自然及子刊綜覽

　　《自然——粒子物理學》

　　反物質研究取得新進展

　　本周《自然》在線發表的一項研究報告了對反物質原子的首次光譜測量 —— 反物質物理學長期以來的一個目標。該發現代表著人類向高精度測試物質與反物質行為是否不同邁進了重要一步。

　　物理學界的一個重大謎題是為何當今宇宙看起來幾乎全部由普通物質構成，而根據粒子物理學經典模型的預測，在大爆炸發生之后應存在等量的物質和反物質。光照射可以激發原子，當原子恢復至基態時會發光，光的頻率分布形成可以以光譜被精確地測量（光譜學）。但是，反物質難以產生和捕捉，因為反物質一旦與物質接觸就會湮滅，這為測量其屬性帶來挑戰。

　　歐洲粒子物理研究所（CERN）反質子減速器的最新進展讓研究人員得以捕捉和測量反質子與反氫。現在，來自CERN ALPHA項目的丹麥奧胡斯大學的Jeffrey Hangst及同事在圓柱形真空腔（長280毫米、直徑44毫米）內成功磁捕獲反氫原子。他們通過真空腔上的窗口向里面照射激光，測量反原子1S-2S的躍遷（從基態向激發態躍遷）。作者報告稱，反氫的躍遷頻率與氫的躍遷頻率一致。氫的光譜已經得到高精度表征，因此反氫光譜學的改進應可以促成對物質—反物質對稱性的高敏度測試。

　　《自然—生物醫學工程》

　　納米探針改善圖像引導癌癥手術

　　《自然—生物醫學工程》在線發表的一篇論文描述了一種進入腫瘤后發出熒光，可在癌癥手術時作為通用顯像劑的納米探針；作者在小鼠中試驗了這種探針。

　　對許多癌癥來說，手術是主要的治療選項。在切除腫瘤時，醫生需要確保沒有遺漏癌癥細胞，尤其是在腫瘤邊緣位置。圖像引導手術能幫助醫生探測到遺留的腫瘤組織，找到大小可見的腫瘤結節。然而，現有的癌癥手術顯像技術敏感度和特異性尚且不足，因此可能會將非癌變組織——比如棕色脂肪組織等代謝活動較快的組織——誤認為腫瘤組織。

　　美國得克薩斯大學西南醫學中心Baran Sumer和同事合成了一種攜帶已被臨床批準的熒光染料的納米粒子探針，這種染料與手術室使用的標準相機是兼容的。這種靜脈注射的納米探針只會在進入腫瘤時顯著發亮。與只在電壓超過一定閾值時開啟的晶體管類似，納米探針只在酸性的pH值下“開啟”，這是幾乎所有實體腫瘤的標志。在將這種探針用于圖像引導手術，切除小鼠的頭部和頸部腫瘤的過程中，作者發現納米探針提供了前所未有的特異性和敏感度，能標記出直徑小于1毫米的腫瘤結節，且能避免假陽性結果。

　　《自然—遺傳學》

　　CRISPR篩選發現HIV療法新靶點

　　《自然—遺傳學》本周在線發表的一項研究使用CRISPR/Cas9基因組編輯技術，發現了對人類免疫缺陷病毒（HIV）感染不可或缺的新型細胞因素。尤為重要的是，滅活這些因素能預防HIV感染，但不會影響細胞存活性，這使得它們成為了極具前景的候選藥物或基因療法靶點。

　　美國馬薩諸塞州懷特黑德生物醫學研究所David Sabatini團隊及合作者使用CRISPR/Cas9方法建立了一個T細胞庫。T細胞是HIV的天然宿主，在這個T細胞庫中，人類基因組中的絕大多數基因都被逐個滅活了。隨后，他們讓這些細胞感染HIV，并篩選了變異后能使細胞對HIV感染免疫且不會影響正常細胞功能的基因。他們總共發現了5個這樣的基因，其中2個是已知對HIV感染有重要作用的基因，以及3個新的因素，并在后續的功能性實驗和從健康人類捐贈者身上分離出的T細胞中驗證了他們的發現。

　　此前，研究者使用更早的技術篩選了對HIV感染有重要作用的宿主因素，并識別出了候選靶點，但不同的篩選少有交集，說明結果假陽性率很高。此項研究的成果可能會為抗HIV療法帶來高效的潛在靶點。