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Cell创刊于1976年,现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一,并陆续发行了十几种姊妹刊,在各自专业领域里均占据着举足轻重的地位。Cell以发表具有重要意义的原创性科研报告为主,许多生命科学领域最重要的发现都发表在Cell上。本月《Cell》前十名下载论文为:. Q$ h# U+ V7 m$ w
1. Pluripotency Factors in Embryonic Stem Cells Regulate Differentiation into Germ Layers
' t- |( T: k( H6 H' r2 tMatt Thomson, Siyuan John Liu, Ling-Nan Zou, Zack Smith, Alexander Meissner, Sharad Ramanathan
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这篇文章描述了小鼠胚胎干细胞如何失去多能性,以及如何在胚层分化方向之间选择,这篇文章即公布后未到一周就登上了本月最受关注的十项研究成果。5 T2 T( ]2 p0 C6 V, t, L
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受精卵经过卵裂被分割成很多小细胞,这些由小细胞组成的中空球形体称为囊胚。囊胚细胞迁移、转变形成原肠胚,由三层细胞层构成:外胚层(ectoderm)、中胚层(mesoderm)、内胚层(endoderm)。细胞首次在囊胚期胚胎的原始外胚层细胞中形成的多能状态,在随后的发育中会失去。目前科学家们并不清楚这种多能性向分化细胞状态的转变过程中的转录调控机制,
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在这篇文章中,研究人员分析了小鼠胚胎干细胞ESCs如何失去这种多能性,以及如何在各胚层之间进行选择的。他们通过解析维持多能性的转录循环动力学,从中发现Oct4和Sox2这两种蛋白能维持ESCs的特性,并调控胚层的选择。8 {; N$ f/ \( a4 h- l
0 j# u* A' V9 o, b7 eOct4是一种重要的干细胞调控蛋白,之前的研究曾发现这种蛋白能与基因中的转录因子结合,使干细胞保持其多能性,Oct4可以有不同的作用机制,在和转录因子结合期间,一些小分子的结合会导致蛋白的化学变化。单也有研究人员提出Oct4并不具有调控成体干细胞的功能。而SOX2蛋白也是干细胞研究中广泛关注的一种转录因子,是保持未分化胚胎干细胞自我更新的重要调节因素。: G7 q4 `9 S9 b& |8 P# c
2 d7 B" o% i/ w研究人员发现Oct4能抑制神经外胚层分化,促进mesendodermal分化,同时Sox2能抑制mesendodermal分化,而促进神经外胚层分化。生物机体发出不断的发出不同的信号,调节Oct4和Sox2蛋白的表达水平,改变它们在基因组中结合方式,从而来控制分化的方向。
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% d) U+ s$ r- }; w1 J) S这些研究结果为胚胎干细胞分化调控提出了一种新的观点,有助于科学家们更深入的了解祖细胞中调控细胞命名的转录因子网络。. `4 C9 i# |6 S- N6 R
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% n( y; v6 S: [2. In Vivo Clonal Analysis Reveals Self-Renewing and Multipotent Adult Neural Stem Cell Characteristics( \9 o& x- I* J0 e$ ~
Michael A. Bonaguidi, Michael A. Wheeler, Jason S. Shapiro, Ryan P. Stadel, Gerald J. Sun, Guo-li Ming, Hongjun Song
# H5 O& b6 O' b5 W神经细胞和神经胶质瘤细胞在成年哺乳动物大脑中的不同区域发育形成,目前围绕这一方面有一个基础问题未得到解决,这就是细胞发育是来源于不同系的祖细胞,还是来源于自我更新,具有多能性的神经干细胞。+ n3 B8 {- A! H# E& c
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在这篇文章中,研究人员发展了一个遗传标记新方法,可以帮助追踪成体小鼠海马齿状回(dentate gyrus)中的单个静态的,能表达巢蛋白的放射状胶质细胞样细胞(radial glia-like,RGL)前体。这种克隆分析方法能识别出RGL活化多个模式,包括对称的,和不对称的自我更新。
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3 Q5 ]4 z3 R' Y# D5 B研究人员发现体内长时程谱系追踪能揭示包括RGL(s),神经元和星形胶质细胞在内的克隆比例,分析来自自我更新和多谱系分化的个体RGLs的情况。这些研究结果都表明RGLs是自我更新,多能性神经干细胞,这一研究也为了解成人神经干细胞提供了重要资料。
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- g4 J1 }- v5 ^' H& x% C, E3. Residual Embryonic Cells as Precursors of a Barrett's-like Metaplasia
7 t0 e. Y% |" z6 r8 Q) tXia Wang, Hong Ouyang, Yusuke Yamamoto, Pooja Ashok Kumar, Tay Seok Wei, Rania Dagher, Matthew Vincent, Xin Lu, Andrew M. Bellizzi, Khek Yu Ho et al.
