最新31篇Nature研究论文短评：H5N1病毒（两篇）、 RAS突变（两篇）、肿瘤进化、 X染色体对男性胎儿生殖细胞发育的影响

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. 双聚体NINJ1的自抑制防止细胞膜破裂
2. 药理学恢复突变RAS的GTP水解
3. 内源性自肽保护中枢神经系统的免疫特权
4. 结直肠癌前病变中多克隆向单克隆过渡
5. 铀同位素链中铀的电荷半径平滑趋势及壳效应影响
6. 多克隆性克服Apc驱动肿瘤发生中的适应性障碍
7. 具有优越骨生成性的可扩展超强MXene薄膜
8. 定制冠状病毒受体的设计
9. 心肌梗死增加睡眠以限制心脏炎症和损伤
10. 动态界面打印
11. 野牛的基因组自然史
12. 垂直基岩位移揭示格林兰冰盖夏季水储存
13. γδ T细胞的节律性IL-17产生维持脂肪组织的新生脂肪生成
14. 结直肠癌转移过程中的渐进性可塑性
15. 瘦素激活的下丘脑BNC2神经元急性抑制食物摄入
16. 哺乳动物发育与癌前状态的时间记录
17. 光学声子软化与原子间结合强度的关系
18. 肿瘤进化与微环境在二维和三维空间的相互作用
19. 单一噬菌体蛋白对TIR和cGAS样酶的信号隔离
20. FeSe/SrTiO3界面的声子模式与电子-声子耦合
21. 热带地区天然再生的全球潜力
22. 青铜时代高加索游牧民的崛起与转变
23. RAS突变白血病干细胞导致对venetoclax的耐药性
24. 扭转双层WSe2中的超导现象
25. 额外X染色体对男性胎儿生殖细胞发育的影响
26. 组织空间作为锥虫抗原多样性的储存库
27. 同种异体造血细胞移植后的克隆动态
28. 工程化嗅觉受体与气味辨别
29. 最古老的蝌蚪与无尾目生活史的进化稳定性
30. 人类分离的H5N1病毒在雪貂中的传播
31. 人类分离的牛H5N1病毒在动物模型中的传播性与致死性

以下是最新Nature文章汇总信息：

【1】Autoinhibition of dimeric NINJ1 prevents plasma membrane rupture（双聚体NINJ1的自抑制防止细胞膜破裂）：该研究探讨了NINJ1在细胞膜完整性中的作用，揭示了其自抑制机制如何防止细胞膜的损伤，对理解细胞生物学及相关疾病如神经退行性疾病有重要意义。

【2】Pharmacologic restoration of GTP hydrolysis by mutant RAS（药理学恢复突变RAS的GTP水解）：这项研究旨在开发能够恢复突变RAS功能的药物，对抗肿瘤细胞中RAS信号通路异常激活，具有重要的治疗潜力。

【3】Endogenous self-peptides guard immune privilege of the central nervous system（内源性自肽保护中枢神经系统的免疫特权）：研究表明，自肽在维持中枢神经系统免疫耐受中扮演重要角色，有助于理解神经系统的免疫机制及其对神经疾病的影响。

中枢神经系统（CNS）与免疫系统之间的关系十分复杂。尽管CNS有解剖学屏障来保护它，但它并不是完全孤立的，仍能与外周免疫系统相互影响。研究人员发现CNS可以通过一种名为“内源性调节自肽”的物质与免疫系统直接沟通，这些自肽在主要组织相容性复合体（MHC）II分子上展示，并在CNS边界处存在。在正常状态下，这些调节自肽与MHC II分子结合，沿着从大脑到周围脑膜和颈部淋巴结的淋巴排 drainage 途径分布。然而，在神经炎症疾病中，这些调节自肽的展示减少。当增强这些自肽的展示时，会促进一种抑制性CD4+ T细胞的扩展，这些细胞能依赖CTLA-4和TGFβ控制CNS自身免疫反应。该研究表明，CNS衍生的自身免疫自肽可能是CNS与免疫系统保持持续对话的分子关键，同时帮助平衡自体反应。这一研究为我们在概念上理解和治疗神经炎症及神经退行性疾病提供了新的视角。

【4】Polyclonal-to-monoclonal transition in colorectal precancerous evolution（结直肠癌前病变中多克隆向单克隆过渡）：通过DNA条形码追踪，这项研究揭示了结直肠癌前病变的演变过程及其克隆动态，阐明了肿瘤发生的早期阶段，对癌症预防和治疗具有指导意义。

【5】Smooth trends in fermium charge radii and the impact of shell effects（铀同位素链中铀的电荷半径平滑趋势及壳效应影响）：该研究通过激光光谱测量揭示了重锕系元素的电荷半径变化规律，深化了对核物理和重元素特性的理解。

【6】Polyclonality overcomes fitness barriers in Apc-driven tumorigenesis（多克隆性克服Apc驱动肿瘤发生中的适应性障碍）：研究表明，多个克隆在肠道肿瘤的形成中通过独立突变克服了适应性限制，为理解肿瘤异质性提供了新视角。

