最新24篇Nature研究论文短评：转基因番茄更甜且产量不变、有孔虫（两篇）、CAR T细胞治疗、定制受体、发达国家对地球的消耗

Nature期刊是世界上最著名和最具影响力的综合性科学期刊之一，其出版社Nature Publishing Group位于英国。Nature的目的在于发表原创的、高质量的科学研究论文，涵盖从基础科学到应用科学的各个领域，包括物理学、化学、生物学、地球科学、医学等。该期刊的影响因子也极高（最新的影响因子为50.5），是科学界极为重视的一个出版平台。

Nature发表的最新研究论文：

1. 定制受体用于细胞通讯和疾病感知
2. 光化学置换反应改性噻唑化合物
3. 氟矿石转化为氟化学品的新方法
4. 胰腺癌细胞间信号传导的蛋白质组学研究
5. 无标记检测胶质瘤浸润的基础模型
6. 前额叶丘脑回路与任务切换的关系
7. 二维系统中的Hilbert空间碎片化现象
8. 生物关节力矩估算的外骨骼控制方法
9. 利用手机数据绘制电离层地图
10. Polycomb复合体1与H2A泛素化机制
11. NK2R受体在代谢疾病中的作用
12. GD2-CAR T细胞治疗胶质瘤的研究
13. 转基因增加番茄甜度不影响产量
14. 澳大利亚大火对生物多样性的影响
15. 小鼠运动皮层的长期记忆编码
16. 超大质量星系在宇宙早期的加速形成
17. 早期人类牙齿证据显示较长生长周期
18. 分子量子比特的纠缠与iSWAP门操作
19. 有孔虫对未来气候变暖的适应能力有限
20. 现代浮游有孔虫应对气候变化的挑战
21. 野生与驯化大麦的基因组结构变异
22. 205Tl衰变揭示早期太阳系定年
23. 成人颅骨骨髓是韧性造血储备库
24. 全球消费应保持在地球边界范围内

以下是最新Nature文章汇总信息：

【1】Engineered receptors for soluble cellular communication and disease sensing（为可溶性细胞通讯和疾病感知设计的受体）：这篇文章探讨了通过工程化的受体来实现细胞间的可溶性通讯，为疾病的早期检测和干预提供新的方法。该研究关注如何利用人工设计的受体来改善细胞之间的信息传递，这对疾病的传感、早期诊断以及精准医疗具有重要意义。

【2】Photochemical permutation of thiazoles, isothiazoles and other azoles（噻唑、异噻唑及其他唑类化合物的光化学置换反应）：该研究关注通过光化学反应改性噻唑类化合物，这一过程对新药的设计、化学反应机制的理解以及材料科学的进展有所贡献。研究对开发新的生物活性分子和功能性材料有重要价值。

【3】Fluorspar to fluorochemicals upon low-temperature activation in water（氟矿石在低温水相激活下转化为氟化学品）：这项研究提出了一种新的氟化学品生产方式，利用低温水相反应直接从氟矿石中提取氟化学品，避免了传统方法中的有毒氟化氢气体。这为绿色化学和环保型化学工业提供了新的思路，有助于减少环境污染并提高资源利用效率。

【4】Clinical functional proteomics of intercellular signalling in pancreatic cancer（胰腺癌细胞间信号传导的临床功能性蛋白质组学研究）：研究通过蛋白质组学技术，分析了胰腺癌中细胞间信号传导的关键分子，为肿瘤的早期检测、病理研究及个性化治疗提供了新的方向。尤其是在蛋白质修饰和信号传导机制上的新发现，为癌症的靶向治疗提供重要信息。

胰腺导管腺癌（PDAC）具有一种非典型的、高度基质化的肿瘤微环境（TME），这一特征对其不良预后有着深远的影响。为更好地理解胰腺癌肿瘤中癌细胞与基质细胞之间的细胞间信号传导，作者开发了一种名为TMEPro的多维蛋白质组学策略。作者利用TMEPro对100例人类胰腺组织样本的糖基化分泌和质膜蛋白组进行了深入分析，定义了不同细胞类型的来源，并揭示了潜在的旁分泌跨细胞信号，特别是通过酪氨酸磷酸化介导的信号传递。在胰腺癌小鼠模型中，作者研究了胰腺肿瘤进展过程中细胞间信号的时序动态。功能性研究表明，肿瘤基质细胞与癌细胞之间通过基质细胞PDGFR–PTPN11–FOS信号轴进行相互信号传导。此外，作者还研究了PDAC肿瘤中质膜蛋白的普遍脱落机制，发现基质金属蛋白酶介导的AXL受体酪氨酸激酶外结构域脱落为肿瘤微环境中的细胞间信号调控提供了新的维度。重要的是，AXL的脱落水平可能与淋巴结转移相关，抑制AXL的脱落及其激酶活性在抑制癌细胞生长方面具有显著的协同效应。总之，作者提供了TMEPro这一广泛适用的临床功能蛋白组学策略，并建立了一个全面的资源，以更好地理解PDAC的肿瘤微环境，并为新型诊断和治疗靶点的发现提供支持。

