5月Nature杂志重磅级亮点研究成果解读！

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5月Nature杂志重磅级亮点研究成果解读！& h1 V; A5 y) e
1.        干细胞
5 O! A% D8 E+ C2.        炎性肠病
9 O# L0 c' I* ~4 ~0 m3.        髓母细胞瘤, Q  \7 @+ u1 r2 w  s! B6 i
4.        牛磺酸
* e6 ]8 o/ J9 j来源：生物谷原创 2025-05-29 14:18# k: M8 _1 x9 Q& k7 P3 o7 f
时光总是在不经意间匆匆流过，转眼间5月份即将结束，在即将过去的5月里，Nature杂志又有哪些亮点研究值得一读呢？小编对相关亮点文章进行了筛选整理，分享给大家！
5 x5 R. g. W: a4 z& h* ^【1】Nature：科学家成功绘制出人类炎性肠病的全球地图' C$ [2 @# Z! z& W) f0 N
doi：10.1038/s41586-025-08940-0
2 A3 v! G" @' H$ x炎症性肠病（IBD）曾经被认为是一种“西方病”，其主要影响北美、欧洲和大洋洲等工业化地区。然而随着全球化的推进，这种疾病的阴影已经悄然蔓延到世界各地。最近，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Global evolution of inflammatory bowel disease across epidemiological stages”的研究报告中，来自全球炎症性肠病流行病学研究联盟（GIVES-21）的科学家们进行的一项开创性研究揭示了IBD在全球范围内的演变规律，为全球医疗系统应对这一挑战提供了宝贵的参考。
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: d3 V, x3 ~" C$ a. E. R; W3 ~IBD的发病率（每10万人年）和患病率（每10万人年）按十年和地区的划分情况! K+ [# f7 m& g, Q
炎症性肠病（IBD）主要包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），其是一种慢性免疫介导的胃肠道疾病。在过去的一个世纪中，IBD主要被视为西方国家的“专利”，但在21世纪初，这种疾病的发病率在非洲、亚洲和拉丁美洲等新兴工业化地区开始显著上升，与此同时，早期工业化地区的IBD发病率虽然趋于稳定，但患病率仍在稳步增长；这种变化不仅反映了IBD的全球传播趋势，也提示了医疗系统面临的挑战。9 L# ~% U; }* I" Q
GIVES-21研究通过分析来自全球80多个地区、超过500项基于人群的研究数据，覆盖了从1920年到2024年的百年观察期。文章中，研究人员利用这些数据首次识别出IBD发展的四个阶段：即阶段1（出现期）：IBD发病率和患病率均较低，如非洲部分地区目前的情况；阶段2（发病率加速期）：新诊断IBD的病例数迅速增加，如亚洲和拉丁美洲的许多国家；阶段3（患病率累积期）：新病例数增长放缓甚至下降，但患病率仍在增加，因为过去几十年IBD的发病率超过了死亡率；阶段4（患病率平衡期）：预计随着IBD患者群体的老龄化，患病率将趋于平稳，但目前尚未有国家达到这一阶段。
1 Y4 F1 x+ b- g% e; M% p【2】人类的意识来自于哪里？Nature：历时七年之久，科学家探索人类的意识之谜！
9 G6 x% U! x9 t1 V; V  C0 Z: C7 adoi：10.1038/s41586-025-08888-1
% Z4 u6 p/ J$ P5 e意识，这个贯穿人类历史的神秘课题，一直是哲学与科学领域的焦点。我们如何从物理的大脑活动中产生主观体验？为何能感受到色彩的绚烂、音乐的美妙，甚至内心的喜怒哀乐？这些问题困扰了人类数千年。近期，伯明翰大学等机构在Nature杂志上发表的题为 “Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness” 的研究报告，为意识研究领域带来了重大突破。. x7 Q0 R3 E7 {9 z. ~# z6 F  H: M, O
