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美研究发现治疗帕金森病新方法

[转贴自:科技日报    作者:周舟 林小春    点击数:15615    更新时间:2023年08月27日]

      新华社华盛顿1月25日电(记者周舟 林小春)美国学术刊物《细胞报告》刊登一项新研究说,系统性清除小鼠体内衰老的星形胶质细胞可缓解帕金森病症状,为这种难以治愈的神经系统疾病提供新的治疗方法。   

    星形胶质细胞是许多动物和人大脑中存在的一种细胞,过去知道它的作用包括支撑神经突触和调控血流等。对一些人类帕金森病患者死亡后的尸检显示,星形胶质细胞衰老的数量异常增多。   

    美国巴克老龄化问题研究所的朱莉·安德森等人报告,让六个月大的小鼠(相当于人类的34岁)接触农药“百草枯”,它们会患上帕金森病,进一步分析显示其大脑中许多星形胶质细胞变得衰老。但在系统性清除这些衰老的星形胶质细胞后,小鼠的帕金森病症状得以缓解。   

    研究人员认为,星形胶质细胞的衰老可能导致慢性发炎,再引发多种与衰老相关的疾病,不仅是帕金森病,阿尔茨海默病可能也与此有关。在相关发现基础上,今后可能开发出治疗这些疾病的新方法。

美D8新概念客机可节省燃料高达66%

    科技日报北京1月11日电 (记者房琳琳)据预测,飞机排放量到2050年将增长三倍。《科学美国人》杂志官网日前报道称,麻省理工学院科学小组、美国国家航空航天局(NASA)和业界合作团队,正试图设计一款被称为“双泡”(double-bubble)的新型D8概念飞机,如果在全面测试中得到验证,有望显著降低航空业碳足迹并提高燃油效率。

    D8基于180座标准波音737机型和空中客车A320飞机进行了重大修改,例如,机身比传统的喷气机更宽也更显椭圆。南加州大学航空与机械工程助理教授、该概念飞机项目联合首席研究员亚力杭德拉·乌兰加解释说,这种修改可以让机身本身产生一些升力,侧翼和尾翼更小更轻,“鼻子”也更符合空气动力学原理。此外,D8的设计将喷气发动机从机翼下方悬挂位置移到机尾顶上,能吸入并重新加速减慢的空气,从而大大减少阻力。

    乌兰加说,这些改造将使新型飞机比普通客机节省37%的燃料。合作方已经建造并在NASA风洞中测试了第11个模型机。“如果将新设计与未来技术进步结合起来,可进一步减少燃料使用,并最终在20年内节省高达66%的燃料。”

    乔治亚理工学院航天工程师布兰恩·J.德文未参与这项工作,他盛赞这个新型设计非常值得期待。但他同时指出,D8开发者必须在克服经济障碍的同时,确保引擎足够强大。

    现在,合作方之一的极光飞行科学公司正在研发一半尺寸的原型机。如果所有努力获得成功,旅客有望在2035年体验D8的飞行感受。

基因检测,你准备好了吗

      如今,“精准医学”“肿瘤治疗的伴随诊断”“个体化医疗”等成为媒体热词,这预示医学正在进入一个大众基因检测与治疗的新时代。那么,基因检测到底是什么、能解决什么问题、是否可靠?
 
1.越来越低成本的基因检测技术:从30亿美元到1000美元
 
    要谈“基因检测”,我们还是先聊聊“基因”。“基因”是生命科学中最核心的概念之一,它是遗传物质的载体,是一段段定位在细胞染色体上的核苷酸序列。现在我们已经知道,基因的序列和表达调控模式,决定了人们的生长发育和与遗传有关的健康状况。
 
    西北大学国家微检测系统工程技术研究中心的基因实验室,技术人员正在认真核对医院送来的一个个检测样本(血液),提取DNA,进行基因突变检测。这里进行的大量工作就是进行个体化用药基因检测,为精准医疗提供高科技服务。光明图片/视觉中国
 
