近红外光动态调控酶的活性

酶在生命活动中发挥了至关重要的作用。如何精确调控酶的催化活性对研究复杂的生物学过程具有重要的意义。近年来,利用外源刺激包括光、磁、声波等调控酶活性的研究大量报道。其中,光作为调控手段可以在时间、空间维度上对酶的活性进行调控,因而备受关注。然而,现有的构建光敏感酶的技术过于复杂,且多采用紫外光或者可见光作为光源,不仅组织穿透能力差,而且易对生物体产生光毒性。针对这一现状,华东师范大学生命科学学院的程义云教授开发了一种通过近红外光动态调节酶催化活性的技术。研究者在酶分子的内部引入光热转换元件,借助脉冲近红外光实现了对酶分子的局部加热和酶活性的动态调控(图1)。更为重要的时,红外光照射不会引起酶溶液的系统升温。该技术有望为研究细胞内的复杂酶催化过程提供强有力的工具。研究成果发表在国际著名学术期刊《德国应用化学》上。图1. 近红外光照射酶内部的铂纳米颗粒产生光热效应进而提高酶的催化活性该研究利用简单的化学方法在淀粉酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、蛋白酶等分子内合成了1-2纳米的超小铂纳米颗粒,并利用铂纳米颗粒高效的光热转换性能实现了酶分子局部温度的升高,从而实现对酶催化活性的调控。这项技术可以在不引起宏观体系温度升高的情况下,实现对酶的催化活性进行快速、反复的调节(图2,图3)。更重要的是,这项技术具有普适性,可应用于多种酶分子,在光控催化、治疗等领域具有重要的应用价值。论文的通讯作者为程义云教授,第一作者为华东师范大学生命科学学院的博士研究生王长平以及张强副教授。图2. 光敏感淀粉酶的表征以及红外光动态调控淀粉酶的催化活性图3. 红外光照射局部增强淀粉酶的催化活性产生的显色反应差异该论文作者为:Changping Wang, Qiang Zhang, Xinyu Wang, Hong Chang, Sanjun Zhang, Yuankai Tang, Jianhua Xu, Ruijuan Qi, Yiyun Cheng原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Dynamic Modulation of Enzyme Activity by Near-Infrared LightAngew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201700968

全新微蛋白结构设计出炉

来自英国布里斯托大学的研究团队在22日出版的《自然·化学生物》杂志发表论文称,他们设计出一种比天然蛋白小很多的微蛋白,借此可以对蛋白质形成折叠结构并保持稳定的分子作用力“一探究竟”,为设计生物医药所需的微小蛋白和微小分子等基本结构开辟了全新路径。天然蛋白质具有一系列至关重要的生物功能,比如帮助植物将光能转换成糖分,帮助人类将氧气从肺部运往肌肉,帮助糖类与氧气结合以提供肌肉正常活动所需的能量等。为执行这些任务,蛋白质必须折叠成特定的3D结构,即氨基酸按照一定序列形成肽链,再将肽链中疏水性残基包裹进分子内部,折叠成具有活性的3D结构。但经过数十年的努力,科学家们仍没有详细理解蛋白质折叠的过程,以及蛋白质结构如此稳定的背后机制。现在,布里斯托团队的最新研究有望解决这一难题。他们让两种蛋白质结构——α螺旋和聚脯氨酸Ⅱ螺旋结合,形成“PPα”微蛋白。接着,他们将这一微蛋白进行“拆解”发现,两种螺旋结构相互缠绕后,其内氨基酸能通过“纽扣作用”紧密结合在一起。研究团队用非天然氨基酸取代“PPα”内部分氨基酸后还发现,除了疏水性作用外,微蛋白保持结构稳定还与CH-π作用息息相关,即一种螺旋的CH基团与另一种螺旋内的芳环基团之间存在相互作用。他们也在数千种天然蛋白质结构中发现了这种CH-π作用,这意味着,CH-π作用为开发新药提供了新的潜在靶点。领导该研究的艾米力·贝克博士认为,他们的新研究不仅对蛋白质折叠和稳定的基础性研究意义重大,还能指导科学家设计改造出全新的蛋白质和药物分子,为生物技术和生物医药应用开辟前所未有的研究路径。http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-05/24/content_369969.htm?div=-1http://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/full/nchembio.2380.html