【5】Foundation models for fast, label-free detection of glioma infiltration（快速、无标记检测胶质瘤浸润的基础模型）：该研究关注通过图像识别技术，开发用于无标记检测胶质瘤浸润的基础模型，具有快速且高效的临床应用潜力。这项技术可大大提高肿瘤手术中的诊断精度，减少术中诊断延迟。

【6】Prefrontal transthalamic uncertainty processing drives flexible switching（前额叶-穿通丘脑的不确定性处理驱动灵活的任务切换）：这篇文章研究了大脑如何处理决策过程中面临的不确定性，以及如何通过丘脑-前额叶回路调控认知灵活性。这对理解人类大脑在复杂决策中的适应性有重要意义，尤其有助于解释认知障碍等神经系统疾病中的灵活性缺失。

【7】Observation of Hilbert space fragmentation and fractonic excitations in 2D（二维系统中Hilbert空间碎片化和分形激发的观察）：这篇文章探讨了量子物理中的新现象——Hilbert空间的碎片化和分形激发，对量子计算和量子信息科学的发展具有深远影响。这些发现为研究量子相变和量子多体物理提供了新的理论框架。

【8】Task-agnostic exoskeleton control via biological joint moment estimation（通过生物关节力矩估算实现任务无关的外骨骼控制）：研究开发了一种无需特定任务的外骨骼控制方法，通过深度学习网络实时估算生物学关节力矩，从而为使用者提供支援。这项技术对提高外骨骼在日常生活中的适应性和广泛应用具有重要价值，特别是在康复医学和辅助技术领域。

【9】Mapping the ionosphere with millions of phones（通过数百万部手机绘制电离层地图）：这项研究利用大量智能手机的数据来绘制电离层地图，改进定位精度，尤其是对于那些缺乏传统监测站的地区。通过这种创新方法，可以提供更精准的全球定位和电离层监测数据，推动地球物理学和卫星导航技术的发展。

【10】Read–write mechanisms of H2A ubiquitination by Polycomb repressive complex 1（Polycomb抑制复合体1对H2A泛素化的读写机制）：这篇文章探讨了Polycomb复合体1在调控基因表达和表观遗传学中的作用，特别是在H2A蛋白泛素化过程中的“读写”机制。研究有助于深入了解细胞如何维持基因的表观遗传状态，并对癌症及其他遗传疾病的研究产生重要影响。

【11】NK2R control of energy expenditure and feeding to treat metabolic diseases（NK2R控制能量消耗与进食调节代谢疾病的治疗）：通过研究NK2受体在小鼠和非人灵长类动物中的作用，发现其能够有效调节食欲与能量消耗，具有治疗肥胖症、糖尿病等代谢疾病的潜力。该研究为新型代谢疾病治疗方法提供了新的靶点。

该研究表明，神经激肽2受体（NK2R）的激活足以在中枢抑制食欲并在外周增加能量消耗，从而成为对抗心血管代谢性疾病（如肥胖和2型糖尿病）的一种强大策略。当前的药物治疗方法通常需要结合多个受体激动剂以实现这两种效果，但迄今为止，还没有安全有效的能量消耗方案能够进入临床试验。研究人员发现NK2R与肥胖和血糖控制存在遗传关联，因此将其作为研究重点。然而，之前由于其内源性配体神经激肽A的寿命较短且缺乏受体特异性，NK2R信号的治疗性开发一直无法实现。为此，研究人员开发了选择性、长效的NK2R激动剂，这些激动剂具有可用于人类每周一次的给药潜力。在小鼠实验中，这些激动剂通过促进能量消耗和非厌恶性食欲抑制（绕过经典的瘦素信号）来引发体重下降。此外，超高胰岛素-正常血糖钳夹实验显示，NK2R激动剂能急性增强胰岛素敏感性。在糖尿病和肥胖的猕猴实验中，NK2R的激活显著降低了体重、血糖、甘油三酯和胆固醇，并改善了胰岛素抵抗。这些发现揭示了一个单一受体靶点，它可以同时调动能量消耗和食欲抑制的机制，改善能量稳态并逆转跨物种的心血管代谢功能障碍。

【12】Intravenous and intracranial GD2-CAR T cells for H3K27M+ diffuse midline gliomas（静脉注射和颅内注射GD2-CAR T细胞治疗H3K27M+扩散性中线胶质瘤）：该研究探讨了GD2-CAR T细胞治疗胶质瘤的临床效果，尤其是针对H3K27M突变的胶质瘤，显示了这种治疗在肿瘤退化和神经功能恢复中的潜力。研究对癌症免疫治疗，尤其是胶质瘤等难治性脑肿瘤的治疗具有重大意义。