6 A8 [: f% O* R, _ a《Cell》发表的这篇哈佛大学细胞生物学教授的论文,从新的角度探索了致死性肿瘤起源,与(几十年来由癌症研究所形成的)肿瘤源自细胞遗传学改变这一经典观念不同,研究者发现发育早期遗留的少许胚胎细胞在一定条件下会被快速诱导为肿瘤前体细胞;这一非同寻常的机制对治疗致死性肿瘤有非同寻常的意义:为单克隆抗体与小分子抑制剂双双提供了关键靶标!
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0 Y- T F/ A5 t: V' l4 y4. Hallmarks of Cancer: The Next Generation. |. M! K) Z. r7 y; L# X E8 r
Douglas Hanahan, Robert A. Weinberg % w1 Z; ]# a7 k1 O# ^5 \ O7 O) ^2 {: U
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这是一篇经典的介绍癌症特征的文章,作者是Robert A.Weinberg,这位著名的科学家是美国科学院院士,世界着名的Whitehead研究所创始人之一,他曾发现了第一个人类癌基因Ras和第一个抑癌基因Rb,他的一系列杰出研究工作已经成为肿瘤研究领域乃至整个医学生物学领域的重要里程碑。. _* m% D, |8 ]+ L
( G/ R7 c7 r: F! @从事肿瘤学研究的学者可能都读过他的一篇文章:The Hallmarks of Cancer,这篇综述性文章介绍了肿瘤细胞的六大基本特征,被称为肿瘤学研究的经典论文,到目前为止,这篇论文已经被引用了上万次。1 k% |5 r( X: d$ L7 \$ D
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3月新出版的Cell杂志上,Weinberg教授又发表了一篇升级版综述:Hallmarks of Cancer: The Next Generation,这篇同样也是与Douglas Hanahan合作的论文长达29页,简述了最近10年肿瘤学中的热点和进展,包括细胞自噬、肿瘤干细胞、肿瘤微环境等等,并且将原有的肿瘤细胞六大特征扩增到了十个,这十个特征分别是:
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$ W1 ^' u( e+ _3 T/ h6 E4 _- v自给自足生长信号(Self-Sufficiency in Growth Signals);抗生长信号的不敏感(Insensitivity to Antigrowth Signals);抵抗细胞死亡(Resisting Cell Death);潜力无限的复制能力(Limitless Replicative Potential);持续的血管生成(Sustained Angiogenesis);组织浸润和转移(Tissue Invasion and Metastasis);避免免疫摧毁(Avoiding Immune Destruction);促进肿瘤的炎症(Tumor Promotion Inflammation); 细胞能量异常(Deregulating Cellular Energetics);基因组不稳定和突变(Genome Instability and Mutation)。: x" A9 ?% H9 u( m
5. Life at the Leading Edge
; r* J8 Z8 f# l/ M9 Y4 }$ jAnne J. Ridley
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. a2 n7 o5 O1 B1 v; X0 b6. Inheritance of Stress-Induced, ATF-2-Dependent Epigenetic Change
4 w& ]% r- S5 a/ k. g+ x, v7 ZKi-Hyeon Seong, Dong Li, Hideyuki Shimizu, Ryoichi Nakamura, Shunsuke Ishii+ B. J. ~) D' U
这项研究表明当果蝇处于胁迫条件下,一种转录因子从紧紧地结合到称作异染色质(heterochromatin)的DNA缠绕区域上释放出来,从而允许这些缠绕区域解开而能进行复制。
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; M" a5 f4 P( X- g! G7. Coordinated Activation of Wnt in Epithelial and Melanocyte Stem Cells Initiates Pigmented Hair Regeneration