    由此看来,掌握体内基因的信息,就如同掌握了人体生老病死的密码,破解这些密码就能够预测、诊断或解释我们所关心的健康问题。
 
    已故著名华人生物学家吴瑞开创的“引物延伸法”为破解基因密码奠定了第一块基石,在此基础上,英国科学家桑格(F. Sanger)发展出了基因测序的“末端终止法”,并因此获得1980年的诺贝尔化学奖。桑格测序法的原理催生了第一代测序技术,成就了生命科学史上具有划时代意义的“人类基因组计划”,更将“基因”“测序”“遗传病筛查”等生物学术语带入了大众的视野。
 
    2001年,人类基因组计划发表了包含30亿对核苷酸序列的人类基因组草图。这项必将彪炳史册的伟大科学工程由来自美国、英国、日本、法国、德国、中国的超过3000名科技人员,在16个测序中心、耗时13年完成,花费超过了30亿美元。
 
    其时,人们还无法预见到基因测序技术发展会如此迅速——到2007年,应用第二代测序技术,第一个完整人类基因组序列图谱的诞生仅仅用了3个月,花费了150万美元。在第二代测序技术市场中,值得一提的是我国科技企业华大基因研制的BGISEQ系列测序仪近年也已陆续投放市场,这家发轫于承担1%人类基因组计划任务的公司目前已成为全球最大的基因组学研发机构。
 
    今天,新一代基因测序技术正在萌芽。基于“纳米级大小微孔设备”的单分子测序、基于“大规模平行标签”的直接判读测序等方法应运而生,已经能够实现以1000美元成本在一天内测完整个人类基因组的壮举。
 
    除了基因测序,免疫组织化学(Immunohistochemistry,IHC)、荧光原位杂交(Fluorescencein situhybridisation,FISH)等也是临床常用的基因检测方法。
 
2.生物信息学:从数据中辨别信息,护卫健康
 
    测序得到了大量的基因密码,但枯燥浩繁的数据并不能直接告诉人们身体健康的信息。于是,生物信息学应运而生——这是专门进行基因数据比对、拼接、丰度和关联性分析、建立计算模型的交叉学科。
 
    生物信息学为基因科技的发展插上了翅膀。通过生物信息学分析,科学家鉴定了许多与高血压、哮喘、类风湿性关节炎、肺癌、前列腺癌等相关的基因位点,一定程度上解释了这些疾病的遗传和发病机制。特别是在某些与基因高度相关的遗传性疾病的鉴别上,比如唐氏综合症、地中海贫血等,取得了传统方法无法比拟的效果。
 
    这些成果也很快进入临床。比如,通过生物信息学分析,分子生物学临床应用专家、香港中文大学卢煜明教授发展了一种无创产前胎儿基因检测方法,可以准确鉴别和度量母亲外周血中的胎儿DNA,既能避免羊膜腔穿刺对妊娠带来的可能损伤,也能及早发现并避免婴儿罹患唐氏综合症等严重遗传性疾病。
 
    通过生物信息学分析,北京大学谢晓亮教授、汤富酬教授与北京大学第三医院乔杰教授合作,利用极体高通量测序结果,能够较为精确地推演出母源基因组信息,成功帮助有遗传疾病的夫妇获得健康宝宝。
 
    而基因检测也能让疾病治疗更精准,比如乳腺癌的治疗。基于乳腺癌基因表达谱,科学家分析将乳腺癌分为管腔上皮A型(Luminal A)、管腔上皮B型(Luminal B)、HER2过表达型(ERBB2+)、基底样型(Basal-like)和正常乳腺样型(Normal breast-like)共5种亚型,每种基因亚型对应一定的发病机制、恶性化程度、化疗反应和预后等。患者通过基因检测确定基因亚型后,即可制定治疗方案——或单纯内分泌治疗,或内分泌治疗联合化疗,或内分泌治疗、化疗及抗HER2治疗联用,这种肿瘤伴随诊断的精准医疗思路提高了肿瘤治疗的靶向性,不花冤枉钱,同时也提高了治愈率。类似非小细胞肺癌患者EGFR基因突变的检测对于其靶向用药也具有重要意义。