H2O2响应的脂质体纳米探针用于光声的炎症成像和肿瘤治疗

过氧化氢(H2O2)在调节多种生理过程包括细胞生长、免疫应答和衰老中发挥着重要作用。H2O2产生的不平衡与多种疾病包括癌症、糖尿病、炎症、心血管和神经变性疾病密切相关。因此,准确和灵敏地检测H2O2不仅可以将其用于疾病诊断,而且有利于更好地理解疾病机制,具有显著的临床价值。然而,由于在生理环境中H2O2的浓度相对较低(低于50 μM),临床上基于H2O2的体内成像仍然是一项具有挑战性的任务。此前已有许多课题组对检测H2O2的荧光探针和生物发光探针进行研究,但这些基于荧光或生物发光成像进行体内H2O2的检测技术往往受到光的组织穿透深度(特别是可见光)的限制,无法实现深层组织中H2O2的准确检测。因此,设计新型的纳米探针以实现高特异性和灵敏度的深部组织与器官中H2O2的精确成像显得十分重要。光声成像是一类通过检测光吸收产生的声效应成像方式,与传统光学成像相比具有大幅度提高的成像组织穿透深度,深度可达数厘米。苏州大学刘庄教授(点击查看介绍)课题组设计了一个基于脂质体的纳米探针,实现了H2O2高特异性和高灵敏度的体内光声成像检测。他们将辣根过氧化物酶(HRP)及其底物2,2'-偶氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)同时装载到脂质体中,获得用于体内H2O2检测的Lipo@HRP&ABTS纳米探针。在H2O2的存在下,无色ABTS将被HRP催化氧化成在近红外区(NIR)具有强吸收的氧化物形式,以利于H2O2的光声成像检测,灵敏度可以达到低于1 μM的浓度。利用H2O2探针Lipo@HRP&ABTS,他们可以准确地检测出由脂多糖或细菌感染诱导炎症产生的过程。将该纳米探针通过尾静脉注射到小鼠体内,利用与肿瘤细胞产生的H2O2之间的反应,可以实现皮下小肿瘤(小于2 mm)以及原位脑胶质瘤的光声成像。有趣的是,局部注射Lipo@HRP&ABTS后,基于H2O2含量上的差异可以进一步通过光声成像区分转移性淋巴结与非转移性淋巴结,有望实现肿瘤手术中对淋巴结清扫的精准导航。此外,他们利用Lipo@HRP&ABTS对H2O2依赖的近红外吸光度,还实现了肿瘤特异性光热治疗。这项工作开发的H2O2敏感的光学纳米探针,有望在炎症的光声成像检测及肿瘤的精准诊疗中发挥潜在的应用。该论文已在线发表于PNAS 上,论文第一作者为刘庄教授课题组的陈倩博士,项目得到了自然科学基金委和科技部纳米技术重大专项的支持。该论文作者为:Qian Chen, Chao Liang, Xiaoqi Sun, Jiawen Chen, Zhijuan Yang, He Zhao, Liangzhu Feng and Zhuang Liu原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):H2O2-responsive liposomal nanoprobe for photoacoustic inflammation imaging and tumor theranostics via in vivo chromogenic assayPNAS, 2017, DOI: 10.1073/pnas.1701976114导师介绍刘庄http://www.x-mol.com/university/faculty/18393

基于铁氧化物的纳米颗粒,肿瘤特异性释放单线态氧

活性氧(ROS)诱导的细胞凋亡已广泛应用于癌症的治疗。尽管光动力治疗(PDT)受益于活性氧生成的空间-时间控制,但其对光、光敏剂和氧气的精细匹配需求极大地阻碍了PDT作为癌症治疗选择的首选。美国国立卫生研究院的陈小元教授(点击查看介绍)课题组与厦门大学的聂立铭教授(点击查看介绍)课题组合作,开发了一种基于铁氧化物的肿瘤特异性酸性pH可控释放单线态氧的纳米颗粒。酸性条件下,铁氧化物颗粒(IO-LAHP)释放的铁(II)离子与纳米颗粒表面的亚油酸氢过氧化物(LAHP)之间发生类Fenton反应,实现了基于ROS介导机制的肿瘤特异性治疗。体外细胞实验表明IO-LAHP NPs可有效地提高肿瘤细胞内的ROS水平,进而诱发凋亡性癌细胞;体内小鼠肿瘤模型实验进一步证实了该纳米颗粒对小鼠肿瘤的生长有明显的抑制作用。这项研究工作提出了一种基于生物化学反应药物实现可控特异性肿瘤治疗的新方法。该结果发表于Angewandte Chemie International Edition 上。该工作由陈小元教授课题组的周子健博士等人完成,聂立铭和陈小元教授是本研究的通讯作者,研究工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部863课题以及福建省自然科学基金和厦门大学校长基金等项目的支持。该论文作者为:Dr. Zijian Zhou, Dr. Jibin Song, Rui Tian, Zhen Yang, Dr. Guocan Yu, Dr. Lisen Lin, Dr. Guofeng Zhang, Dr. Wenpei Fan, Dr. Fuwu Zhang, Dr. Gang Niu, Prof. Liming Nie, Dr. Xiaoyuan Chen原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Activatable Singlet Oxygen Generation from Lipid Hydroperoxide Nanoparticles for Cancer TherapyAngew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201701181导师介绍陈小元http://www.x-mol.com/university/faculty/38289聂立铭http://www.x-mol.com/university/faculty/26710

Science子刊:科学家制作了透明骨头,到底有啥用?

