《Science》11月份最受關注文章揭曉，我國多名學者研究上榜

美國的《Science》雜志由愛迪生投資創辦，是國際上著名的自然科學綜合類學術期刊，與英國的《Nature》雜志被譽為世界上兩大自然科學頂級雜志。Science雜志主要發表原始性科學成果、新聞和評論，許多世界上重要的科學報道都是首先出現在Science雜志上的，比如艾滋病與人類免疫缺陷病毒之間的關系，標志性基因組研究成果等。Science雜志近期下載量最多的文章包括：

Reprogramming normal human epithelial tissues to a common, lethal neuroendocrine cancer lineage

很多癌癥會發展成具有很強侵略性的小細胞癌，也稱為小細胞神經內分泌癌（SCNC）來抵制治療。不同的癌癥類型是否通過相同途徑轉變成SCNC細胞還不清楚。

加州大學洛杉磯分校（UCLA ）等研究人員在《Science》發表文章，結果表明相同的致癌因子會使正常的肺和前列腺上皮細胞轉變為SCNC細胞，發現了晚期前列腺癌和肺小細胞癌的共同發展過程。這些共同的分子機制可以開發治療前列腺癌和肺癌的藥物，以及治療幾乎任何器官的至今還無法治療的SCNC的藥物。

關鍵發現：前列腺和肺細胞在健康時有著非常不同的基因表達模式，但是當它們轉化成小細胞癌時，幾乎具有相同的模式。研究表明，不同類型的小細胞瘤的演變相似，即使它們來自不同的器官。

侵襲性前列腺癌和肺癌竟是由共同機制驅動的！

The paraventricular thalamus is a critical thalamic area for wakefulness

丘腦很早就被推測與覺醒維持密切相關，臨床報告也表明，卒中所致的丘腦受損可引起病人出現嚴重的嗜睡，甚至昏迷。但丘腦中包含三十余個核團，究竟是哪個核團對覺醒維持起關鍵作用？

胡志安課題組首先觀察了睡眠/覺醒不同時期丘腦c-fos（反映神經元興奮性的一種蛋白）的表達模式，發現位于丘腦中線核群的PTV的活動與覺醒關聯緊密，研究人員進一步采用多通道放電和光纖鈣成像記錄技術，發現在睡眠向覺醒轉換過程中，PVT的興奮性顯著增高，且在覺醒期間持續存在高興奮性活動。

基于此，課題組提出丘腦室旁核是丘腦中維持覺醒的關鍵核團這一猜想。后續采用化學遺傳學技術短時抑制PVT谷氨酸神經元，發現可明顯降低覺醒量；采用白喉毒素特異性殺死PVT谷氨酸神經元或興奮性毒素損毀PVT，可引起持續性的覺醒損害。

陸軍軍醫大學胡志安課題組在《Science》撰文揭示覺醒維持的關鍵機制

Molecular, spatial and functional single-cell profiling of the hypothalamic preoptic region

兩位科學家利用先進的成像技術，在2mm×2mm×0.6mm的腦塊中檢測了超過100萬個細胞，不僅識別了70多種不同類型的神經元，而且還精確定位細胞所在的位置及其各種功能。

“這讓我們能夠詳細了解大腦的細胞，分子和功能組織——之前還沒有人將這三者結合起來，”Dulac說，“這項工作本身就是一項突破，因為我們現在以前所未有的方式解析了一些行為，但其真正的意義在于，這種技術可以被用于研究大腦任何區域的任何功能。”

莊小威實驗室開發了完美的工具（Multiplexed Error-Robust Fluorescence In-Situ Hybridization，簡稱MERFISH）。這一技術可以在單細胞水平上實現空間分辨的高度多重化RNA分析，打破了目前的技術限制。

“這種方法的一個重要特性是可以讓成像的基因數量和成像輪次數呈指數增長。如果你想分析10,000個基因，你可以嘗試徒手方法，一次做一個，但當然沒有人會嘗試過。MERFISH方法非常強大，因為它可以讓我們成像并區分大約10輪成像中成千上萬不同的RNAs。”

“大腦中有一些區域已經被研究過了，比如皮質，從中科學家們發現細胞是以特定的方式組織的，但是對于很多大腦其它區域，我們還不知道組織原則，”Dulac說，“我們在這項研究中關注的區域，就是下丘腦，這是一個重要的大腦區域，可以控制口渴，喂養，睡眠和社交行為，如育兒和生育，但我們不知道這種結構是怎樣組織的。”

為了解開這個謎團，研究人員將MERFISH與單細胞RNA測序（scRNAseq）結合在一起，從而能對細胞的基因表達譜進行無偏序量化。“這不僅能在下丘腦中分類細胞類型，而且還提供了這些細胞類型的分子特征，并方便MERFISH成像基因組的選擇，”莊小威說。

基于這些分子特征和其他具有重要功能的基因，他們使用MERFISH同時對整個下丘腦視前區域的150多個基因進行成像，原位識別細胞類型，創建細胞所在位置的空間圖。

兩位著名女科學家Science發布重大成果：打開大腦這個“黑匣子”

An electron transfer path connects subunits of a mycobacterial respiratory supercomplex

作為全球頭號傳染性疾病，結核病的致病菌結核分枝桿菌近年來表現出日漸嚴重的耐藥性，耐多藥結核甚至極端耐藥結核已經成為威脅人類健康的重大挑戰。切斷致病菌的能量補給“線路”，使其“饑餓致死”，成為一種應對耐藥結核的新思路。然而，“摸清”致病菌的能量代謝路徑至關重要。近日，南開大學饒子和院士團隊聯合國內外多家科研機構開展的一項研究，破解了結核分支桿菌能量代謝的奧秘，為抗擊耐藥結核的新藥研發奠定了重要基礎。美國東部時間10月25日下午，該成果論文以研究長文的形式在線發表于國際頂級學術期刊《科學》(Science)上。北京時間26日下午，饒子和院士在南開大學省身樓舉辦的發布會上介紹了這一重大科學進展。

饒子和院士團隊的這項工作基于分枝桿菌能量代謝系統呼吸鏈超級復合物的高分辨率(3.5 ?)冷凍電鏡結構，揭示了生命體內一種新的醌氧化與氧還原相偶聯的電子傳遞機制。同時，也是首次通過結構生物學的研究，發現超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)直接參與呼吸鏈系統氧化還原酶超級復合物的組裝，并協同工作的現象。

Piezo1 and Piezo2 Are Essential Components of Distinct Mechanically Activated Cation Channels

Scripps研究所最近發表在《Science》雜志上的文章確定了兩種感知血壓并幫助控制壓力感受器反射的蛋白質，這項研究首次揭示了“機械轉導（mechnotransduction）”或壓力變化感知的細胞內運作。

“嚴格控制血壓對健康至關重要，”文章一作博后學者Wei-Zheng Zeng說。“壓力感受器神經元能敏銳地感知血壓，但是，一百多年來，壓力感受器如何感知血液一直是個謎。”

PIEZO1和PIEZO2蛋白最初由本文通訊作者Scripps 教授Ardem Patapoutian博士發現。在過去的幾年里，Patapoutian實驗室陸續發現PIEZOs可以感知肺部壓力和不同輕重的觸摸，PIEZO1甚至能幫助紅細胞維持形狀。

由于感受器神經元表達PIEZO1和PIEZO2基因，科學家懷疑它們可能是壓力感受器反射的參與者之一。事實上，在最新小鼠模型實驗中，科學家們發現這兩種PIEZO都是利用反射維持血壓所必需的。