树突状细胞启动“经典免疫”调控机理被揭示

    科技日报北京8月22日电 (记者张佳星)免疫系统中,成熟树突状细胞像个“起搏器”,让T淋巴细胞“动起来”,启动经典免疫。《自然—免疫学》杂志22日刊登文章揭示了对树突状细胞“起搏”有调控作用的一种蛋白质分子Siglec-G及其作用机理,这项研究由中国工程院院士、中国医学科学院院长曹雪涛团队完成。
    据介绍,树突状细胞有不成熟和成熟两种状态,前者像人体的“哨卫”,捕获抗原并驱除;成熟后它的捕获能力下降,转而敦促T淋巴细胞启动特异性免疫应答,这种“起搏”功效被称为“抗原提呈”。目前发现树突状细胞分为不同亚群,其中CD8阳性树突状细胞有独特的抗原交叉提呈功能,但其如何发挥作用、如何调控抗原提呈的机理尚不清晰。
    研究中,曹雪涛与浙江大学医学院免疫学研究所博士丁圆圆、第二军医大学医学免疫学国家重点实验室教授郭振红等一起,利用基因芯片筛查方法,分别对CD8阳性和阴性的树突状细胞亚群的分子表达谱进行了比较,发现了一种隶属于唾液酸结合性免疫球蛋白样凝集素(Siglec)家族的蛋白质分子Siglec-G,在阳性细胞中表达低下。进一步研究发现,Siglec-G可以诱导吞噬体pH值降低、导致抗原降解,抑制了CD8阳性树突状细胞表面形成抗原肽复合物,最终导致交叉提呈过程受到抑制,T细胞不能有效激活。
    研究证实了细胞吞噬体内的抗原降解对于树突状细胞“起搏”T细胞免疫十分重要,揭示了Siglec-G发挥调控作用,将指导基于细胞器功能靶向的创新性药物研发,为疫苗研发提供潜在新靶点与研发思路。

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新型催化剂可助推柴油脱硫达到国V标准

  ■最新发现与创新

    科技日报北京5月28日电 (记者李大庆)柴油脱硫又有了新技术。我国科学家研发出一种新型催化剂,在现有生产工艺和设备的基础上,可在温和的操作条件下生产硫含量符合国V标准要求的清洁柴油。目前,该催化剂已在20万吨/年柴油加氢装置上工业试运行成功。

    28日由中科院大连化物所和陕西延长石油集团合作开发的层状多金属柴油超深度脱硫催化剂通过了中国石化工业联合会组织的鉴定。据主要研发者、中科院大连化物所李灿院士介绍,这种催化剂可应用于直馏柴油、直馏柴油与催化柴油混合柴油及催化柴油的超深度脱硫处理,可满足国V,以及未来国Vl柴油的硫指标要求。延长石油20万吨/年柴油加氢装置上的工业试验表明,该催化剂具有超高加氢脱硫催化活性,能够在相对温和的操作条件下达到柴油超深度脱硫的目的。在直馏柴油与催化柴油混合(质量比2∶1)进料条件下,精制柴油产品硫含量低于1毫克/千克,脱硫率≥99.9%。精制柴油产品收率≥99.4%。精制柴油总硫含量、十六烷值和多环芳烃指标优于国V柴油质量标准要求。

    不需更换现有生产设备和工艺,不需提高生产温度和压力,只需把现有加氢脱硫装置催化剂更换为层状多金属硫化物脱硫催化剂,就能够生产优于国V硫含量指标要求的清洁柴油。另外,它还有效地降低了催化剂的制备成本。