和头发、指甲、皮肤、血液相似,人体的骨骼也是不断更新的。老的骨组织脱落,骨髓中的干细胞,即骨祖细胞(osteoprogenitor),又会重新长出新的骨组织顶替上。对于健康的骨骼,新老骨组织的交替是一个非常精密的平衡,这能维持骨骼状态的稳定。如果这种平衡被打破,人就可能患上各种骨骼疾病,如骨质疏松。为了进一步理解骨质疏松症等疾病的发生机制,科学家需要研究骨髓干细胞的活动特征。然而这类细胞数量稀少,而且在骨骼内部的分布并不均一,再加上骨骼十分坚固又不透明,观察研究这些细胞成了一大难题。幸好,加州理工学院(Caltech)的研究者们开发出了一项新的技术,使得完整的骨头变得透明化,进而帮助研究者们观察内部干细胞的活动情况。这一技术对治疗骨质疏松症的药物测试将具有深远的意义。这项研究发表在近期的Science Translational Medicine 杂志上。图片来源:Sci. Transl. Med. / Caltech文章的第一作者、生物学和生物工程博士后Alon Greenbaum说,“由于骨骼中干细胞实在太少了,从几个骨切片中很难确定它们的数量和位置。而且骨切片会破坏骨头的结构,失去很多复杂的信息。我们必须在完整的组织中观察。”为了实现这一点,研究者们开发出了一种叫做"Bone CLARITY"的技术,将组织细胞中不透明的成分,例如钙和脂质等去除,同时通过注入透明的水溶胶基质成分保持骨组织的结构。一步步处理后透明化的骨头。图片来源:Sci. Transl. Med.研究者用转基因小鼠的骨头进行试验。这些转基因小鼠的干细胞能够发出红色的荧光,方便观察和成像。研究者选取了小鼠不同部位的骨头,每个长约几厘米。首先是除了骨头中的钙质,钙会使骨头更加不透明。接着,研究者向骨头中注入透明的水凝胶,固定组织结构和细胞的位置。最后,利用温和的去污剂除去骨头中的脂质成分,制成完整而透明的骨头。利用高分辨显微镜和拍照系统,能够清晰地看到骨头中发出红色荧光的干细胞。透明骨中发红色荧光的干细胞。图片来源:Sci. Transl. Med.该课题组也在全力推进Bone CLARITY技术的实用化。他们与生物技术公司安进(Amgen)的研究人员合作,使用Bone CLARITY技术来测试一种用于治疗骨质疏松症的新药。论文的共同第一作者Ken Chan说,“安进的合作者称这种新药物能够增加骨骼重量。然而它对干细胞的影响还不清楚,我们认为它可能会促进干细胞的增殖。通过小鼠实验,我们证实了这一点。骨骼生长初期干细胞的增殖是正常的,但如果长期增殖则可能是癌变的信号,因此观察干细胞对药物的反应非常重要。”该技术还有助于了解骨骼与身体其他组织的相互作用。文章的通讯作者、Caltech分子和细胞神经学中心主任Viviana Gradinaru则看得更远,他谈到,“近年,生物学家们发现骨骼不止有结构支撑的功能。例如,来自骨骼的激素传递大脑信号来调节食欲;研究头骨和大脑之间的界面是神经科学的重要组成部分。我们希望Bone CLARITY有助于发现骨骼的新生理功能。”原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Bone CLARITY: Clearing, imaging, and computational analysis of osteoprogenitors within intact bone marrowSci. Transl. Med., 2017, 9, eaah6518, DOI: 10.1126/scitranslmed.aah6518编译自:http://www.caltech.edu/news/bare-bones-making-bones-transparent-54837 (本文由氘氘斋供稿)

又到一年答辩季,一个小故事送给那些年帮过我们的大师兄

一个周末的午后,刚进实验室的小师妹正在对着一篇文献发呆。大师兄见小师妹一脸愁云,自然要上前询问原委。小师妹一脸呆萌地说道:“老板甩给我一篇文献(Astragalin Inhibits Allergic Inflammation and Airway Thickening in Ovalbumin-Challenged Mice, J. Agric. Food Chem., 2017, 65, 836−845),让我下周组会讲一下。可是,人家看不懂啦~~~”大师兄:“没事,给我看看到底是有多么深奥。”说罢,大师兄坐下,快速浏览了几遍文献,胸有成竹地缓缓说道:“这文献就是讲紫云英苷(Astragalin)对气道疾病的改善作用。文章思路清晰,可以概括成‘一个中心、两个层面’。”小师妹(卖萌脸.jpg):“师兄,教教人家好不好~~~”大师兄:“这‘一个中心’嘛,自然是围绕着气道疾病发生发展关键过程中的关键蛋白。比如说单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1),粘附分子ICAM-1和整合素integrin,CD11b,巨噬细胞标志物F4/80、CD68。”小师妹:“这哪是一个中心啊,这个中心里面可真是包罗万象啊。那‘两个层面’又是个什么鬼?”大师兄:“这‘两个层面’嘛,很简单,就是细胞层面和动物层面。”小师妹若有所思,迷之崇拜地看着大师兄,等着后面的讲解。大师兄看着这个小迷妹,心中有些暗喜,但脸上却还是很平静,飘逸地扶了一下护目镜说道:“我来给你讲解一下这文章的套路吧。先看下面这个图,紫云英苷干预后无论在氧化损伤的细胞里还是气道疾病动物模型上都能检测到关键蛋白MCP-1的变化。这个告诉我们紫云英苷对气道疾病氧化应激过程影响的关键蛋白具有调控作用。”图片来源:J. Agric. Food Chem.小师妹:“大师兄,那如果ICAM-1和integrin有相应的动物实验结果是不是就更好啦。”大师兄:“孺子可教!不过呢,就一个化合物对疾病的影响而言,其动物水平实验结果的重要性远高于细胞水平的研究结果。有效无效要看动物实验结果,细胞水平的研究可以锦上添花,但很难雪中送炭。你看这篇文章的工作重点也是在动物实验上。比如下面这个免疫组化结果图,绿色和红色信号分别反映了气道组织关键蛋白F4/80和CD68(或CD11b)的相对含量。说的粗俗点,有病的颜色深,无病的颜色浅。”图片来源:J. Agric. Food Chem.小师妹:“经大师兄这么一讲,我基本上会看免疫组化的结果啦。”大师兄:“你再看看这个图,针对α-SMA的免疫组化,道理也是一样。除了免疫组化,作者还用Western Blot验证了紫云英苷的药理作用。”图片来源:J. Agric. Food Chem.大师兄:“除了免疫组化,组织形态学观察在动物实验中也是非常重要的一种手段。比如这篇文章就观察了紫云英苷对疾病模型动物气道中肥大细胞数量(下图前两行),以及气道变厚情况的改善(下图第三行)。结果非常直观。”图片来源:J. Agric. Food Chem.小师妹:“哇塞,大师兄果然阅文无数,拆解文章套路都能突破原文作者的思路。那个,下周组会我就按照你这个思路讲可以吗?”大师兄:”嗯,可以,只要你喜欢。”夕阳西下,落日的余辉透过实验室的窗户映在小师妹姣好的面庞上。小师妹愁云尽消,不停地记录着各个要点。大师兄潇洒地斜倚着实验台,脸上带着淡(xié)然(è)的笑容……注:本故事纯属虚构(不过文献是真实存在滴),如有雷同,纯属巧合。不知道这个小故事能勾起多少曾经的大师兄们心底那美好的回忆……祝愿所有实验室里的热心大师兄们(当然还有大师姐们)答辩顺利,前程似锦!(本文由乐只君子供稿)