在意识研究领域，整合信息理论（IIT）和全局神经工作空间理论（GNWT）是两大核心理论。IIT 认为，意识源于大脑内部高度整合的信息网络，当信息在大脑中高度连接并作为一个整体时，意识便产生了。而 GNWT 则认为，意识是大脑前额叶皮层的一个 “全局工作空间” 广播信息的结果，当信息被这个工作空间广泛传播时，我们便产生了意识体验。尽管这两种理论都试图解释意识的本质，但它们的假设和预测却大相径庭。
) k1 o* E: z% m, _6 Q9 s% q4 l为了验证这两个理论，研究人员设计了一场史无前例的实验。这场实验不仅需要大量的参与者，还需要多种先进的脑成像技术，以及一个开放、合作的研究环境，从而减少研究中的偏见。这项研究的亮点在于其规模和方法的创新性。文章中，研究人员邀请了 256 名参与者，这是一个在意识研究领域前所未有的样本量。参与者们在实验中观看了各种视觉刺激，而科学家们则通过功能性磁共振成像（fMRI）、脑磁图（MEG）和颅内脑电图（iEEG）三种技术同时记录了他们的大脑活动。这些技术分别从血流、磁场和电活动三个角度捕捉大脑的反应，从而为研究提供了全面的数据支持。. u6 r* s5 Q# v
【3】Nature：海马体中的多巴胺信号或能作为机体情绪决策的“导航仪”0 t, o% `# z, w& T; a+ ?, Y* C
doi：10.1038/s41586-025-08957-5% X1 q- ]/ M; s7 C, X
在当今快节奏的生活中，焦虑和决策困难似乎成了许多人挥之不去的阴影，无论是面对工作中的压力还是日常生活中的选择，我们常常需要在“接近”和“回避”之间做出决策。这种决策过程背后，大脑的海马体和多巴胺系统扮演着关键角色。# N5 u' `" s, r+ y' V
近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Dopamine D1–D2 signalling in hippocampus arbitrates approach and avoidance”的研究报告中，来自西奈山Icahn医学院等机构的科学家们通过研究揭示了海马体中多巴胺D1和D2受体神经元在焦虑情境下的行为调控机制，为理解情绪决策的神经基础提供了新的视角。! R/ u' y2 I! A8 I

8 r! S4 V9 W: f  S) [. a  o2 QvHipp D1和D2细胞的转录表型' B! }# A5 c3 J! e- O4 M. v7 a
海马体不仅是记忆形成的关键区域，还参与情绪调节和决策过程，多巴胺作为一种重要的神经递质，其能调节情绪和动机相关的行为。然而目前对于多巴胺如何在海马体中调节情绪相关的行为，尤其是焦虑情境下的决策，科学家们仍知之甚少。这项研究中，研究人员旨在探索海马体中多巴胺D1和D2受体神经元的功能差异及其在焦虑相关行为中的作用机制。7 e  R1 v+ w5 {" T. L0 M0 A
研究人员以雄性小鼠作为实验对象，利用D1-Cre和D2-Cre转基因小鼠模型，结合荧光标记技术，对海马体中的D1和D2受体神经元进行标记和分析。通过单核RNA测序（snRNA-seq）技术，研究人员详细描绘了这些神经元的转录组特征，并进一步通过钙成像、光遗传学和化学遗传学等技术手段研究了这些神经元在焦虑相关行为中的活动模式和功能作用。0 L8 E- H  X  P6 I
【4】黑科技来袭！Nature：激活溶酶体铁，精准打击癌细胞，铁死亡有望为人类癌症治疗带来新的曙光
& D0 y4 U7 N# r$ Q- E' w; K: B) H7 xdoi：10.1038/s41586-025-08974-4
- a% b, A1 C  _) o在癌症治疗的漫长征途中，科学家们一直在寻找能够精准打击癌细胞的新方法。近年来，“铁死亡”（Ferroptosis）这一概念逐渐成为研究热点。铁死亡是一种由铁催化的脂质过氧化引起的细胞死亡方式，与传统的细胞凋亡和坏死不同，其依赖于细胞内铁的活性。近日，一篇发表在国际顶级杂志Nature上题为 “Activation of lysosomal iron triggers ferroptosis in cancer” 的研究报告中，来自法国科学研究中心（CNRS）等机构的科学家们通过研究探讨了铁死亡在癌症治疗中的潜力，特别是通过激活溶酶体铁来诱导癌细胞铁死亡的创新策略，为癌症治疗带来了新的曙光。
3 |: m5 H- b  f' G  ^! Z+ U癌症是全球范围内的重大健康挑战，传统治疗方法如手术、化疗和放疗虽然在一定程度上有效，但往往伴随着严重的副作用和耐药性问题。近年来科学家们发现，癌细胞在某些状态下会表现出对铁死亡的敏感性，这就为开发新的癌症治疗策略提供了可能。8 H' {% V  I* J8 k) G# O: Y4 m+ E