    由何鸣元院士领衔的鉴定委员会认为,层状多金属柴油超深度脱硫催化剂拥有自主知识产权,创新性强,属国际领先水平。这项成果能够推动符合国V标准柴油的工业生产,适合我国柴油的超深度脱硫需求,建议加大工业应用推广力度。

近红外光让药物“制导”更快更准 肿瘤可视化靶向治疗

■最新发现与创新

    科技日报讯 (通讯员张华 记者冯国梧)天津大学常津教授团队首次将近红外光控技术应用于基因的选择性表达,研究出一种借助近红外光的选择性照射实现对肿瘤进行靶向治疗的平台技术。研究成果《基于上转换微米棒的选择性光控基因表达》日前发表在国际权威期刊《先进材料》上。

    传统的化疗药物在杀灭肿瘤细胞的同时也会杀伤正常细胞,因此近年来“肿瘤靶向治疗”成为肿瘤治疗领域的研究热点。常津说:“可通过控制近红外光集中照射肿瘤区域,使治疗药物只在近红外光照射的肿瘤区域内发生作用,从而最大程度降低抗癌药物对人体正常组织和细胞产生的副作用。”

    该研究成果是将携带绿色荧光蛋白基因(作为治疗基因和药物模型)的二氧化硅微球载体和光敏分子的一端连接,再将光敏分子的另一端和上转换微米棒连在一起,将该结合体与癌细胞共培养。当近红外光照射癌细胞时,该结合体的上转换微米棒可将近红外光转换成紫外光,紫外光促使光敏分子和上转换微米棒发生断裂,使携带绿色荧光蛋白基因的二氧化硅载体进入到癌细胞。

    当癌细胞内的微环境使绿色荧光蛋白基因(作为治疗基因和药物模型)从二氧化硅上释放,并转录和翻译成能发出绿色荧光的蛋白,就可通过普通的荧光显微镜观测到这一结果。如将此体系中绿色荧光蛋白基因换成荧光纳米材料标记的治疗基因和药物,就可通过荧光共聚焦显微镜动态监测治疗基因和药物在肿瘤细胞的作用过程,实现可视化的靶向治疗。

美发现新强效免疫原可用于设计艾滋病疫苗

     激活B细胞释放HIV广谱中和抗体

      科技日报北京3月25日电 (记者陈丹)开发艾滋病疫苗的策略之一是诱导免疫系统产生抗多种变异艾滋病病毒(HIV)的广谱中和抗体。由美国斯克里普斯研究所、国际艾滋病疫苗行动组织和拉霍亚过敏和免疫学研究所科学家组成的研究团队在25日出版的《科学》杂志上报告说,他们发现大多数人体内都存在一类HIV广谱中和抗体前体B细胞,通过精确设计一种蛋白质作为免疫原,绑定并激活这些B细胞,可让其释放出HIV广谱中和抗体。

    通过研究健康志愿者捐献的血液,研究人员发现了能够产生VRC01类广谱中和抗体的B细胞。VRC01类广谱中和抗体可以识别HIV的抗原决定基(也称表位,是存在于抗原分子表面决定抗原特异性的特殊化学基团),这类抗体虽是从不同个体身上分离出来的,但产生的方式非常相似。有假设认为,不同人体内的VRC01类抗体初始B细胞也很相似。

    论文共同作者、拉霍亚过敏和免疫学研究所教授谢恩·克罗蒂说,疫苗开发者面临的挑战是要确定免疫原能否存在于病毒表面并激活B细胞,他们采用新技术设计的蛋白质具有极强的特异性,可以在100万个细胞中找到特定的B细胞。

