最新30篇Nature研究论文短评：癌细胞内外染色体DNA（三篇）、 AI辅助合成（两篇）、 癌症预后预测、结肠癌的致癌分子机制

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. 研究新冠变异株对抗体反应的影响
2. 癌细胞中外染色体DNA的协调遗传
3. 聚合物膜中水合微孔的选择性离子运输
4. 用于探索性合成化学的自主移动机器人
5. 快速射电爆发现象在大质量星系中的优先出现
6. 映射行为结构的细胞基础
7. 免疫检查点心肌炎的免疫反应
8. 通过单细胞分析识别抗生素耐受性耐药基因
9. 研究SWR1控制基因表达的机制
10. 开发选择性AKT抑制剂减少副作用
11. 随机神经肽信号竞争调节饱腹感速度
12. 缺氧引起的肿瘤炎症性细胞死亡机制
13. 近亲动物中的多细胞发育程序
14. 脊椎动物超日节律睡眠的中枢模式生成器控制
15. 自动化实际数据集成提高癌症预后预测
16. 生物弹性状态恢复用于触觉感官替代
17. AI2BMD模拟蛋白质动力学，助力药物设计
18. 细胞ATP需求引起线粒体代谢亚群体的产生
19. 揭示神经元群体在工作记忆中的作用
20. 高能核碰撞中原子核形状的成像
21. 研究钙调神经磷酸酶与PKA对睡眠的影响
22. 具有高时空分辨率的宽带高光谱图像传感器
23. 偶极超固体中的涡旋观测
24. 离线神经元群体的共激活联结跨天记忆
25. 探讨印度-欧亚板块会聚速率及沉积物影响
26. 学习相关星形胶质细胞群体调节记忆回忆
27. 非晶化在铁电材料中的应用
28. 增强转录-复制冲突靶向外染色体DNA阳性癌症
29. 外染色体DNA的起源及其影响
30. 研究结肠癌的致癌分子机制

以下是最新Nature文章汇总信息：

【1】Evolving antibody response to SARS-CoV-2 antigenic shift from XBB to JN.1（SARS-CoV-2抗原变迁从XBB到JN.1的抗体反应演变）：这篇文章关注新冠病毒（SARS-CoV-2）变异株的抗体反应，尤其是从XBB变异株到JN.1变异株的抗原变化。研究主要探讨了不同变异株如何影响人体免疫系统的抗体反应，帮助理解变异株对疫苗和抗体疗法的影响，对于疫苗更新和病毒传播防控具有重要的研究价值。

【2】Coordinated inheritance of extrachromosomal DNAs in cancer cells（癌细胞中外染色体DNA的协调遗传）：该研究探讨了癌细胞中的外染色体DNA如何通过有丝分裂同步分配的机制进行遗传。外染色体DNA在癌症进程中起着重要作用，研究这些DNA的遗传方式有助于理解癌症的发生机制以及可能的靶向治疗方法。

【3】Selective ion transport through hydrated micropores in polymer membranes（聚合物膜中水合微孔的选择性离子运输）：这篇文章研究了聚合物膜中的微孔如何通过精确设计来调节离子运输，尤其是在水合环境下的离子选择性。此项研究在能源存储（如红氧流电池）和膜分离技术中具有潜在应用。

【4】Autonomous mobile robots for exploratory synthetic chemistry（用于探索性合成化学的自主移动机器人）：这项研究介绍了一个自主平台，用于探索化学合成反应，通过移动机器人自动化合成化学实验并进行分析。这种平台能够加速新材料和化学反应的发现，有助于提高化学研究的效率和可重复性。

【5】Preferential occurrence of fast radio bursts in massive star-forming galaxies（快速射电爆发现象在大质量星系中的优先出现）：该研究分析了快速射电爆发（FRB）与星系类型的关系，发现FRB更多出现在大质量、活跃的星系中。这为理解FRB的来源（如磁星）提供了新的线索，揭示了超新星和星系合并等天体物理现象之间的联系。

【6】A cellular basis for mapping behavioural structure（映射行为结构的细胞基础）：该研究探讨了小鼠大脑皮层中神经元如何编码任务进展和嵌入行为序列，从而在复杂任务中进行模式识别和行为预测。为神经科学中理解大脑如何控制行为、学习和决策提供了新的见解。

【7】Immune responses in checkpoint myocarditis across heart, blood and tumour（免疫检查点心肌炎的免疫反应：跨越心脏、血液和肿瘤）：该研究描述了免疫检查点抑制剂（如用于癌症免疫疗法）的副作用之一——心肌炎的免疫反应特征。它揭示了与心脏、血液及肿瘤相关的免疫反应机制，对于优化免疫治疗的安全性和治疗方案具有重要意义。

【8】Identification and genetic dissection of convergent persister cell states（抗生素耐受性持续性细胞状态的基因识别与解剖）：这项研究通过单细胞转录组分析揭示了大肠杆菌在不同生长阶段的持续性细胞转录状态，并确定了影响这些状态的基因（如lon和yqgE）。这为开发抗生素新策略提供了基础。