在这项研究中，研究人员设计并合成了一种能够靶向溶酶体铁的小分子药物 fentomycin，并验证了其在体内外的抗肿瘤效果。研究人员采用的实验对象包括多种人类和小鼠癌细胞系，如 HT-1080 纤维肉瘤细胞、MDA-MB-231 乳腺癌细胞、4T1 三阴性乳腺癌细胞等，以及从患者体内分离的原发性肿瘤细胞和肿瘤组织。实验过程中，研究人员首先利用荧光标记技术观察了 fentomycin 在细胞内的分布情况，结果发现，其能特异性地积累在溶酶体中并与溶酶体内的铁发生相互作用从而激活铁的活性，并能引发脂质过氧化和细胞铁死亡。
  ^8 v5 ]0 b) [9 M# I" I【5】Nature：学习并不仅仅是重复，科学家揭秘大脑如何“重新布线”从而掌握新技能？
: s( _0 Q6 }+ z  kdoi：10.1038/s41586-025-08962-89 N, x4 }9 x+ A' g' s& q
在当今快节奏的生活中，学习新技能似乎是一项永无止境的任务，无论是掌握一门新语言、学会弹奏一种乐器，还是从脑部损伤中恢复，我们都在不断地挑战大脑的可塑性，然而大脑是如何在学习过程中“重新布线”的呢？近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Motor learning refines thalamic influence on motor cortex”的研究报告中，来自加州大学圣地亚哥分校等机构的科学家们通过研究揭示了大脑在学习过程中如何通过精确的神经回路重塑来掌握新技能。
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丘脑对初级运动皮层（M1）的输入优先编码专家的习得性运动
$ D# W# z, h- h# R4 K: O' E长期以来，神经科学家们一直将大脑的初级运动皮层（M1）视为学习复杂运动技能的关键区域，M1位于大脑前额叶区域，其负责发送与运动相关的信号。近年来，位于大脑中心的运动丘脑也被认为在运动学习中对M1产生影响，然而尽管这些区域的重要性已被广泛认可，但学习过程的具体机制（即大脑如何在学习过程中调整这些区域之间的互动）一直以来都是个谜，这主要是因为监测大脑不同区域细胞之间的复杂互动极具挑战性。. [# Q8 ?7 U$ C0 P& E# q
在这项开创性的研究中，研究人员首次详细描述了小鼠在学习过程中的大脑重塑机制，他们利用包括高分辨率成像和一种新颖数据分析方法等多种先进的神经生物学技术揭示了丘脑皮层通路（连接丘脑和皮层的神经通路）在学习过程中的关键作用。研究结果表明，学习不仅仅是调整神经元的活动水平，其还能通过精确的神经回路重塑来优化丘脑和皮层之间的通信。( R' S9 _* {2 ~
【6】Nature：揭秘儿童脑癌发生的“种子”，科学家发现髓母细胞瘤的起源与早期发展" p* [/ e( p3 M
doi：10.1038/s41586-025-08973-5
; x( F; Q  G# K. c/ C$ Z; _在儿童和青少年的中枢神经系统恶性肿瘤中，髓母细胞瘤（Medulloblastoma）是最为常见的一种，这种肿瘤通常发生在小脑区域，小脑负责协调运动等功能。髓母细胞瘤生长迅速，常常侵入周围组织并可能形成转移灶，这种肿瘤的多样性使得找到合适的治疗方法变得尤为困难。( c5 p$ \& l% d5 R( W1 x
近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Oncogene aberrations drive medulloblastoma progression， not initiation”的研究报告中，来自德国海德堡儿童癌症中心等机构的科学家们通过单细胞分析技术深入探究了髓母细胞瘤中最凶险的亚群—3型和4型髓母细胞瘤的起源和发展时间。  r1 m: f1 i' C) X" B6 n% C
研究者Konstantin Okonechnikov解释道，我们对众多髓母细胞瘤患儿的肿瘤样本中的数千个单细胞进行了基因特征分析，这种技术使我们能获得肿瘤内部基因构成的高分辨率图像从而相对准确地重建其发展历史。文章中，我们发现，肿瘤内部存在着“早期”和“晚期”的基因变化，通过分析这些基因变化在不同肿瘤细胞克隆中的分布，我们就能重建肿瘤的发展过程。& ^9 [4 j2 ~% l$ R  t