微资讯:清华大学颜宁教授或加盟普林斯顿 | 哈尔滨医科大学对“全球首例换头术将在华进行”做出回应

【5月1日】亨斯迈集团收购IFS化学品全球制造商及营销商亨斯迈集团(Huntsman)5月1日宣布,已完成对英国IFS化学有限公司的收购。具体收购价格未透露。亨斯迈创始于1970年,公司总部位于美国犹他州盐湖城,它为多种全球性产业提供基础产品,包括化学品、塑料、汽车、航空、鞋类、油漆与涂料、建筑、技术、农业、保健、纺织、洗涤剂、个人护理、家具、器具与包装。IFS位于英国金斯林,其定制化MDI系统用于范围广泛的多个终端市场,包括保温、家电、汽车和弹性体应用。http://www.huntsman.com/corporate/Applications/itemrenderer?p_rendertitle=no&p_renderdate=no&p_renderteaser=no&p_item_id=998821453&p_item_caid=1123【5月1日】Theranos与对冲基金管理公司PFM和解5月1日,已沦为千夫所指的血液检测公司Theranos宣布,已与投资方对冲基金管理公司Partner Fund Management (PFM)达成和解。2014年,PFM曾向Theranos注资9610万美元。然而,PFM于2016年10月对Theranos提起诉讼,指控该公司通过一系列谎言骗取投资。Theranos则表示PFM的指控毫无依据。Theranos法律顾问David Taylor 表示:“Theranos很高兴同PFM解决了诉讼,虽然我们自信能在法庭上占据上风。”https://news.theranos.com/2017/05/01/theranos-reaches-settlement-partner-fund-management/【5月2日】BioRxiv预印本服务器获陈-扎克伯格倡议资助面向生物学领域的预印本服务平台bioRxiv近日宣布获得了扎克伯格慈善基金“陈-扎克伯格倡议”(CZI)的资助。CZI 由 脸书联合创始人Mark Zuckerberg 及其妻子Priscilla Chan 于 2015 年创办。冷泉港实验室执行主任、bioRxiv联合创始人John Inglis表示,这个为期多年的资助计划将用于bioRxiv支付雇员、技术开发和基础设施的支出。http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/5/375145.shtmhttp://www.nature.com/news/biorxiv-preprint-server-gets-cash-boost-from-chan-zuckerberg-initiative-1.21894【5月2日】滨州医学院原党委书记刘树琪被逮捕日前,山东省人民检察院依法以涉嫌受贿罪对滨州医学院原党委书记刘树琪(正厅级)决定逮捕。案件侦查工作正在进行中。刘树琪,男,1957年10月生,汉族,山东乳山人,中央党校研究生学历,1974年7月参加工作,1975年12月加入中国共产党。曾任烟台市委宣传部副部长、社科联党组书记等职,1997年3月任蓬莱市委副书记、市长,2000年1月任蓬莱市委书记,2002年5月任烟台市委常委、蓬莱市委书记,2007年1月任烟台市委常委、副市长,2011年12月任泰山学院党委书记,2013年3月任滨州医学院党委书记。http://www.spp.gov.cn/qwfb/201705/t20170502_189507.shtml【5月2日】清华大学校长邱勇出任亚洲大学联盟创始主席近日,亚洲大学联盟首次理事会会议在北京举行。来自联盟15所创始成员大学的校领导参加会议。理事会一致选举清华大学为联盟创始主席单位,清华大学校长邱勇担任联盟创始主席。会议确认泰国朱拉隆功大学为2017年联盟执行主席单位,朱拉隆功大学校长班迪•厄阿鹏担任联盟执行主席。会议讨论通过了印度尼西亚大学作为2018年联盟执行主席单位的决定。2016年4月,清华大学倡议成立亚洲大学联盟。经过一年筹备,亚洲大学联盟于2017年4月29日在清华大学正式成立。联盟创始成员涵盖14个国家和地区15所具有代表性的大学。根据《亚洲大学联盟章程》,理事会是联盟的管理机构,由各成员大学的校领导组成。理事会会议讨论并决定关于联盟组织和发展的重要议题。http://edu.people.com.cn/n1/2017/0502/c367001-29248142.html【5月2日】 中疾控专家:70℃能灭H7N9病毒,吃禽类熟食不会感染人近期,H7N9流感引发社会关注,北京市农业局就此邀请中国科学院动物研究所研究员、中国疾病预防控制中心卫生应急中心专家何宏轩教授就相关问题进行了解读。何宏轩表示,H7N9病毒不耐热,达到摄氏70度,禽肉的任何部分不再呈淡红色,病毒就被杀死,因此吃禽类产品并不会导致人感染H7N9病毒。当然,需要强调的是,在食物制备过程中,一定要注意生熟分开,包括加工、准备、盛放生食和熟食所涉及的刀具、砧板、容器等都必须严格分开,防止交叉污染的发生。何宏轩称,H7N9流感可防、可控。预防H7N9,最重要的是减少暴露、做好个人防护,养成良好的卫生习惯。市民要避免接触活禽,尤其是老年人、患有慢性基础疾病或体质较差的人,要通过正规超市或农贸市场购买经过正规部门检疫统一宰杀的冷鲜禽、冰鲜禽,烹饪时生熟分开,处理过生的禽肉后要彻底清洗双手。对于从事与活禽相关工作的人员,工作时做好个人防护,禽舍、运输工具、工作场所要定期进行消毒清洁。http://www.legaldaily.com.cn/index/content/2017-05/02/content_7130805.htm?node=20908【5月3日】哈尔滨医科大学对“全球首例换头术将在华进行”做出回应10个月内,一位中国患者将在哈尔滨接受全球首例头部移植手术,由哈尔滨医科大学的任晓平教授团队进行——近日,意大利神经外科专家赛吉尔•卡纳维罗(Sergio Canavero)在接受德语媒体《OOOM》采访时透露了这些信息,还表示“任晓平未来两个月将在中国举行专门的新闻发布会,宣布该手术的具体日程”。有中国媒体日前联系上任晓平所在的哈尔滨医科大学和哈尔滨医科大学附属第二医院。哈尔滨医科大学表示:“从没听说有这事。”哈尔滨医科大学附属第二医院宣传部工作人员则表示:“这跟我们没有关系,是那边的人自作主张搞的这些事。我们任晓平主任的研究跟他们挺远的其实。”从公开资料来看,任晓平和卡纳维罗的关系并不疏远,媒体报道中有不少任晓平和卡纳维罗搭肩的合照。此次接受《OOOM》采访时,卡纳维罗称任晓平为“亲密的朋友”。而就在几天前,在以任晓平为通讯作者、发表在《CNS Neuroscience & Therapeutics 》期刊的论文中,卡纳维罗的名字也在作者之列。http://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1676100【5月3日】清华大学颜宁教授或加盟普林斯顿2017年4月27日的Princeton University Bulletin(美国普林斯顿大学官方报纸)发布的一则消息宣布结构生物学家、清华大学医学院颜宁教授将于今年秋季加盟普林斯顿大学,任Shirley M. Tilghman Professor of Molecular Biology。不过,由于该期报纸电子版尚未上传,因此无法在普林斯顿大学官网找到相关消息,但该报纸办公室已经证实了此消息属实。颜宁,1977年出生于山东莱芜,2000年于清华大学获得学士学位,2004年于普林斯顿大学获得博士学位,2005年至2007年于普林斯顿大学进行博士后研究,2007年回国,受聘为清华大学医学院教授、博士生导师。颜宁教授于2011年获国家杰出青年科学基金资助;2012年获“霍华德·休斯医学研究所国际青年科学家奖”和“中国青年女科学家奖”;2014年12月入选选教育部“长江学者奖励计划”特聘教授;2015年获国际蛋白质学会“青年科学家奖”和“赛克勒国际生物物理奖”;2016年6月因观察到了蛋白质在原子层面如何工作,并对细胞膜上嵌入蛋白质的结构展开了深入研究,入选Nature杂志评选的“中国科学之星”(Science stars of China);2016年12月基于“肌肉兴奋-收缩偶联的分子机理探索”项目入选2016年度教育部“中国高等学校十大科技进展”;2017年获得“影响世界华人大奖”。颜宁教授的研究方向为与疾病重要膜转运蛋白的结构与功能的研究:电压门控离子通道的结构与工作机理,以及膜蛋白被脂类调控的机理。她作为通讯作者已经在顶级学术期刊Cell、Nature、Science上发表了十多篇高水平论文,是一位具有国际影响力的青年科学家。