【9】Nucleosome flipping drives kinetic proofreading and processivity by SWR1（核小体翻转驱动SWR1的动力学校对和过程性机制）：本研究讨论了SWR1染色质重塑因子如何通过核小体翻转机制驱动组蛋白交换过程中的校对和过程性。这一发现有助于深入理解基因表达调控和染色质重塑机制。

【10】Mutant-selective AKT inhibition through lysine targeting and neo-zinc chelation（通过赖氨酸靶向和新型锌螯合作用的突变选择性AKT抑制）：这篇文章介绍了一种新型AKT抑制剂，可以选择性地靶向突变型AKT，避免了全局性AKT抑制剂的毒性副作用。此类研究有助于提高癌症治疗的精准性和安全性。

【11】Stochastic neuropeptide signals compete to calibrate the rate of satiation（随机神经肽信号竞争调节饱腹感速度）：该研究揭示了饥饿和饱腹的神经肽信号如何通过竞争的方式调节小鼠的饱腹感转变。研究结果有助于理解饥饿和饱腹机制以及神经调节对食欲控制的作用。

【12】A mechanism for hypoxia-induced inflammatory cell death in cancer（缺氧引起的肿瘤炎症性细胞死亡机制）：该研究发现缺氧条件下，PTP1B和ABL1/2基因通过控制RNF213的酪氨酸磷酸化，参与调节肿瘤中的炎症性细胞死亡。这为肿瘤免疫治疗的精准靶向提供了新思路。

【13】A multicellular developmental program in a close animal relative（近亲动物中的多细胞发育程序）：研究探讨了密切亲缘关系的动物（鱼类寄生虫Chromosphaera perkinsii）中的发育程序，揭示了对称性打破和分裂过程如何在多细胞组织中形成空间有序的细胞群体。这为了解多细胞生物的发育机制提供了重要信息。

【14】Central pattern generator control of a vertebrate ultradian sleep rhythm（脊椎动物超日节律睡眠的中枢模式生成器控制）：该研究提出脊椎动物的超日节律睡眠可能由类似运动控制的中枢模式生成器组织调控。这为理解睡眠节律和神经生理学提供了新的视角。

【15】Automated real-world data integration improves cancer outcome prediction（自动化实际数据集成提高癌症预后预测）：这篇文章通过MSK-CHORD平台整合临床基因组数据和医疗信息，利用自然语言处理技术增强癌症预后模型的预测精度。该平台在临床癌症管理中具有广泛应用潜力。

【16】Bioelastic state recovery for haptic sensory substitution（生物弹性状态恢复用于触觉感官替代）：研究开发了一种基于迷你化机电结构和皮肤弹性元素的触觉设备，能够恢复生物弹性状态，具有用于感官替代（如假肢使用）的应用潜力。这为感官替代技术的进步提供了新的方向。

【17】Ab initio characterization of protein molecular dynamics with AI2BMD（AI2BMD在蛋白质分子动力学的从头表征）：该研究提出了AI2BMD，一种基于人工智能的蛋白质动力学模拟程序，能够高效、准确地模拟大分子蛋白质的折叠和解折叠过程。这为大规模蛋白质结构预测和药物设计提供了强有力的工具。

【18】Cellular ATP demand creates metabolically distinct subpopulations of mitochondria（细胞ATP需求引起线粒体代谢亚群体的产生）：研究表明，细胞通过调节ATP需求，形成代谢上有所不同的线粒体亚群体。这为理解细胞如何通过能量管理维持功能稳定性提供了新的见解。

【19】Intermittent rate coding and cue-specific ensembles support working memory（间歇性速率编码与线索特异性神经元群体支持工作记忆）：该研究通过记录猴子大脑神经元的活动，揭示了神经元群体如何在工作记忆任务中使用间歇性速率编码来维持记忆信息。这为理解工作记忆的神经机制提供了重要证据。

【20】Imaging shapes of atomic nuclei in high-energy nuclear collisions（高能核碰撞中原子核形状的成像）：这项研究通过超相对论速度的核碰撞和对产物的响应分析，提出了一种新的核形状成像方法。为粒子物理学和核物理学的实验提供了新的研究工具。

【21】Postsynaptic competition between calcineurin and PKA regulates mammalian sleep–wake cycles（钙调神经磷酸酶与PKA在突触后竞争调节哺乳动物睡眠-觉醒周期）：这项研究探讨了钙调神经磷酸酶（calcineurin-PP1）和蛋白激酶A（PKA）在兴奋性突触后神经元的作用，它们通过相互竞争调节小鼠的睡眠时长。PKA促进觉醒，而钙调神经磷酸酶则促进睡眠。这一发现为理解睡眠-觉醒周期的神经生物学机制提供了新视角，并有助于开发针对睡眠障碍的治疗方法。

【22】A broadband hyperspectral image sensor with high spatio-temporal resolution（具有高时空分辨率的宽带高光谱图像传感器）：本研究介绍了一种新型宽带高光谱图像传感器，采用光刻技术制造，能够在高时空分辨率下实现高通量成像。该传感器在多个领域具有广泛应用，包括叶绿素和糖分的定量分析、血氧和水质监测、纺织品分类、苹果损伤检测以及远程月球探测等。此项技术在环境监测、医疗诊断及农业检测等领域具有巨大潜力。