【7】Scalable ultrastrong MXene films with superior osteogenesis（具有优越骨生成性的可扩展超强MXene薄膜）：这项研究开发了新型MXene薄膜，展示了其在生物医学工程，尤其是骨再生中的应用潜力。

【8】Design of customized coronavirus receptors（定制冠状病毒受体的设计）：通过设计定制的病毒受体，该研究为尚未确定的冠状病毒感染模型开发提供了新方法，对病毒学研究及疫苗开发具有重要意义。

改论文介绍了一种新的工程化功能性定制病毒受体（CVRs）策略，以克服在研究未知受体的冠状病毒时面临的感染模型缺乏的问题。研究者们设计了模块化的人工受体支架，包含多个模块，并生成特定的病毒结合域，使CVRs能够模仿天然受体的功能。具体来说，CVRs的设计关键在于它们能够促进病毒刺突蛋白的蛋白酶切、膜融合、假病毒的入侵和传播。这项研究详细描述了SARS-CoV-2刺突蛋白的结合位点，并揭示了由N端结构域靶向的S2L20-CVR促进细胞入侵的机制。研究人员为来自六个亚属的12种代表性冠状病毒生成了表达CVR的细胞，其中大多数病毒缺乏已知受体。结果显示，一种泛沙尔贝病毒CVR支持HKU3假病毒和真实RsHuB2019A3的传播。同时，使用HKU5特异性CVR，成功恢复了野生型和ZsGreen-HiBiT标记的HKU5-1，并从蝙蝠样本中分离出了HKU5毒株。这项研究表明，CVR策略有助于建立独立于天然受体的感染模型，为研究缺乏已知敏感靶细胞的病毒提供了新的工具。这为病毒学的研究打开了新的方向，特别是在开发针对新兴病毒的治疗和预防措施时。

【9】Myocardial infarction augments sleep to limit cardiac inflammation and damage（心肌梗死增加睡眠以限制心脏炎症和损伤）：该研究揭示了心肌梗死后睡眠在减轻心脏炎症和促进恢复中的作用，为心脏病患者的治疗提供了新的思路。

该研究表明，心脏损伤后，单核细胞被招募到大脑以增强睡眠，进而抑制心脏的交感神经输出，限制炎症并促进愈合。微胶质细胞在胸腺后核迅速招募这些细胞，重编程后产生肿瘤坏死因子（TNF），进而增加慢波睡眠的需求和丰度。打乱睡眠会导致心脏功能恶化、心率变异性降低，增加心律失常风险。研究强调了心脏损伤后睡眠调节的重要性，说明睡眠对限制心脏炎症和损伤具有保护作用。

【10】Dynamic interface printing（动态界面打印）：这种新型3D打印技术利用声学调制技术在几秒内快速生成大规模三维结构，在材料科学和制造业中具有广泛应用潜力。

【11】The genomic natural history of the aurochs（野牛的基因组自然史）：对38个古代野牛基因组的分析揭示了这一灭绝物种的种群祖先和驯化过程，对动物驯化和进化生物学的研究提供了重要数据。

【12】Vertical bedrock shifts reveal summer water storage in Greenland ice sheet（垂直基岩位移揭示格林兰冰盖夏季水储存）：这篇文章通过高分辨率的观测数据，分析格林兰冰盖的基岩弹性变形，表明冰盖能够储存足够的夏季融水，导致在融水季节基岩沉降约5毫米。该研究为了解气候变化影响下的冰盖动态提供了重要信息，对预测海平面上升具有重要意义。

【13】Rhythmic IL-17 production by γδ T cells maintains adipose de novo lipogenesis（γδ T细胞的节律性IL-17产生维持脂肪组织的新生脂肪生成）：此研究揭示了在脂肪组织中，γδ17 T细胞通过定时产生IL-17A和RORγt来维持局部稳态和调节脂肪生成。这一发现有助于理解肥胖及相关代谢疾病的免疫机制，为新治疗方法提供理论基础。

这论文探讨了生物钟（昼夜节律）在免疫系统和代谢稳态中的作用，研究对象主要是能分泌IL-17的固有T细胞。研究表明，分泌IL-17的固有T细胞在分子时钟基因上更为丰富，且其RORγt和IL-17A的表达在夜间达到高峰。小鼠实验显示，分子时钟的缺失会影响脂肪组织中γδ17 T细胞的IL-17生产，而对其他类型T细胞的细胞因子产生没有影响。IL-17在脂肪组织中的新生脂肪生成（de novo lipogenesis）中至关重要，缺乏IL-17受体C的小鼠在这一过程中表现出缺陷。此外，缺乏IL-17A和IL-17F的小鼠在代谢节律和核心体温节律上也出现了异常。整体来看，这项研究揭示了IL-17在全身代谢稳态中的关键角色，并指出新生脂肪生成是IL-17的一个主要靶点。