【13】Releasing a sugar brake generates sweeter tomato without yield penalty（解除糖分刹车产生更甜的番茄且不影响产量）：这项研究发现，番茄中的两种基因控制了糖分的积累，通过基因操作可以增加番茄的甜度，同时保持产量不变。这一研究对提高番茄等水果的品质与产量具有重要的农业应用价值，推动农业基因工程的进一步发展。

在番茄中，糖分含量与消费者的偏好高度相关，大多数消费者更倾向于选择更甜的水果。然而，商业品种的糖分含量通常较低，因为糖分含量与果实大小呈负相关，种植者通常更注重产量而非口味质量。本研究中，科研人员识别了两个基因——番茄钙依赖性蛋白激酶27（SlCDPK27，亦称SlCPK27）及其同源基因SlCDPK26，这两个基因控制着果实糖分的含量。它们通过磷酸化蔗糖合成酶，进而促进蔗糖合成酶的降解，起到了“糖分刹车”的作用。通过基因编辑技术敲除SlCDPK27和SlCDPK26后，番茄的葡萄糖和果糖含量最高可增加30%，显著提高了果实的甜度，而不会影响果实的重量或产量。尽管这些突变体的种子数量较少且较轻，但它们仍表现出正常的发芽能力。综上所述，这些发现揭示了番茄果实糖分积累的调控机制，为提高大果型番茄品种的糖分含量提供了新的机会，而不会牺牲果实的大小和产量。

【14】Biodiversity impacts of the 2019–2020 Australian megafires（2019-2020年澳大利亚大火对生物多样性的影响）：研究评估了2019-2020年澳大利亚大火对生物多样性的影响，发现火灾对植物和动物的最大影响发生在火灾频繁和过去有火灾历史的地区。这为研究极端气候事件对生态系统的长远影响提供了重要数据，有助于未来气候变化和灾害管理的科学预测。

【15】A combinatorial neural code for long-term motor memory（长期运动记忆的组合神经编码）：研究表明，在小鼠运动皮层中，学习的动作与其背景信息是以组合编码的方式长期保持的。学习新任务时不会覆盖已有记忆，这对于理解人类和动物如何存储和回忆运动技能具有重要的神经科学意义。

【16】Accelerated formation of ultra-massive galaxies in the first billion years（第一十亿年中超大质量星系的加速形成）：研究表明，超大质量星系在宇宙早期（红移5至9）形成速度是后期形成的星系的2到3倍，这一发现挑战我们对星系形成和演化的传统认识，并为天文学中关于早期宇宙的模型提供了新的见解。

【17】Dental evidence for extended growth in early Homo from Dmanisi（来自达马尼西的牙齿证据显示早期人类具有较长的生长周期）：通过对达马尼西遗址人类化石牙齿的研究，发现早期人类可能具备更长的生长周期，这与延长育儿期和提高生育成功率有关。这一研究为人类演化史提供了新的线索，尤其是在育儿与智力发展方面的关系。

【18】Entanglement and iSWAP gate between molecular qubits（分子量子比特之间的纠缠与iSWAP门）：该研究展示了如何使用分子量子比特实现量子计算中的两比特iSWAP门操作，推动量子计算和量子信息技术的发展。分子量子比特的应用为量子计算机的实现提供新的技术路线。

【19】Past foraminiferal acclimatization capacity is limited during future warming（过去有孔虫在未来变暖中的适应能力有限）：通过对化石记录的研究，评估了有孔虫对温度变化的历史适应能力，并预测它们在未来全球变暖下的适应能力。这对海洋生物应对气候变化的研究具有重要价值。

【20】Migrating is not enough for modern planktonic foraminifera in a changing ocean（迁徙不足以应对变化中的海洋中的现代浮游有孔虫）：该研究关注浮游有孔虫在全球气候变化和海洋酸化背景下的适应性。低纬度的浮游有孔虫通过迁徙到更深的水层或更高纬度区域来应对快速的海洋变暖、酸化和养分变化。然而，由于这些变化的速度超过了它们的适应能力，浮游有孔虫的生存面临威胁，导致低纬度地区的物种多样性下降。这项研究对于理解气候变化对海洋生态系统的影响具有重要意义，并为预测未来海洋生态的变化提供了数据支持。

【21】Structural variation in the pangenome of wild and domesticated barley（野生与驯化大麦泛基因组的结构变异）：本研究分析了76种野生和驯化大麦品种的泛基因组数据，并结合1,315个大麦基因型的短序列数据，发现结构复杂的基因位点的等位基因多样性帮助大麦在农业生态系统中适应环境。这项研究为农业植物基因组学提供了新的见解，有助于理解植物如何在长期驯化过程中通过基因组的多样性应对环境变化，尤其是在气候变化和农业改良中的应用潜力。

