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《自然·生物技術》：肌肉干細胞可治肌肉萎縮

肌肉營養不良是肌肉萎縮癥的一種情況，美國研究人員進行的一項新研究顯示，現有的肌肉祖細胞可用于治療這類肌肉萎縮癥。這項研究的新研究發表在9月在線出版的《自然·生物技術》期刊上。

Johnny Huard和同事在文章中指出，與祖細胞(或衛星細胞)相比，一種叫做肌上皮細胞(myoendothelial cells)新型成人骨骼肌細胞具有更大的再生成肌肉組織的能力。

肌上皮細胞能表達出衛星細胞和內皮細胞的細胞表面標記物。研究人員利用標記細胞表面標志物的熒光標簽抗體和一種熒光激活細胞分類儀器將肌上皮細胞分離出來。

在培養液中，這些細胞能夠向肌肉、骨骼和軟骨分化。對小鼠的研究顯示，與衛星細胞和內皮細胞相比，肌上皮細胞能更有效地形成身體內的肌肉纖維：將1000個肌上皮細胞移植入骨骼肌肉受傷的免疫缺陷動物體內后，能產生89種肌肉纖維，而相同數量的內皮或衛星細胞卻只能產生9種或5種肌肉纖維。

另外，在今年5月，美國匹茲堡大學醫學院和多倫多Sunnybrook健康科學中心的研究人員宣布說，他們進行的一項研究顯示，通過給女性壓力性尿失禁(SUI，stress urinary incontinence)患者注射肌肉干細胞來加強她們的括約肌的方法能夠長期改善她們的病情。這項研究的結果在美國泌尿科協會年會上公布。

這項研究對患者進行了一年的跟蹤研究，調查結果顯示，這種干細胞注射方法很安全，能夠改善患者的生活質量并可能有效治療SUI。

研究的主要負責人之一，匹茲堡大學的Michael B. Chancellor教授表示，這項臨床試驗的結果很令人激動。研究人員首次證實，能夠給SUI患者提供一種長期有效的低侵入性治療選擇。

匹茲堡大學之前對SUI動物模型進行的研究證實，將干細胞注射到尿道肌肉中能夠增加漏尿點壓（leak point pressure），從而使肌肉功能得以恢復。這些研究的結果成為了臨床試驗的基礎。

最強熒光蛋白

來自莫斯科的研究人員培育出一種深紅色的熒光蛋白質，這種蛋白質發出的光穿透性極強，即使蛋白質位于小動物體內深處，其發出的光也可穿透生物體被外界看到，這使生物學家能夠更方便地監視活生物體的發病和康復過程，而不用侵入式地進行研究。這一最新研究成果公布在《Nature Methods》在線版上。

熒光光蛋白在某種定義下可以說是革新了生物學研究――運用熒光蛋白可以觀測到細胞的活動，可以標記表達蛋白，可以進行深入的蛋白質組學實驗等等。特別是在癌癥研究的過程中，由于熒光蛋白的出現使得科學家們能夠觀測到腫瘤細胞的具體活動，比如腫瘤細胞的成長、入侵、轉移和新生。

最早出現的綠色熒光蛋白（green fluorescent protein,GFP）是由下村修等人在1962年在一種學名Aequorea victoria的水母中發現，之后又在海洋珊瑚蟲中分離得到了第二種GFP。其中水母GFP 是由 238 氨基酸組成的單體蛋白質，分子量約 27 kD，GFP 熒光的產生主要是在 O 2 存在下，分子內第 67 位甘氨酸的酰胺對第 65 位絲氨酸的羧基的親核攻擊形成第 5 位碳原子咪唑基，第 66 位酪氨酸的α 2β鍵脫氫反應之后，導致芳香團與咪唑基結合，這樣GFP 分子中就形成對羥基苯甲酸咪唑環酮生色團發出熒光。在搞清楚了這一原理后，GFP被廣泛的應用到生物學研究中了，各個廠家如Promega公司、Stratagene公司（包括來自香港中文大學的橙色熒光蛋白制備技術）、Clontech公司（現屬Takara公司）等都出產了相應的產品。

但此前穿透性最強的熒光蛋白質也不能幫助研究者看到活生物體皮下更深層的狀況。現在，隨著俄羅斯科學院的Dmitriy Chudakov最近培育出穿透性極強的深紅色熒光蛋白質，利用熒光蛋白質進行的生物研究領域將出現重大突破。