Nature:人脐带血让“老”鼠变聪明?

最近几年抗衰老研究非常火热,逆转衰老的新发现、新疗法、新药物层出不穷,每一次都会引起社会的广泛关注,比如,有的方法定点清除衰老细胞(相关报道)、有的要求吃货们管住自己的嘴(相关报道)、还有的口味就比较重了,从便便上找灵感(相关报道)。小氘曾关注过一类用年轻小鼠血液恢复衰老小鼠身体机能的研究(相关报道),这一思路近期又有了新进展。不过,这一回科学家们直接用人血了。美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员发现一种提取自人脐带血的蛋白质能够提高衰老小鼠的大脑功能,这一成果发表在最新的Nature 杂志上。其实,科学家对年轻血液的抗衰老功能关注已久。他们曾用一种叫作“异种共生”的技术进行研究,这种技术是将年轻小鼠和衰老小鼠缝在一起,共享一套循环系统。异种共生示意图到目前为止,年轻血液的抗衰老功能只在鼠类身上验证过,还没有人体实验结果。不过,由于前景实在诱人,至少有两家公司已经开始了人体的临床试验。他们招募年轻人献血给老年人,并跟踪测试这些老年人的各项生理指标(相关报道)。这篇文章的通讯作者正是其中一家公司的科学委员会主席,斯坦福大学神经科学家Tony Wyss-Coray。他与文章的第一作者Joseph Castellano合作测试了新生儿脐带血的抗衰老功能,毕竟脐带血是最最年轻的血液了。他们发现,将脐带血血浆输入衰老小鼠的静脉,改善了动物探索迷宫的能力,并学会避开笼子中带有电击的区域。当研究人员解剖这些小鼠的大脑时,他们发现海马体(与记忆、学习相关的区域)中的细胞表达了导致神经元在大脑中形成更多连接的基因。而输入老年人血液的小鼠没有发生这种情况。然后,研究人员将脐带血中发现的66种蛋白质与来自老年人血液中的蛋白质以及在小鼠共生实验中发现的蛋白质进行比较。他们发现了几个潜在的候选蛋白,并将它们分别注射入衰老小鼠的静脉。然后,测试它们的记忆力。不同人类血液中蛋白含量的热图(黄色为高表达,蓝色为低表达)。图片来源:Nature候选蛋白中仅有一种蛋白——金属蛋白酶组织抑制因子2(TIMP2)能够提高动物的表现。如果将脐带血中的TIMP2去除,这种血就不能对记忆产生影响了。这都说明TIMP2在改善衰老小鼠记忆力中起到了关键作用。一直以来,TIMP2被认为与维持细胞核组织结构相关联,研究人员也不知道它如何与记忆力或学习能力扯上关系的。Wyss-Coray怀疑TIMP2是参与细胞和血管生长的主调节因子,并同时影响多个通路。魏茨曼科学研究所神经免疫学家Michal Schwartz说:“我认为这个工作相当漂亮。”她感兴趣的是,研究人员没有将血浆直接注入小鼠大脑,仍旧观察到小鼠记忆力的提高。因此,Schwartz怀疑TIMP2可能改变免疫系统或代谢,间接地影响大脑。哈佛大学的干细胞专家Lee Rubin对此也表示赞同。2014年,Rubin的实验室在年轻的小鼠血液中发现了高表达量的GDF11蛋白。将GDF11注入小鼠身体,能够加快大脑血管生长,但GDF11不会进入大脑。因此Rubin也认为TIMP2是通过影响整个身体系统,间接地影响大脑。巧的是Rubin和Wyss-Coray是同一家公司的科学委员会成员。研究者下一步将着重探究TIMP2是如何影响大脑的。此外,Wyss-Coray也很想知道这种蛋白是否特异性地影响衰老细胞。尽管这是只是个“黑盒”实验,科学家不知道TIMP2在小鼠身体里具体起到了哪些作用,不过它具备转化成临床治疗方案的潜力。用献血者的年轻血液去挽救众多老年疾病患者看起来具有光明的前景;也许将来身患阿尔兹海默症的老人也可以通过服用GDF11和TIMP2或类似药物来治疗。当然,发展这种药物需要的时间不会短。不过这项研究的最大意义在于,我们可以只关注血液中少数几种因子的功能,而不用面对药汤一样复杂的混合物了。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Human umbilical cord plasma proteins revitalize hippocampal function in aged miceNature, 2017, 544, 488-492, DOI: 10.1038/nature22067部分内容编译自:http://www.nature.com/news/young-human-blood-makes-old-mice-smarter-1.21848 (本文由氘氘斋供稿)

服不服?这种毛毛虫能吃掉塑料垃圾!