! T! N1 J6 |/ G. \4 F KPiul Rabbani, Makoto Takeo, WeiChin Chou, Peggy Myung, Marcus Bosenberg, Lynda Chin, M. Mark Taketo, Mayumi Ito
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来自纽约大学医学院,耶鲁大学医学院等处的研究人员发现毛囊干细胞和黑素干细胞(melanocyte)通过一个著名的信号通路:Wnt信号通路来共同控制头发的颜色和头发的生长,这说明通过调控Wnt信号途径,也许能揭开白发形成过程之谜,并且有助于黑色素瘤的研究。6 O2 v' J0 m \0 f5 P
在几十年以前,研究就已经发现头发的毛囊干细胞和色素细胞通过协同作用来控制头发的颜色,但其深层次的原因并不明确。
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在这篇文章中,研究人员通过小鼠实验,检测Wnt信号通路如何使毛囊和黑素干细胞协同活动,进而生成有色头发。他们发现Wnt信号通路在两种干细胞系协调和头发色素的产生过程中发挥了关键作用,并且黑素干细胞Wnt信号通路的失活可导致脱色素,头发即呈现出灰色。他们同时还发现头发毛囊干细胞中的异常Wnt信号会阻止头发的再生。. K7 q) [2 T& t5 i. h: `' H! a9 y6 T
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黑素干细胞能产生黑色素,从而使皮肤和头发呈现黑色或深色。当Wnt蛋白结合在黑素细胞的时候,就会激活黑素细胞加速分裂。黑素干细胞可自我置换并分化。分化后的细胞继续产生黑色素,并注入头发之中。这些子细胞产生黑色素的多少,取决于一个人的基因,因而人的头发会有浅黑、金发、红发等多种颜色。2 @, K; R7 {8 o `9 r- T+ n
) \) e" R8 Y3 [5 N2 ^2 }随着人体衰老进程的加速,黑素干细胞无法保全,发生细胞凋亡或者失去应有的功能,因而才会导致头发逐渐变成灰白、白色或银色。这个过程中,Wnt信号蛋白质可能是问题的关键。2 ?* i. D5 g% y5 P+ U
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除此之外,研究人员还揭示了为什么压力和惊吓会加速头发变白的原因,他们分析了两种可能,一种可能是Wnt信号蛋白与压力导致的化学反应过程相互作用,另一种可能是,压力导致的化学反应过程直接影响到黑素细胞功能失常。
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无论如何,这项研究都说明了Wnt信号通路很可能是调控黑素干细胞的关键途径,也为也许能揭开白发形成过程之谜,并且有助于黑色素瘤的研究。4 `& L( u+ E! H( j; x7 N( ]% ~7 E
8. Kynurenine 3-Monooxygenase Inhibition in Blood Ameliorates Neurodegeneration
, k2 j' J# _; h! @1 nDaniel Zwilling, Shao-Yi Huang, Korrapati V. Sathyasaikumar, Francesca M. Notarangelo, Paolo Guidetti, Hui-Qiu Wu, Jason Lee, Jennifer Truong, Yaisa Andrews-Zwilling, Eric W. Hsieh et al.
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8 C# V5 t! o0 _# P. Y$ X9. Chromatin Connections to Pluripotency and Cellular Reprogramming
. ~* p: T3 B/ O3 U B2 XStuart H. Orkin, Konrad Hochedlinger/ K0 J8 n& H3 I c
文章主要描述了染色体与多能性,细胞重编程之间的联系。作者概括了维持多能性的转录网络和高关联蛋白,解析了它们与影响染色体结构和功能的因素如何相互作用的。1 G0 t7 j3 T2 j
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10. Strategies for Homeostatic Stem Cell Self-Renewal in Adult Tissues8 v5 d5 r9 e1 \. w6 A r
Benjamin D. Simons, Hans Clevers / u0 [( N6 g2 I
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