Chudakov是抓住一個偶然的機會從而培育出這種穿透性超強的深紅色熒光蛋白質的。他的一個同事在逛莫斯科寵物商店時發現了一只顏色深紅的海葵，出于職業的直覺，他將海葵帶了回來；然后，他們對海葵的熒光蛋白質分子進行誘變，最終得到了一種能夠在生物體內穩定存在，同時能發出更明亮紅光的蛋白質。Chudakov已在人體細胞和青蛙身上測試了這種新的熒光蛋白質。在動物實驗中，他發現從外界就可以明顯看到這種深紅色熒光蛋白質從小動物肌肉組織深處發出的亮光，而同樣處于肌肉組織深處的一般熒光蛋白質發出的光則幾乎看不見，Chudakov準備下一步在白鼠身上實驗這種熒光蛋白質。

斯坦福大學分子影像中心的科學家Zhen Cheng對這項發現評價道：“紅色光對生物體組織的穿透性遠勝于其它顏色，正因為此，目前有很多科研人員都在努力培育具有高穩定性的紅色熒光蛋白質，但截至目前尚沒有哪一個比Chudakov培育出的熒光蛋白質更穩定、更明亮，Chudakov培育出的這種深紅色熒光蛋白質將大大提高生物體活體成像的質量，并在實時追蹤活生物體內深層組織的分子活動上得到廣泛的應用”。

同一般熒光蛋白質相比，這種深紅色熒光蛋白質能釋放出波長更長的光，因而能更好地用于活體動物內臟的深度成像，從而有助于研究人員在活生物體身上非侵入式地進行癌細胞發展和治療過程的實時研究，使我們對癌癥等疾病的發病過程有更深入的了解。而一般熒光蛋白質由于穿透性比較弱，研究人員研究時不得不將腫瘤移植到皮下淺層或其它模擬環境下(如活體解剖成像或活組織切片成像)進行研究。此前最為成功的熒光蛋白質是一種增強的綠色熒光蛋白質，但其穩定性差，光的穿透性也不如新發現的深紅色熒光蛋白質好。

Cheng還預測道，深紅色熒光蛋白質可能最終會用于臨床治療。盡管深紅色熒光蛋白質的光不足以對整個人體進行成像，但可能應用于對人體皮下相對淺層腫瘤的成像，如黑色素瘤和乳腺癌。

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神經遞質如何在細胞間傳遞

來自美國康奈爾大學的研究人員通過在微觀尺度上分享神經遞質如何在細胞間傳遞，發現之前被認為存在于這個過程中的電流實際上并不存在。這項研究的論文發表在7月22日的《自然·細胞生物學》雜志的網絡版上。文章的作者是華裔學者龔梁偉（Liang-Wei Gong）和Manfred Lindau。
 
康奈爾大學應用和工程物理系的Lindau解釋說，神經傳遞素和激素被儲存在神經元中的小泡中。這些囊泡的直徑通常在30-300納米之間。當一個細胞被電信號刺激之后，鈣離子會進入細胞，并且這些小囊泡會通過溶解包圍在細胞周圍的質膜來釋放出其中的物質。

之前的實驗顯示，這些囊泡含有能將攜帶電荷的神經遞質從細胞囊泡送到細胞外的離子通道，這種輸送過程能夠產生一種流出細胞的電流。

但是在這篇新的論文中，研究人員報告說，并沒有這種離子流存在。它們的實驗還進一步證實，電荷補償是由于帶有正電的鈉離子從囊泡外流入囊泡內而產生的，即電擴散（electrodiffusion）作用。研究人員表示，這些囊泡中的離子通道必定具有其他功能。

細胞離子通道的結構和功能正常是維持生命過程的基礎，其基因變異和功能障礙與許多疾病的發生和發展有關。離子通道的主要類型有鉀、鈉、鈣、氯和非選擇性陽離子通道，各型又分若干亞型。離子通道的主要功能是：提高細胞內鈣濃度，觸發生理效應;決定細胞的興奮性、不應性和傳導性；調節血管平滑肌的舒縮活動；參與突觸傳遞；維持細胞的正常體積。

離子通道是細胞生物學研究的一個熱點。2003年的諾貝爾生理/醫學獎就頒發給了離子通道蛋白的發現者。在2006年9月的Cell雜志上，來自得克薩斯州大學西南醫學中心的一個全華人研究組給出了MthK門控環的晶體結構，其分辨率達2.8埃，并且在沒有鈣離子的情況下獲得了同樣的晶體。這個研究組的負責人是蔣佑興（Youxing Jiang），文章的作者還包括葉勝（Sheng Ye）、李洋（Yang Li）和陳麗萍（Liping Chen）。

