2020年1月Science期刊不得不看的亮点研究

5.

doi:10.1126/science.aax0249

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学、中国西湖大学和荷兰莱顿大学医疗中心的研究人员发现找出一个数字可以帮助他们发现最危险的癌细胞。他们还发现细胞用来制造RNA的基因数量是 是一种可靠地指示细胞发育状况的指标，这一发现可能使得靶向致癌基因更加容易。相关研究结果发表在2020年1月24日的Science期刊上，论文标题为“Single-cell transcriptional diversity is a hallmark of developmental potential”。

这些研究人员发现随着干细胞的分化程度越来越高，它们越来越像成年细胞，它们表达的基因越来越少。在此之前，其他人已注意到这种关联性，并认为这可能是一个有趣的巧合。但是， Newman和他的同事们是首次对公共数据库中的数千项单细胞基因测试进行分类，并且证实这种模式是一致的和可靠的。

Newman和论文共同第一作者Gunsagar Gulati将细胞中表达的基因数量的测量结果与每个基因产生的RNA拷贝数的测量结果相结合，以此作为开发计算机算法CytoTRACE的基础。这种算法旨在确 定细胞的发育程度。

在这篇论文中，这些研究人员描述了使用CytoTRACE查询三阴性乳腺癌的单细胞RNA数据。三阴性乳腺癌较为罕见但更加危险，这是因为这种肿瘤的生长并不依赖于医生们治疗乳腺癌时通常靶 向的生化途径。CytoTRACE不仅可以鉴别癌症干细胞的已知标志物，还可以发现以前认为不重要的标志物。

6.

doi:10.1126/science.aay0524; doi:10.1126/science.aay0524

在一项新的研究中，来自美国达特茅斯盖泽尔医学院和明尼苏达大学等研究机构的研究人员研究了一种调节癌症和自身免疫疾病中免疫反应的重要靶标：VISTA（V-domain Ig suppressor of T-cell activation, T细胞活化V结构域Ig抑制剂）。作为一种调节性分子，VISTA可阻止免疫系统中的T细胞被自身抗原（比如癌细胞中的抗原）激活。这项新的研究描述了VISTA如何控制T细胞反应。相关研究结果发表在2020年1月17日的Science期刊上，论文标题为“VISTA is a checkpoint regulator for na ve T cell quiescence and peripheral tolerance”。论文通讯作者为达特茅斯盖泽尔医学院的Randolph Noelle博士和Chao Cheng博士。

虽然需要强大的免疫反应来帮助保护宿主免受感染，但是免疫系统还必须抑制这些反应的强度，以限制它可能造成的损害。在过去8到10年中，Noelle博士及其研究团队已鉴定出免疫系统用来调节免疫反应的一些分子。虽然这些分子通常发挥有益作用，但是它们也限制了抗肿瘤免疫反应的强度。Noelle团队了解到，关闭这些抑制免疫反应的分子“刹车”可以对癌症进行治疗。VISTA是这些负面调节免疫反应的分子刹车之一。

Noelle说，“我们已经知道，保持免疫系统处于静止状态是一个具有挑战性的过程。VISTA介导免疫系统功能，它的缺失可导致有害的免疫反应产生。但是VISTA可能也是调节癌症和自身免疫疾病中免疫反应的重要靶标。”

VISTA可使免疫系统的T细胞区室保持静止状态，并阻止免疫系统激活自身抗原，比如癌细胞中的抗原。Noelle说：“像其他的负免疫检查点调节剂一样，阻断癌症中的VISTA可能会增强宿主产生肿瘤特异性的保护性免疫反应的能力。”

7.

doi:10.1126/science.aaz5357

我们对细胞中的纳米结构与驱动细胞代谢的数千种蛋白之间的关系的理解主要来自于生物化学、分子生物学和电子显微镜的综合研究，因此在这种关系的细节上具有推测性。关联性超分辨率荧光电子显微镜（correlative super-resolution fluorescence and electron microscopy）有望通过在全局性的细胞超微结构的背景下直接可视化观察特定蛋白在纳米尺度下的关系来阐明这些细节。然而，迄今为止，这种关联性成像涉及在超微结构保存、成像灵敏度、分辨率和/或视野方面的妥协。

在一项新的研究中，来自美国多个研究机构的研究人员开发出一种管线：（i）将荧光标记的体外培养的哺乳动物细胞保存在玻璃冰中；（ii）通过多色三维结构照明（multicolor three-dimensional structured illumination, 3D SIM）和单分子定位显微镜（single-molecule localization microscopy, SMLM）对所选的细胞在10K以下的分辨率下进行整体成像；（iii）通过三维聚焦离子束扫描电子显微镜（3D focused ion beam scanning electron microscopy, FIB-SEM）在4纳米或8纳米的各向同性分辨率下对相同细胞进行成像；（iv）记录所有图像体积至纳米级精度。这种管线可确保精确的超微结构保存，允许对超分辨率和电子显微镜成像方法进行独立优化，并提供有关特定亚细胞成分如何随细胞体积变化的全面视图。相关研究结果发表在2020年1月17日的Science期刊上，论文标题为“Correlative three-dimensional super-resolution and block-face electron microscopy of whole vitreously frozen cells”。