【23】Observation of vortices in a dipolar supersolid（偶极超固体中的涡旋观测）：这项研究通过磁力搅拌技术，利用超冷原子组装偶极超固体，并研究了该系统中的涡旋动态。研究发现，在调制与非调制的量子流体中，涡旋的生成机制存在显著差异。该研究不仅为理解超固体的基本物理特性提供了新的见解，也为量子流体的动态行为和相变研究提供了实验基础。

【24】Offline ensemble co-reactivation links memories across days（离线神经元群体的共激活联结跨天记忆）：该研究表明，在小鼠中，强烈的厌恶性经历驱动的不仅仅是近期的厌恶记忆的离线重激活，还包括两天前形成的中性记忆。这种记忆的联结表明，近期的恐惧记忆与之前的中性记忆在脑中形成了联系。这一发现为理解记忆的跨时间整合和情绪记忆的存储提供了新的视角。

【25】India–Eurasia convergence speed-up by passive-margin sediment subduction（印度-欧亚板块会聚速率加快与被动大陆边缘沉积物俯冲的关系）：这项研究结合地球化学数据和地球动力学模型，探讨了约6500万年前印度板块与欧亚板块之间会聚速率的加快，并提出其原因与沉积物的俯冲过程变化有关。这一发现有助于解释喜马拉雅山脉的快速隆起过程及其与地质活动的关联。

【26】Learning-associated astrocyte ensembles regulate memory recall（学习相关星形胶质细胞群体调节记忆回忆）：这项研究在小鼠中发现，学习过程中，海马体中特定星形胶质细胞群体通过表达c-Fos基因被激活，并参与记忆的回忆。研究揭示了胶质细胞在神经可塑性和记忆调节中的重要作用，为神经科学中的记忆机制提供了新的思路，并为治疗记忆障碍提供新的靶点。

【27】Electrically driven long-range solid-state amorphization in ferroic In2Se3（电驱动长程固态非晶化在铁电材料In2Se3中的应用）：本研究展示了通过直接电流驱动，在铁电材料硒化铟纳米线中实现固态非晶化的能效方法。与传统的熔化-淬火工艺相比，这种方法避免了热过程，具有更高的能效。此项研究对于材料科学及其在半导体和能源设备中的应用具有潜在的技术突破。

【28】Enhancing transcription–replication conflict targets ecDNA-positive cancers（增强转录-复制冲突靶向外染色体DNA阳性癌症）：外染色体DNA（ecDNA）使癌症肿瘤对治疗具有抗性。本研究表明，通过增加转录-复制冲突，可以有效靶向并消除含有外染色体DNA的癌细胞，进而在小鼠中实现肿瘤的持续退化。这为外染色体DNA相关癌症的靶向治疗提供了新的策略，具有重要的临床潜力。

【29】Origins and impact of extrachromosomal DNA（外染色体DNA的起源及其影响）：这项研究探讨了癌症中外染色体DNA元素的多样性、频率及其起源，分析了外染色体DNA在不同类型癌症发展中的作用。研究揭示了外染色体DNA在癌症耐药性和肿瘤异质性中的重要性，为癌症的早期诊断和治疗提供新线索。

【30】Colibactin-driven colon cancer requires adhesin-mediated epithelial binding（由结肠致癌分子Colibactin驱动的结肠癌需要粘附素介导的上皮细胞结合）：这项研究揭示了致癌大肠杆菌（pks+）在引发结肠癌时，其致癌潜力与细菌与宿主上皮细胞的结合密切相关。该结合是通过类型1粘附素FimH和F9粘附素FmlH实现的。研究为结肠癌的细菌感染机制及其潜在的临床治疗方法提供了新的见解。

以下是本期Nature封面内容：

第 635 卷第 8037 期，2024 年 11 月 7 日

外界影响

封面显示圆形外因子控制的DNA (ecDNA)位于染色体旁边。EcDNA 对癌症治疗的结果有重大影响ーー它可以使肿瘤对治疗产生抗药性，因此导致患者的不良结果。本期的几篇论文探讨了 ecDNA 与癌症之间的关系。在第一篇文章中，Charles Swanton，Mariam Jamal-Hanjani，Paul Mischel 及其同事展示了癌症中 ecDNA 的全面图谱，绘制了其频率、起源以及与结果的关系。在第二篇论文中，Howard Chang，Paul Mischel 和他的同事揭示了癌细胞中不同的 ecDNA 是如何在细胞分裂过程中被遗传的，以及这种遗传是如何导致癌症的。由 Paul Mischel、 Howard Chang、 Christian Hassig 及其同事发表的第三篇论文指出，含有 ecDNA 的癌症存在潜在的脆弱性，这可能为治疗开辟道路。Bishoy Faltas 及其同事的第四篇论文研究了 ecDNA 如何促进泌尿道上皮癌的肿瘤进化和治疗耐药性。

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。