道防线是对病原体的先天免疫。它基于一种专门的传感器蛋白受体，这些受体能检测异质结构，例如细胞壁成分的细菌或病毒的遗传物质。被称为cGAS的细胞分子充当一种遗传物质的传感器。当cGAS检测到病毒DNA时传感器就会马上感受到，之后免疫系统被激活，细胞及其相邻部分会立即对抗病毒感染。
近日，发表于国际杂志Nature上的一项研究论文中，来自德国慕尼黑大学（Ludwig Maximilian University of Munich）的研究人员通过研究鉴别出了一种新型肽类，其在阿尔兹海默氏症发病过程中扮演着重要角色，研究者发现此前被忽视的eta-淀粉样蛋白可以干扰神经元的功能而且可以中和β-淀粉样蛋白，该研究对于其临床试验或可带来一定帮助。
阿尔兹海默氏症主要表现为大脑多个区域中特殊的神经毒性蛋白质的累积，对这些不溶性累积蛋白的化学分析揭示其是由短蛋白片段家族组成，其被称为β-淀粉样蛋白肽，由一种名为APP的前体蛋白衍生而成；研究者在文章中阐明了阿尔兹海默氏症的发病机理，这对于理解该疾病的发病原因及开发新型疗法提供了一定基础，研究者指出，APP第二种分裂模式的存在可以参与一些未知的分裂过程，并且会产生一种替代的肽类。
近日，来自宾夕法尼亚大学等处的科学家通过研究发现，恶性肿瘤的生长及DNA序列未发生改变的基因活性的变化往往和突变的p53蛋白质直接相关，相关研究结果刊登于国际著名杂志Nature上，该研究或为开发应对难以治疗的癌症的新型策略提供帮助。
TP53是所有人类癌症中频繁突变的基因，其可以编码一种名为p53的肿瘤抑制蛋白，p53通常会通过调节细胞分裂的循环来抑制肿瘤，而p53蛋白也会通过维持细胞快速生长和分裂来完成抑制癌症的目的。当DNA损伤时，p53就会产生一系列保护效应来修复细胞DNA损伤，如果损伤过于严重就会引发细胞死亡，而TP53基因的突变往往会破坏其正常的功能，并且使得携带损伤DNA的细胞继续分裂，直至引发癌症发生。
大自然中每一个有机体都会不惜代价保护自身的DNA，但细胞如何精确区分自身DNA的损伤还是入侵病毒外源DNA的损伤依然是个谜底，近日刊登在国际杂志Cell上的一篇研究论文中，来自索尔克研究所的研究人员通过研究揭示了细胞反应系统精确区分上述两种威胁的机制，相关研究或可帮助开发新型的癌症选择性病毒疗法，同样也可以帮助理解为何老化和某些疾病似乎总在为病毒感染敞开着大门。
研究者Clodagh O'Shea教授说道，本文研究阐明了一种基本的机制，即机体如何区分细胞和病毒基因组的DNA断裂来诱发不同的保护宿主的免疫反应，该研究或可帮助解释为何特定的状况，比如老化、癌症化疗以及炎症使我们机体对病毒感染变得更加敏感。
许多因子都会引发DNA断裂，研究者在文章中阐明了名为MRN复合体的一系列蛋白如何检测DNA和病毒的破裂，并且通过组蛋白来放大这种效应；MRN复合体蛋白会开启一种多米诺骨牌效应，激活染色体周围的组蛋白，最终引发一种广泛的效应来帮助机体细胞修复DNA。
【18】Science：女性福音——“伟姐”（女用伟哥）背后的故事
男人有“伟哥”（Viagra）助力重振雄风，而现在，针对女性人群的“伟姐”也将开始市售了。这种性欲增强药物——氟班色林（flibanserin，商品名Addyi）在上周终于通过了美国食品和药物管理局（FDA）的批准，并迅速成为了热议焦点。提倡者和质疑者们对“伟姐”的态度各种各样——建议、谨慎、批评、犹豫、好奇、围观。但究竟Addyi如何激发女性性欲，似乎大家仍然不太清楚。
这个药物有很长的背景故事。最初于1995年，药理学家Franco Borsini和一组意大利的研究人员将其作为抗抑郁药进行了测试。在那时，氟班色林被认为能够调节神经递质。具体地说，他们认为该药物能调节影响情绪三个关键神经递质：五羟色胺，多巴胺和去甲肾上腺素。而临床试验发现它对减轻抑郁没什么效果，却似乎对情绪影响更明显，只是这种情绪的变化并不是研究者所期待的。早期试验让临床医生了解氟班色林对性健康的作用更加突出——女性受试者的亚利桑那性体验量表（Arizona Sexual Experience Scale）分数增高。这个评分表要求参与者评价他们对各种性相关问题的满意度，比如参与者性欲望的频率和强烈程度。
Nature杂志最新在线的一篇研究中，Howard Hughes医学研究所（HHMI）的科学家确定了能够分化为功能性肝细胞的干细胞。这项研究解开了关于肝脏不断新生的细胞到底从何而来的老谜团。研究的通讯作者，斯坦福大学HHMI研究员Roel Nusse博士说：“我们解决了一个很老的问题.我们发现，就如同其他需要补充丢失细胞的组织，肝脏干细胞也会增殖和产生成熟细胞，甚至在没有肝损伤或疾病的情况下。”
肝脏主要由高度分化的肝细胞组成并完成许多任务，包括储存维生素和矿物质、去除毒素、调节血液中脂肪和糖。这些细胞的死亡后，由健康的新肝细胞取代。但这些新细胞的来源从来没有被确定。
干细胞，能在补充保持自己数量的同时发展成高度分化的细胞，为皮肤，血液等组织在随着时间丢失细胞的时候提供新的细胞。但是，在肝脏中还没有发现过干细胞的存在。一些科学家推测，成熟的肝细胞可能通过分裂保持其数量。
近日，来自英国牛津大学的一个研究小组在著名国际学术期刊nature发文，他们在研究细胞如何重复利用合成DNA的"砖块"--核苷酸的过程中，发现了一种治疗癌症的潜在治疗方法。
DNA复制和DNA损伤修复过程都需要以核苷酸为合成原料，细胞除了通过从头合成途径获得核苷酸，还会对来自死亡细胞的核苷酸或通过饮食消化得到的核苷酸进行重复利用。回收利用的核苷酸来源复杂，经常会包含各种表观遗传修饰，但DNA复制过程中DNA甲基化的表观遗传性主要来自于亲本DNA链上携带的甲基化修饰，如果在复制过程中随机插入一些携带修饰碱基的核苷酸，可能会对表观基因组的保真性造成重大影响，可导致细胞发生癌变或死亡。但细胞究竟如何防止携带表观修饰的碱基插入到新合成DNA仍是一个未解之谜。
转自生物谷
原文链接：http://news.bioon.com/article/6675960.html