    这种纳米级HIV疫苗工程蛋白名为eOD-GT8 60mer,研究团队正计划进行一期临床试验,以测试该蛋白是否安全、能否诱导人体免疫系统产生所需的免疫应答。在此前的小鼠实验中,eOD-GT8 60mer成功地产生了识别和抑制HIV所必要的一些抗体反应。但研究人员认为,如果这种蛋白在人类身上也有同样效果,可能也还需要额外的增强免疫原,才能最终诱导生成可阻断HIV的广谱中和抗体。

    这项新研究也提供了一个方法,可评估设计疫苗所用的其他蛋白质是否可以绑定自己的目标前体B细胞,进而有助于设计更有针对性、更有效的艾滋病疫苗。

总编辑圈点

    面对有些敌人,我们无法做到“刀刀见血”。人类的“抗艾”之路已走了30余年,迄今仍如在漫漫黑夜中前行,其间多少次曙光乍现又多少次重回低谷,甚至现有部分医学界人士对艾滋病疫苗研制已不再存留希望。新研究能否驱散人们在这一领域长期踯躅不前的阴霾,除了等待进一步临床试验来揭晓,还需要我们的一点信念。

英科学家准备"修改"人类胚胎基因

旨在揭开受精卵发育成健康胚胎的基因之谜

      科技日报北京1月17日电 (记者刘园园)据英国《卫报》报道,英国科学家正准备首次对人类胚胎进行基因编辑,他们可能在近期获得英相关管理部门的研究许可。

      在进行研究之前,弗朗西斯·克里克研究所的科研人员必须获得英国人类受精与胚胎管理局和一个专门的伦理委员会的许可。该研究负责人凯西·尼亚肯表示,他们将在获得许可的几个月内展开研究。这将使该团队成为英国第一个、世界上第二个对人类胚胎基因进行修改的团队。

      研究中所使用的胚胎都源于经过试管授精的夫妇对多余胚胎的捐赠。按照英国的法律,这些经过基因编辑的胚胎不得植入女性体内达到怀孕的目的。

     尼亚肯并非使用基因编辑技术来修正试管授精胚胎的缺陷,而是要关掉只生长了一天的人类胚胎的1到4个基因,然后观测其在一周以内对胚胎发育的影响。测试每一个基因的影响需要20到30个胚胎。

      她希望研究基因是如何联合作用来使早期胚胎生长出3种细胞的。第一种细胞是可以形成胎盘并将胚胎连接到子宫的外层细胞。其余两种细胞位于胚胎内部,一种用来形成胎儿生长所需的各种组织,另一种用来形成支持胎儿生长的胎囊。这些细胞中任何一种出现遗传变异都将使胚胎无法继续生存。这一实验可能会揭开受精卵发育成健康胚胎背后的基因之谜。

      尼亚肯所使用的是Crispr-Cas9基因编辑技术,过去5年这项技术在科学界取得了爆炸式的发展,目前已被全世界成百上千个实验室所采用。该领域的顶尖研究者已经召开了一系列会议来为它的使用划定红线。

      尼亚肯在伦敦的新闻发布会上表示,这项研究将提高生育治疗的质量,而且有助于更好地理解生命的第一个阶段。“流产和不孕极为普遍,但是其原因却没有得到很好的理解。”尼亚肯说,“你无法预测这项研究会带来什么,不过我们希望长期而言它会对生育治疗大有益处。”

粗颗粒空气污染物或致心脏病发作

    科技日报北京11月20日电 (记者房琳琳)美国约翰·霍普金斯·布隆伯格公共卫生学院的研究人员发现,大城市内65岁及以上人群心脏病发作率上升与特定空气污染加重相关。研究人员发表在11月《环境与健康展望》刊物上的论文证明,从农业、建筑工程和沙漠风暴中释放出的2.5至10微米直径粗颗粒会直接影响公共健康。长期以来,人们只认为从汽车尾气或者燃煤电厂排放出的更微小颗粒会损伤肺部甚至进入血液。而新研究首次明确了仅比人类头发直径小一些的稍大颗粒对健康的影响。