【22】High-temperature 205Tl decay clarifies 205Pb dating in early Solar System（高温下205Tl衰变揭示早期太阳系的205Pb定年）：该研究通过测量205Tl81+的束缚态β衰变，提供了新的、更长的半衰期，这对于计算早期太阳系的恒星205Pb产量和孤立时间至关重要。通过这种新技术，研究人员能够更准确地推算太阳系的年龄以及恒星物质的形成时间，对天体物理学和行星科学研究具有重要影响，尤其是在理解太阳系早期历史方面。

【23】Adult skull bone marrow is an expanding and resilient haematopoietic reservoir（成人颅骨骨髓是一个扩展和韧性的造血储备库）：本研究揭示了成人颅骨骨髓随着年龄增长而扩展，并持续进行血管生长，同时其造血潜力在衰老过程中增强。该研究对人类造血系统的发育和衰老过程提供了新的理解，并为造血干细胞研究、衰老相关疾病的治疗以及骨髓移植技术的改进提供重要的生物医学基础。

这项研究揭示了成人和衰老颅骨中骨髓微环境的特殊性质，并探讨了不同骨骼区室在骨髓功能方面的差异。通过成像、药理学方法和小鼠遗传学，研究人员发现，颅骨的骨髓在一生中持续扩展，伴随有血管的增长，从而增加了其对整体造血输出的贡献。研究还表明，颅骨对衰老的主要特征具有较强的保护作用，包括对促炎细胞因子的上调、脂肪生成以及血管完整性的丧失有较好的抵抗力。此外，颅骨的血管和骨髓在生理变化（如妊娠）和病理挑战（如中风和实验性慢性髓性白血病）下会发生显著且动态的变化，而这些变化与股骨（最常被研究的骨髓区室）表现出的响应截然不同。研究人员提出，颅骨内的骨髓微环境在功能上具有保护性，并且能够动态扩展，这一特性不仅对实验研究具有重要意义，也可能为临床治疗提供新的视角。这项研究强调了不同骨骼部位骨髓微环境在衰老、疾病应激反应中的独特表现，为未来的治疗策略提供新的靶点。

【24】Keeping the global consumption within the planetary boundaries（保持全球消费在地球边界范围内）：这项分析研究了全球消费的环境足迹，指出通过有效的减排路径，特别是聚焦食品和服务行业以及高支出消费者，可以减少全球消费对地球生态边界的超越。该研究为全球可持续发展政策提供了数据支持，尤其是在减少资源消耗和环境污染方面，能够促进环境保护和气候变化应对策略的实施。

以下是本期Nature封面内容：

第 635 卷第 8038 期，2024 年 11 月 14 日

抢先一步

封面展示了一位艺术家对生活在大约8000万年前的古老鸟类纳瓦尼斯赫斯提亚的印象。Luis Chiappe，Guillermo Navalón 及其同事在本周的一篇论文中描述了这一物种。从现在的巴西发现的化石残骸中新发现的纳瓦奥尼鸟，代表了最早的鸟类之一始祖鸟和现代物种之间的联系。这块化石的头骨保存得非常完好，研究人员得以重建 Navaornis 的大脑，从而揭示了古代特征和现代特征。研究小组指出，纳瓦奥尼斯帮助阐明鸟类神经解剖学中出现的某些特征的时间和顺序。

Nature期刊主编：

Magdalena Skipper（玛格达莱娜·斯基普尔）
自2018 年 5 月 2 日开始，遗传学家玛格达莱娜·斯基普尔成为这本拥有 150 多年历史的期刊的首位女性领导者。作为主编，玛格达莱娜领导《自然》杂志和研究编辑团队。她是一名遗传学家，拥有丰富的编辑和出版经验：自2001年起加入自然出版集团，曾任《自然遗传学评论》主编、《自然》杂志遗传学与基因组学高级编辑以及自然合作期刊执行编辑。在成为《自然》主编之前，她是《自然通讯》的主编。她在英国剑桥MRC分子生物学实验室研究性别决定，并在伦敦ICRF实验室（今CRUK）研究脊椎动物肠上皮的Notch信号传导。她对导师制、研究诚信以及开放和公平的研究实践充满热情。她是斯普林格·自然集团多样性、平等与包容的编辑倡导者。她担任牛津大学个性化医学中心咨询委员会成员以及国际同行评审与科学出版大会的顾问；她还是英国布拉瓦尼克青年科学家奖科学咨询委员会成员。她是国际科学理事会的研究员。玛格达莱娜目前在伦敦办公室工作。