提起毛毛虫,你一定不会陌生。肥嘟嘟的身躯、五颜六色的外表,给人留下了难以磨灭的印象。对于有毛毛虫恐惧症的人而言,它们大概是这个世界上最令人毛骨悚然的小生物了。(警告!下方图片高能!!)……………………令人过目难忘的毛毛虫。图片来源:Aeve Pomeroy当然,对于在荒野中苦苦求生的贝爷来说,它们可是不容错过的“美味大餐”。贝爷的“最爱”:毛毛虫(看着就想吐啊……)。图片来源于网络近日,科学家又有了一个让人吓一跳的大发现:一种通常被用作鱼饵的毛毛虫居然天赋异禀:能降解聚乙烯!众所周知,很多塑料制品(尤其是塑料袋)都是由聚乙烯制成的——在欧洲,大约有40%的塑料制品是由聚乙烯制成的,全球每年使用的塑料袋更是以万亿计。这些东西好用是好用,但废弃后如何处理,则是让大伙儿都颇感棘手的一道难题。如今有了这种毛毛虫,人们似乎拿到了消灭这些垃圾的“终极武器”。好了,言归正传,让我们以热烈的掌声欢迎这位毛毛虫界的“奇才”登场!这种毛毛虫真名叫“蜡虫”,是大蜡螟(Galleria mellonella)的幼虫。对于蜂农来说,蜡虫绝对是“祸害”,因为大蜡螟会在蜂巢内产卵,孵化出的幼虫则以蜂蜡为食。对于可怜的蜂儿来说,这些家伙是不折不扣的“寄生者”。大蜡螟成体。图片来源:Wikipedia大蜡螟幼体——蜡虫。图片来源:Joyce Gross虽然蜡虫“可恶”,此前倒也没有引发科学家过多的关注,然而,一个偶然的机会,让这些小家伙的一项特殊能力彻底暴露于世人面前。究竟是怎么回事?好吧,故事开始了……话说有一位名叫Federica Bertocchini的科学家,她供职于西班牙国家研究委员会(CSIC),除了搞科研,这位女士的一大爱好便是养蜂。有一天,Bertocchini打算把蜂巢好好收拾一下,就随手把清理出来的蜡虫丢到了一个很普通的购物袋里。然而,让她大吃一惊的是,这个塑料袋不知怎么地布满了大大小小的洞!Bertocchini百思不得其解,为了对这种现象给出一个合理的解释,她和同事们设计了一个巧妙的实验。他们找来大约一百条蜡虫,然后把它们放到一个塑料袋中。仅仅40分钟后,袋子上就开始出现一个个的洞;12小时后,这个袋子的重量居然减轻了92毫克(研究结果近日发表在了Current Biology 上)。实验中,塑料袋的重量减轻了92毫克。图片来源:Current Biology自然状态下,聚乙烯制品不花上个几百年是无法降解掉的。2016年,曾有一项研究声称发现了一种能“吃”塑料的细菌(点击阅读详细),在该项研究中,那些细菌一天下来“消灭”掉了0.13毫克的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料——尽管不多,已经让不少科学家喜出望外了!与之相较,蜡虫的降解能力明显要高出一筹。“如果这种化学过程可归因于某种酶,那么采用生物技术手段来个大规模生产应该是可行的。”论文第一作者、来自剑桥大学的Paolo Bombelli表示,“对于正为遍布于城乡街头的塑料废品而挠头的人类而言,这一发现可谓一大福音。”下面来看一下蜡虫为何能啃下这块“硬骨头”。研究者们认为,非常有可能的是,蜡虫在啃食蜂蜡和塑料(这里指的是聚乙烯制品)的过程中打破了相似的化学键。Bertocchini说:“蜂蜡是一种聚合物,可以算得上是某种自然界的塑料,其化学结构与聚乙烯相差不多”——当然,在分子层面上,这里面所涉及的很多细节仍有待研究。接下来,利用光谱分析法,研究者对蜡虫吃塑料时是如何打破化学键的具体情况进行了分析,结果发现,这些小家伙实际上是把聚乙烯分解成了乙二醇,留下了一堆“单体”分子。为了进一步证明蜡虫并不是仅仅通过啃咬在塑料袋上留下了一个个洞,而是实实在在地打破了化学键,研究人员特地碾碎了一些蜡虫,并将其涂抹于聚乙烯塑料袋上,结果与活体蜡虫实验非常相似,袋子上也留下了一个个洞。Bombelli给出了解释:“这种毛毛虫能够产生某种破化聚乙烯化学键的物质,或许是在其唾液腺中,也可能与其肠道内的共生细菌有关。我们后面将尝试阐明该降解反应的分子过程,看看能否分离出起作用的物质(或许是酶)。”有人曾说:塑料也许是我们这颗星球上最让人骄傲又令人纠结的发明之一。这些轻便、结实、造价低廉的东西给人类带来了极大的便利,却也制造了几乎同样大的麻烦,正在给环境和其他生物带来深层次影响。如何彻底化解这场“白色污染”危机?答案或许就藏在这种小小的毛毛虫身上。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonellaCurr. Biol., 2017, 27, R292-R293, DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.060部分内容编译自:http://www.cam.ac.uk/research/news/caterpillar-found-to-eat-shopping-bags-suggesting-biodegradable-solution-to-plastic-pollution