      首席科研人员、布隆伯格学院生物统计学副教授罗格·D·彭博士说:“我们的研究工作提供了相关证据,粗糙颗粒污染物和健康结果之间有一定联系。”

      彭和他的同事从美国环境保护署(EPA)发布的110个大城市空气监测网络数据中,找到同地区的住院医疗保险数据,时间跨度是1999年到2010年,住院患者覆盖了所有65岁及以上人群,超过637万心血管疾病患者和251万呼吸系统疾病紧急住院的患者被选入样本库。

      研究人员发现,当大颗粒物水平较高时,同一天因心血管疾病住院的人数也会多一些,但呼吸系统疾病与空气中粗颗粒之间的关系并没有直接相关性。值得注意的是,在美国西部地区粗颗粒浓度更高,但在东部地区因心血管而进行紧急治疗的却更多。彭认为,同样尺寸的颗粒并不意味着是同一种物质,可能东部地区的颗粒化学成分毒性更大。

      EPA基于《清洁空气法案》更密切地调节可能来自人为来源的较细颗粒物。政府通过多种机制减少其排放水平,包括更严格的汽车排放标准或者在燃煤电厂中增加污染物回收装置。但在某些地区,粗颗粒却大多来自自然界,可能更难减少排放量。EPA曾提出过针对粗糙颗粒物的严格法规,但始终没有定稿,主要因为拿不到确切的证据。

揭秘令人惊叹的细胞内质网结构

导读] 人类的建筑结构也经常模拟生命的结构,比如螺旋上升的多层车库,层叠而平行连接的楼层、上升的斜梯,可以说是复制了细胞中内质网膜的螺旋结构。事实上,内质网形状可以作为某些疾病中功能异常的指标。
原标题:当生物学遇上几何学

——揭秘令人惊叹的细胞内质网结构

      自然是最伟大的建筑师。人类的建筑结构也经常模拟生命的结构,比如螺旋上升的多层车库,层叠而平行连接的楼层、上升的斜梯,可以说是复制了细胞中内质网膜的螺旋结构。

      内质网(endoplasmic reticulum)是遍布于整个细胞内部的膜状网,连接并围绕着细胞核。最近,美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校(UCSB)一个研究小组,用理论物理学的语言描述了内质网的几何结构。研究结果发表在10月31日的《物理评论快报》上。

细胞中的“停车库”

      大致上,内质网是由或多或少的、有规则的层状结构组成,层与层间隔均匀,彼此相连。这种结构也反映了它的功能:细胞内蛋白质合成的“工作场间”。以往人们以为,相邻的层与层之间是通过“虫洞”相连,也就是简单的管孔。

     去年,科学家才发现这种“虫洞”其实是一种复杂的螺旋结构,并以它的发现命名为“寺崎坡道”(Terasaki ramps)。这些螺旋坡道互相连接,一层层上升。论文第一作者、墨西哥国立自治大学的杰冒·古温说,一开始人们对此很惊讶,因为以往从未在生物膜中看到过这种螺旋几何形状。

      而且不同部分的内质网形状不同,除了类似停车库的平行层,还有管状网络和包围细胞核的球形界面。光滑的内质网膜由管装网构成,这些管装网是膜在“三岔口”的汇合处,这里也是合成脂质(或膜)的地方。新的脂质在光滑内质网中生产出来,在连接处不断积累,最终将连接的管子劈开。

      在粗糙内质网中,平行面或堆叠层由寺崎螺旋坡道连接。在某些情况下,一条坡道是左手螺旋,则另一条是右手螺旋——停车库也是如此构造。“我们提出,堆叠层里的基本建筑构造不是单条螺旋坡道,而是类似‘停车库’的两条坡道,是一对双坡道,彼此形成镜像。”古温说,“这种结构体系能使能耗最小化,能与层状结构结合,而且还很稳定。”