研究结果表明，3型和4型髓母细胞瘤很可能在胎儿期的第一孕期到婴儿出生后的第一年之间开始发展。这些肿瘤的起源是小脑中一种高度特化的神经细胞的前体细胞—单极刷细胞（unipolar brush cells），这些细胞同样在胎儿期的第一孕期到婴儿出生后的第一年之间发育。研究人员推测，这些细胞中最初可能偶然发生了整个染色体或染色体臂的大规模重排，即细胞丢失或获得某些染色体。研究者认为，某些染色体的早期丢失或获得是肿瘤发展的第一步，而且这些变化可能发生在临床症状出现的许多年前。
1 r; L0 q9 u, t& I" x- l' `【7】Nature：科学家发现关键的神经回路，有望解锁大脑中的“情绪推理”中心7 a4 w  A& l: Y: W- @! D; O1 K4 `
doi：10.1038/s41586-025-09001-2
* s; V' h, E4 S5 ^- E- O6 }) Q在探索人类情感的复杂世界中，科学家们一直在努力解开大脑如何处理和学习情绪的谜团。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Prefrontal encoding of an internal model for emotional inference”的研究报告中，来自日本理化学研究所（RIKEN）脑科学中心的科学家们通过研究在大鼠大脑发现了一个关键的神经回路，这一回路使得通过推理学习情绪成为可能；文章中，研究人员首次揭示了大脑如何编码类似人类的情绪内部模型。
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消亡或能选择性地逆转了dmPFC对推断的厌恶线索的表征# R% }" W: e3 G( g0 B+ h) }
想象一下，一个孩子经常看到一只黄蜂在家附近的树林中的巢穴进进出出，有一天，孩子第一次被黄蜂蜇伤，这种可怕的体验不仅改变了其对黄蜂的情绪反应，也改变了对巢穴本身的情绪反应，从此即使没有黄蜂在场，看到巢穴也会让孩子感到焦虑，变得警惕和谨慎。在这个场景中，孩子的大脑建立了一个内部模型，其会将负面体验与巢穴的视觉表征联系起来，即使巢穴在恐惧事件发生时并不在场。
& }! s  r; X; j" S" C这种通过推理来学习情绪的能力，是人类高级情感处理的一个重要特征，这项研究正是为了理解这种高级情感处理背后的神经机制，研究人员通过在动物模型中模拟类似的情境发现大鼠也能通过推理学习情绪。为了研究这种高级情感处理，研究人员设计了一个实验，即让大鼠学习一个中性的声音和图像之间的关联，然后让其在看到图像时经历不愉快的体验，这一过程称为厌恶条件反射；第二天，他们测试大鼠是否能通过听到声音就推断出可能会发生不愉快的事情，结果表明，大鼠确实会在听到声音时表现出恐惧，这就表明，其或许也能通过推理学习情绪。
& T& c* c+ [8 T% u【8】白血病治疗新曙光！Nature：科学家发现牛磺酸有望成为白血病治疗的新靶点, o9 {% O# P$ }- A7 R
doi：10.1038/s41586-025-09018-7; v/ M% }, u$ m& B& r. r; @" [- F
在癌症研究领域，白血病一直是科学家们关注的焦点之一，白血病是一种起源于骨髓的恶性血液疾病，以其复杂性和治疗难度而闻名。近年来，随着对白血病微环境研究的不断深入，科学家们逐渐揭开了其背后的秘密。  _$ _6 ?, @  J  E
近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Taurine from tumour niche drives glycolysis to promote leukaemogenesis”的研究报告中，来自罗切斯特大学医学中心等机构的科学家们通过研究发现了一种名为牛磺酸（Taurine）的非必需氨基酸或在白血病的发生和发展中扮演着关键角色。, J6 R, v- P& q6 y# @
白血病是一种高度异质性的血液系统恶性肿瘤，其发病机制复杂，涉及多种基因突变和微环境因素。近年来，科学家们逐渐认识到肿瘤微环境（TME）在癌症发生、发展和免疫逃逸中的重要作用。然而尽管在实体瘤中已有大量研究，但在白血病中，尤其是骨髓微环境中的动态变化及其对白血病干细胞（LSCs）的影响仍不清楚。