遏制寨卡从控蚊开始:WHO推出“媒介控制”计划

全世界的蚊子要小心了!世界卫生组织(WHO)正在制定一项全球“媒介控制”计划,要在全球范围内追踪世界各地传播疾病的生物体,其中就包括传播寨卡病毒的蚊子。世卫组织热带疾病媒介控制部门主管拉曼·维亚亚汗近日表示:“制定这项计划的初衷,是为了防止疫情暴发,而非简单地只对新疫情做出反应。”2014年2月,智利在复活节岛发现了寨卡病毒感染的首个本土病例。2015年5月,巴西开始出现寨卡病毒感染疫情。到2016年1月26日,有24个国家和地区有疫情报道,目前欧洲多国也有报道,有蔓延全球之势。维亚亚汗说:“寨卡真正敲响了警钟,我们要采取控蚊措施了。”该计划特别关注可以携带寨卡病毒、登革热病毒、基孔肯亚病毒和黄热病毒的伊蚊。近年来,伊蚊已经扩大了它们的势力范围——从1970年以前只对7个国家产生威胁,到现在已经在140个国家看到它们的踪影了。现在,世卫组织想要控制它们的数量。据了解,新计划将借鉴成功的经验(如布置杀虫剂喷洒网络方案),在人口比较密集的城市部署卫生防控措施。该计划将在5月举行的世卫组织大会上提请通过,届时,组织者还将呼吁所有国家加强监测和控制手段,以提早发现相关疫情。http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-04/27/content_368165.htm?div=-1

Science:种族歧视和性别歧视——AI被人类带坏?