     在物理学中,把内质网各层连接起来的这些螺旋结构,称为“缺口”(defects)。 论文合著者、UCSB卡弗里理论物理学研究所副所长格莱格·哈博指出,这个词在物理学背景中并没有负面含义。“这表示一种特殊结构。内质网层的边缘是高度弯曲的,因为这些层要旋转、折弯,这样就形成了螺旋。”

     弯曲形成了U形结构,就像半个管子。哈博和同事把微分几何原理应用到这种曲面膜上。“应用几何方法我们以特定的方式分离了管网的一部分,得到一个确切的面,”哈博解释说,“设想一下,每个U形边缘都有弯曲的倾向,当你设法把这些U形连在一起时,它们就弯了。这也是彩图所显示的。一个管子可以变成曲面,只要把它从边缘破开,它就可以在空间弯曲。”

利用形状研究功能

    “根据寺崎坡道之间相互作用,我们推测了这种细胞器为何会形成如此特殊的形状。” 哈博说,“一位物理学家可能会说,膜长什么样子并非偶然,而是有原因的。更好地理解形状背后的物理原理,有助于思考其它未解之谜,包括形状与功能之间有什么关系,一旦生了病,出现功能障碍会怎样。”

      附着在膜上的细胞器,如作为蛋白质合成“主站点”的核糖体,密集排列在内质网上,就像汽车密集停泊在车库里。“核糖体之间必须有一定的距离间隔,否则它们无法合成蛋白质。”哈博解释说,“所以,怎样才能在每单位空间聚集尽可能多的核糖体,而又不至于彼此撞在一起?看起来,细胞解决了这个难题,它把内质网折叠成一层一层的,层与层之间几乎平行,这样就能容纳更高密度的核糖体。”

     哈博认为,这项理论成果有助于人们更深入了解细胞的内部形状。跨学科研究也提供了更丰富的语汇和多角度的思考。“我们推测,这种形状与它们的功能有关。事实上,内质网形状可以作为某些疾病中功能异常的指标。”

美用诱导多能干细胞培育出软骨

     据物理学家组织网报道,最近美国杜克大学医学院利用诱导多能干细胞(iPSCs)成功地在小鼠实验中培育出软骨,可用于修复组织、研究软骨损伤和骨关节炎病症等。研究人员认为,iPSCs有望成为病人专用人造软骨组织的来源。相关论文在线发表于10月29日的美国《国家科学院学报》上。

    论文作者、杜克医学院整形外科手术教授法希德·盖拉克介绍说,iPSCs的技术能将成熟干细胞转化,使其具有胚胎干细胞的属性,可以实现无限供给,并能变成任意类型的组织。“我们这次成功让iPSCs发育成没有再生能力的软骨。”

    由于iPSCs功能强大,实验中需要克服一个难题,让其发育成完全一致的软骨细胞,能产生胶原蛋白并维持软骨,同时要剔除iPSCs可能形成的其他类型细胞。为此,研究人员从成年小鼠的成纤维细胞中采集iPSCs,用生长物质处理培养,诱导它们分化为软骨细胞。他们还将软骨细胞特制成能表达绿色荧光蛋白的细胞,一旦iPSCs成功变成了软骨细胞,就会发出绿色荧光,从而很容易将软骨细胞和其他细胞区别开来。特制细胞也能产生胶原蛋白等更多的软骨成分,并表现出天然软骨特有的硬度,这表明它们在修复身体软骨缺陷方面非常有效。

    关节软骨是关节中的一种减震组织,让人们在行走、爬楼梯、跳跃以及日常活动中避免疼痛。但日常磨损和外伤会降低保护效果,还可能发展成骨关节炎。由于关节软骨的修复能力很差,所以骨损伤和骨关节炎也是老年病的主要原因,甚至需要更换关节。

    研究人员表示,下一步将用人类iPSCs来培育软骨。“目前对骨关节炎还没有治愈的方法,也没有遏制软骨耗损的有效疗法。”盖拉克说,“除用于细胞疗法,iPSCs技术还能为病人提供个体专用的细胞和组织模型,筛选治疗骨关节炎的药物等。”(常丽君)