3 Y2 V; K5 |. v! T9 x! O* ?在这项开创性的研究中，研究者Jeevisha Bajaj博士等人通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术详细描绘了骨髓微环境在白血病进展过程中的动态变化。他们发现，牛磺酸的合成主要发生在骨髓微环境中的成骨系细胞中，并且随着白血病的进展，这些细胞中的牛磺酸合成显著增加。进一步的研究表明，牛磺酸通过其转运蛋白TAUT（由SLC6A6基因编码）进入白血病细胞从而促进白血病干细胞的生长和存活。
2 @5 G7 g7 e0 z1 m2 Q. M; i5 L1 _【9】半胱氨酸限制，一周内让体重能下降30%？！Nature：科学家揭秘机体氨基酸缺失引发的极速减肥效应& H5 V! I' }6 b  |/ g7 ]
doi：10.1038/s41586-025-08996-y
, y5 T/ K& N/ [$ j在当今社会，减肥已经成为了一个全球性的热门话题。从健身达人到忙碌的上班族，人们都在寻找一种快速而有效的减肥方法。然而，减肥之路往往充满了挑战和困惑。近日，一项发表在国际顶级科学期刊Nature上的研究，为减肥领域带来了新的曙光。这项研究题为“Unravelling cysteine-deficiency-associated rapid weight loss”，由纽约大学格罗斯曼医学院等机构的科学家们完成，揭示了限制特定氨基酸——半胱氨酸的摄入，竟然能在短短一周内让小鼠体重下降30%的奥秘。
# z; w( j+ l9 a. n研究人员首先对小鼠进行了基因改造，使其无法合成半胱氨酸，同时喂食不含半胱氨酸的饮食。实验结果显示，这些小鼠的体重在短短一周内减少了30%。为了探究这一现象背后的机制，研究人员对小鼠的代谢过程进行了深入分析。
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半胱氨酸的缺乏会导致机体体重迅速下降
) N. b3 V5 a+ C- W他们发现，半胱氨酸的缺失会扰乱细胞将食物转化为能量的正常代谢途径。具体来说，半胱氨酸的缺乏会导致一种名为辅酶A（CoA）的小分子水平下降。CoA在细胞的能量代谢中扮演着关键角色，参与超过100种中间代谢反应。当CoA水平降低时，细胞将碳水化合物和脂肪转化为能量的效率会大幅下降。这导致糖代谢中间产物（如丙酮酸、草酰乙酸、柠檬酸和α-酮戊二酸）无法被有效利用，而是通过尿液排出体外。为了满足能量需求，机体便开始大量消耗储存的脂肪。
' `1 M9 a6 f7 N; Y% }8 o  {【10】Nature：科学家揭秘机体血液系统的“老年危机”——干细胞的“内卷”与“失衡”！4 O, _) m& c" U6 U
doi：10.1038/s41586-025-09041-89 Q7 A" B4 S8 n$ ]9 y4 T; y2 j
在当今社会，尽管科技在不断飞速发展，但人们对健康和长寿的追求从未停止，然而尽管我们能通过各种手段延缓衰老的外在表现，但机体内部的细胞却在悄然经历着一场“老年危机”。8 ]9 h$ U& A7 h, k
近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Clonal tracing with somatic epimutations reveals dynamics of blood ageing”的研究报告中，来自德国癌症研究中心等机构的科学家们通过研究发现，随着机体年龄的增长，我们的血液系统会发生根本性的变化，这种变化不仅影响着我们的健康，还可能成为衰老过程中一个关键的“定时炸弹”。
. Y/ b* Q, O/ |8 Z2 {# b2 _研究者表示，在人类和小鼠的血液系统中，随着年龄的增长，机体中原本丰富多样的血液干细胞逐渐被少数几个“强势”的干细胞“克隆”所取代，这些克隆细胞在竞争中会脱颖而出并开始主导血液的生产，这种变化在50岁时开始变得明显，到了60岁几乎成为普遍现象。这些“强势”克隆细胞有一个显著的特点，即其更倾向于产生髓系细胞，而这是一种与慢性炎症相关的免疫细胞，这种偏好可能会导致所谓的“炎症衰老”（inflammaging），即随着年龄增长而出现的持续性慢性炎症，这种炎症会削弱我们的免疫系统从而使我们更容易受到疾病的侵袭。（生物谷Bioon.com）5 P( K. b: }8 g& Q* {
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