MthK（鈣離子活化型鉀離子通道）是一種原核細胞的Ca2+門控鉀離子通道，與其他的配基門控通道一樣，MthK能夠將與之結合的配基的化學能量轉化成通道開啟的機械力。這種通道的8個配基結合區域（RCK結構域）形成一種八聚合體門控環。在這個環中，鈣離子的結合能夠誘導構型變化，從而開啟通道。

研究組進一步的生化和電生理分析結果證實MthK通道是通過鈣離子和pH來進行控制的。鈣離子通過改變門控環的關閉和開啟平衡來調節該通道，而pH則通過硬性門控環的穩定性來調節通道。研究人員表示，這些新發現連同之前確定出的開啟狀態的MthK結構信息使他們得以闡明RCK調節的鉀離子通道的配基門控機制。

《自然—醫學》精神分裂癥新藥

一項臨床試驗發現，一種以谷氨酸調控的神經傳遞素為靶標的新藥能有效地治療精神分裂癥，新成果發表在9月號的《自然—醫學》期刊上。

以前的研究反復顯示，谷氨酸調控神經傳遞素的變異與精神分裂癥相關，但一直缺少這種關聯性的有力證據。對精神分裂癥而言，所有常用的處方安定藥均以多巴胺受體為靶標。如今，Sandeep Patil和同事報告：一種特別的谷氨酸受體亞型mGlu2/3是一種選擇性激動素，它對精神分裂癥患者有安定作用。

在一組雙盲、安慰劑控制的試驗中，他們試驗其新藥LY2140023對精神分裂癥患者的作用，并將這種新藥的療效與最常用的安定藥奧氮平進行了比較，奧氮平是以多巴胺受體為靶標的精神分裂癥治療藥物。錯覺、幻覺、思維混亂、社交退縮、冷漠和情感遲鈍均是精神分裂癥患者的主要癥狀，經過4個星期的治療后，Patil和同事發現，接受LY2140023治療的患者在這些方面的表現有明顯提高。

目前，多巴胺是治療精神分裂癥的唯一靶標，新研究表明，mGlu2/3受體激動素具有安定特性，可成為精神分裂癥治療的第一個替代靶標。

《自然—生物技術》：成人干細胞的潛力

肌肉營養失調是肌肉萎縮癥的一種情況，一項新研究顯示，現存的肌肉祖細胞可用于治療這類肌肉萎縮癥，新研究發表在9月在線出版的《自然—生物技術》期刊上。

Johnny Huard和同事指出，與祖細胞(或衛星細胞)相比，某種類型的成人骨骼肌細胞具有更大的能力再生成肌肉組織。

新的祖細胞名為肌上皮細胞(myoendothelial cells)，它能表達出衛星細胞和內皮細胞的細胞表面標志。利用標注細胞表面標志的熒光標簽抗體和一種熒光激活細胞分類儀器，Huard和同事很容易就將肌上皮細胞分離出來。在培養液中，這些細胞能夠向肌肉、骨骼和軟骨分化。對小鼠的研究顯示，與衛星細胞和內皮細胞相比，肌上皮細胞能更有效地形成身體內的肌肉纖維：將1000個肌上皮細胞移植入骨骼肌肉受傷的免疫缺陷動物體內后，能產生89種肌肉纖維，而相同數量的內皮或衛星細胞卻只能產生9種或5種肌肉纖維。

對肌上皮細胞安全性的試驗表明，這種細胞沒有形成腫瘤的傾向。

《自然—遺傳學》：身高的遺傳性

研究人員在9月在線出版的《自然—遺傳學》期刊中報告：一種名為HMGA2基因的變異與普通成年人和兒童的身高差異有關。這是第一個與人類狀況有關的可遺傳性普通變異，預示著與疾病無關的人類特性相關基因變異研究的興起。

對雙胞的研究顯示，遺傳變化可解釋90%以上的正常身高變化， 這種變化分布在眾多的基因中。Timothy Frayling、Joel Hirschhorn和Mark McCarthy領導的大型研究小組對近5000位個體實施了大范圍基因相關性研究，結果發現，兩種非常接近于HMGA2的變異與身高的變異有關。之后對1.9萬位個體的研究確證了這種相關性。

HMGA2是一個與身體相關的優秀候選者，因為與小鼠和人類身體大小相關的基因變異數量極為稀少，只有幾個。盡管這些HMGA2的普通變異所產生的影響比較渺小：0.3%的人的身體變異可以用基因變異來解釋，或者每種類型的基因變異對個體的影響只有0.4厘米，但這一成功的研究顯示，未來還將發現更多與身高和其他可見的人類特征有關的基因。