最近几年,人工智能(AI)领域火爆异常。AI虽然由人类创造,但在某些方面已经开始悄悄超越人类,X-MOL此前就有过不少相关报道。比如,AI指导化学反应设计(点击阅读详细),帮助医生诊断皮肤癌(点击阅读详细)、乳腺癌(点击阅读详细)等等。最近,在诊断心脏病方面AI也开始击败人类专家了(PLoS ONE,  DOI: 10.1371/journal.pone.0174944)。AI的基础是深度学习算法,通过数据训练来提高自身“智力”,这么说来AI确实是个天资聪颖的“好学生”,大有“青出于蓝而胜于蓝”之势。但是,它从人类这学到的可不都是好东西。图片来源:Benedetto Cristofani / @Salzmanart绝大多数人都相信AI比人类更公正,冷冰冰的机器只会严格的逻辑思考和运算,没有感情没有倾向,不会有偏好,也不会有歧视。似乎通过算法来协助招聘,将给男人和女人平等的工作机会;用大数据预测犯罪行为,将避免现实警务行动中的种族偏见。但一项发表在Science 上的近期研究表明,AI也同样可能产生偏见,特别是当它向我们人类学习时。美国普林斯顿大学的研究人员发现,AI通过抓取大量人类创造的文字内容来学习词汇的意义之后,它会变得与人类一样,会“带着有色眼镜看人”。视频来源:Ars Technica该研究通讯作者之一、美国普林斯顿大学(Princeton University)及英国巴斯大学(University of Bath)计算机科学家Joanna Bryson说:“不要认为AI是圣人,它只不过是我们现有文化的延伸。”本文作者(由左至右)Aylin Caliskan、Arvind Narayanan、Joanna Bryson。图片来源:Ars Technica这项工作受到一种称为内隐联想测验(implicit association test,IAT)的心理学工具的启发。在测验中,一些词汇在电脑屏幕上闪现,人们对它们的反应速度代表潜意识中的这些词汇的关联。例如,有种族主义倾向的被试者常常更快地将黑人与不好的词汇建立联系。为了测试AI“思想”中的类似偏见,Bryson及其同事开发了一个词嵌入关联测试(word-embedding association test,WEAT)。他们从既定的“词嵌入”开始,基本上可以认为是一台计算机基于这个词通常出现的上下文产生的对一个词的定义。所以“冰”和“蒸汽”有类似的嵌入,因为它们经常出现在含有“水”的文字中,却很少与“时尚”这个词有关。但是对于计算机而言,嵌入就是一串数字,而不是人类能直观理解的定义。斯坦福大学的研究人员通过分析互联网上的数百亿单词,生成了这篇论文中所用的嵌入。WEAT并不是像测试人类那样计反应时间,而是计算这些数字串之间的相似度。Bryson的团队发现,像“Brett”和“Allison”这样的名字的嵌入与正面词汇如“爱”和“笑声”的相近;而像“Alonzo”和“Shaniqua”这样的名字的嵌入,则更类似于负面词汇,如“癌症”和“失败”。对人类的IAT测试表明,一般情况而言,美国人更倾向于将男人与工作、数学和科学相联系,而将女性与家庭、艺术相联系。年轻人一般被认为比老人更快乐。这样的结果在对AI的WEAT测试中一样存在。而且这些程序还推测花朵比昆虫(以及乐器比武器)更加令人愉悦。这篇文章还表明,心理学实验中一些隐藏的偏见也很容易被AI所习得。譬如说, “女性”这个词大多与文艺类职业以及家庭密切关联,而“男性”这个词则与数学和工程专业关系密切。更让人惊讶的是,AI还可能将欧洲与美国人的姓名与正面词汇联系起来,而非裔美国人的名字更常与负面词汇相关联。这和人类的种族主义者一般无二。其实,机器算法的偏见歧视并不是一个新问题。早在上世纪七八十年代,英国的圣乔治医学院就使用电脑程序对申请者的资料进行初步筛选。该程序模拟了过去录取学生的选择模式,最终被拒绝的约60位申请者大多是女性或是非欧洲人的名字。英国的种族平等委员会最终裁决,圣乔治医学院在这场招生过程中存在种族和性别歧视。这场事故怪谁呢?原本被认为绝对公正的计算机程序也出现了歧视。这既不是算法的漏洞,更不是程序员们的恶作剧,而是来自人类内心和文化中根深蒂固的“偏见”。计算机只是继承了这一点。难怪Bryson要说:“很多人都在说这个实验的结果表明AI是有偏见的。其实不对,这正显示出人类自身是有偏见的,而AI只不过在学习我们。”Bryson还警告说,AI的学习能力可能会加强现有的偏见。人类毕竟还有外界的约束和道德的要求,会自觉地改正一部分偏见,但AI并没有这种自觉。既然AI也会产生歧视和偏见,人类应该如何修改它呢?该文章的第一作者、普林斯顿大学的Aylin Caliskan博士认为,解决方案并不一定要改变AI的算法。AI只是客观地通过算法捕捉我们生活的现实世界,而我们的世界里充满了歧视与偏见,AI就不可避免的被“带坏”。有时候偏见和歧视就在一些不经意的举动中。小学老师给孩子们举例子,说道“他将来希望成为一名医生,而她将来希望成为一名护士”。这在孩子的内心可能已经种下了偏见的种子。人类消除了偏见与歧视,AI才可能重新学好。希望世界少一些歧视,多一些理解与关爱。写到最后,突然联想到了那位“美联航暴力驱逐乘客”事件中被计算机系统“随机”抽中的亚裔乘客……原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Semantics derived automatically from language corpora contain human-like biasesScience, 2017, 356, 183-186, DOI: 10.1126/science.aal4230编译自:http://www.sciencemag.org/news/2017/04/even-artificial-intelligence-can-acquire-biases-against-race-and-gender(本文由氘氘斋供稿)

人造“子宫”维持动物生存时间创纪录:试验羔羊存活四周

英国Nature Communications 杂志4月25日公布一项发育生物学重要成果:美国科学家报告了一个可在外部人造装置中维持超早产动物生存的系统。试验中的羔羊存活了四周,这是迄今为止在所有外部人造装置中维持动物稳定机能的最长时间,且可保持正常生理状态,而此前的技术只能让动物生存几天。通过良好的新生儿重症监护,23周龄及以上的人类早产儿存活率已经得到了提高,但超早产仍然是新生儿死亡和致病的重要原因。然而,设计能在超早产新生儿中延长妊娠的体外系统的尝试目前仍未成功。此次,美国费城儿童医院研究人员阿兰·富莱克及其同事开发出一种封闭的流体人造环境。这一系统由一个聚乙烯薄膜袋及通过脐带接口连接的氧气回路组成,能模拟子宫内的环境。研究团队用超早产羔羊测试了系统——在生物学上,其与妊娠23周至24周的早产儿相当。试验表明,在4周的研究期内,羔羊胚胎在这一子宫外系统中的血液循环稳定,且发育正常(包括肺成熟和脑部生长)。不过,维持更长时间会有何影响,还需要进一步观察。在这项成果问世之前,人类的技术只能让动物生存几天。与之相比,新研究延长了胎儿的生存期。更重要的是,试验动物维持了正常的生理状态,这一点此前从未在子宫外实现过。在人体应用这一系统前,研究者还需要解决一系列问题:如人类早产儿比羔羊要小得多,因此需要开发出专门适用于人类的装置;通过脐带连接此类装置与人类胎儿或许无法实现,需要开发适用于人类胎儿的“羊膜”液等等。目前,科学家们尚不清楚这种保育方法对长期健康的影响。https://www.nature.com/articles/ncomms15112http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-04/26/content_368104.htm?div=-1

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