英研究人员利用碳纳米管获得最小全息三维影像

     新华社伦敦9月22日电(记者黄堃)英国剑桥大学的研究人员在新一期学术刊物《高级材料》上发表报告说,他们利用碳纳米管形成迄今最小的全息像素,从而获取高清晰度的全息影像,这一技术未来有望提升全息图像的视觉感受。

    全息影像技术主要指利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像,这种技术曾展现在许多描述未来生活的科幻电影中。

    据报告介绍,研究人员利用只有头发丝七百分之一粗细的碳纳米管传导和散射光线,得到了迄今最小的全息像素。通过把许多碳纳米管排列在一块硅片上,研究人员用这些微小的全息像素拼出了“剑桥”这个英文单词的全息图像。

    研究人员海德尔·巴特说,像素越小,清晰度就越高,用这种技术得到的全息图像可以达到很高的清晰度。此外,这种技术还可以使得全息图像具有更大的视野。

    除了可以提升全息图像的视觉感受外,这种技术还可用于制造高灵敏的全息图像传感器。目标物体在距离、角度,甚至某些成分物质的密度方面发生微小变化,都可以被这种全息图像显示出来。

    不过这项技术的应用还需要克服两个困难:一是碳纳米管的成本较高,研究人员正在尝试用氧化锌等材料来代替碳纳米管;二是这项技术现在还只能显示静态的全息图像,研究人员还在探索如何用它显示动态全息图像。(作者:黄堃)

俄用纳米纤维制成新烫伤药

      新华社莫斯科5月31日电(记者贺颖骏)俄罗斯国立萨拉托夫大学的研究人员利用主要从虾壳中提取的几丁聚糖,制成了可较快治愈皮肤外伤的新材料。

    该校首席医师尼古拉·奥斯特洛夫斯基31日在记者会上表示,这种新材料由纳米纤维构成,它可以制成非常薄、类似于绷带的条状物,通过外敷来治疗烫伤、冻伤等皮肤外伤。

    科研人员还在纤维中加入促进细胞快速再生的药物。试验表明,这种新材料可使伤口愈合的速度提高3倍,且不易留下疤痕。此外,用这种材料制成的绷带在外敷后会逐渐在皮肤表面消融,因此不用取下。目前,这项发明已获得俄相关专利,即将投入批量生产。

    纳米纤维的研发为医学界广泛采用新材料打开了大门。比如,俄科研人员打算利用这项技术制造在火灾中防止吸入一氧化碳的面罩,研发使焦油含量大幅降低的卷烟过滤嘴和一次性使用的医用抗菌床单。

日本专家发现抑郁症发病基因

     据《日刊工业新闻》2012年2月16日报道,日本国立精神神经医疗研究中心功刀浩研究员通过可排解大脑应激物质的P糖蛋白研究,分析日本抑郁患者的遗传基因,发现里面存在一种被称为“ABCB1”的基因,该基因致使P糖蛋白功能下降的DNA发生变异,导致抑郁症发生。掀开该原理,有望找到治疗抑郁症的新方法。
   
    专家对日本631名抑郁症患者和1100名正常人的遗传基因进行解析,许多患者的基因显示,在带有ABCB1的DNA某个特定场所发生了胞嘧啶向胸腺嘧啶的置换。生物体出现应激,血液中释放出一种被称为糖皮质激素的应激物质,本来P糖蛋白具有将侵入大脑的糖皮质激素排出大脑的功能,可一旦带有变异性的ABCB1后,大脑里的糖皮质激素上升,诱发抑郁症的可能性增大。

    功刀浩研究员称,亚洲和欧洲人中,也许一半的人带有同类基因的变异,也就是说许多人存在患抑郁症的风险基因。

 

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