【14】Progressive plasticity during colorectal cancer metastasis（结直肠癌转移过程中的渐进性可塑性）：该文章研究了结直肠癌转移中的细胞可塑性，指出非肠道谱系的PROX1介导的抑制丧失。这对理解癌症转移机制及发展靶向治疗策略具有重要意义。

【15】Leptin-activated hypothalamic BNC2 neurons acutely suppress food intake（瘦素激活的下丘脑BNC2神经元急性抑制食物摄入）：研究发现，表达basonuclin 2的下丘脑神经元通过直接抑制相关神经元来急性抑制食欲。这为理解能量平衡和体重控制机制提供了新的视角，对肥胖治疗有重要影响。

瘦素（Leptin）是一种来自脂肪组织的激素，它通过调节控制食欲和新陈代谢的特定神经群体的活动，维持脂肪组织质量的稳态控制。瘦素通过抑制食欲刺激神经元（AGRP神经元）并激活抑制食欲的前促黑激素（POMC神经元）来调节食物摄入。然而，虽然AGRP神经元在快速时间尺度上调节食物摄入，但急性激活POMC神经元的效果则相对较小。这引发了对尚未发现的、由瘦素调控的神经群体的可能性，即它们能够快速抑制食欲。研究团队发现了一种新的瘦素靶向神经元群体，这些神经元在弓状核中表达basonuclin 2（Bnc2），它们通过直接抑制AGRP神经元来急性抑制食欲。与AGRP激活的效果相反，激活BNC2神经元在饥饿的老鼠中引发了偏好的地方选择，这表明它们具有积极的价值感。BNC2神经元的活动受瘦素、感官食物线索和营养状态的调节。最后，敲除BNC2神经元中的瘦素受体导致显著的暴食和肥胖，类似于在AGRP神经元中观察到的瘦素受体缺失现象。这些数据表明，表达BNC2的神经元是维持能量平衡神经回路的关键组成部分，从而填补了我们对食物摄入调节和瘦素作用理解中的重要空白。

【16】Temporal recording of mammalian development and precancer（哺乳动物发育与癌前状态的时间记录）：此研究利用单细胞CRISPR平台，精确记录了小鼠胚胎发育过程中的细胞扩展时机及其与癌前状态的关系。这对发育生物学和癌症研究具有重要启示，帮助开发早期癌症检测方法。

改论文介绍了一种新的方法，通过时间顺序记录细胞事件，以深入理解生物现象。传统上，这种记录依赖于持续的直接观察，但研究人员提出了一种替代方案，利用不可逆的遗传变化（如自然发生的突变）来创建永久性标记，从而实现回溯性时间排序。研究团队使用一种多功能的单细胞CRISPR平台，开发了一个分子时钟的方法，以记录细胞事件的时间和克隆性，同时结合细胞状态和谱系信息。通过这个方法，他们揭示了小鼠胚胎发育过程中组织特异性细胞扩展的精确时机，发现了细胞类型之间非常规的发展关系，以及新的上皮祖细胞状态，这些都源于它们独特的遗传历史。此外，结合对小鼠腺瘤的分析、对人类癌前病变的多组学和单细胞分析，以及对418个人类息肉的克隆分析，研究显示15%至30%的结肠癌前病变是多克隆起始的，表明它们起源于多个正常的创始细胞。该研究提出了一个多模态框架，奠定了通过结合合成或自然遗传变化与单细胞分析的基础，以探讨哺乳动物系统中的发育和肿瘤发生的起源和时机。

【17】Softening of the optical phonon by reduced interatomic bonding strength without depolarization（由于降低原子间结合强度而不发生去极化的光学声子软化）：研究探讨了通过离子半径差和应变等因素驱动光学声子软化的替代途径。该研究为超薄膜中的铁电性增强提供了统一理论基础，具有材料科学和工程领域的重要应用价值。

【18】Tumour evolution and microenvironment interactions in 2D and 3D space（肿瘤进化与微环境在二维和三维空间的相互作用）：文章通过空间转录组学和单核RNA测序技术，研究了肿瘤及其微环境中的不同空间微区。这一研究揭示了肿瘤生物学复杂性，为精准医疗提供了新的视角。

本研究旨在探索癌细胞与非癌细胞之间的空间相互作用。研究团队分析了来自6种癌症类型的131个肿瘤切片，利用Visium空间转录组学技术，同时结合了48个匹配的单核RNA测序样本和22个CODEX样本。主要内容：1. 肿瘤微区域定义：研究将“肿瘤微区域”定义为被基质成分隔开的空间上独特的癌细胞群集。不同癌症类型的微区域在大小和密度上存在差异，转移性样本中的微区域最大。2. 空间亚克隆：研究将具有相似遗传改变的微区域归类为“空间亚克隆”。在35个肿瘤切片中发现了亚克隆结构，显示出不同的拷贝数变化和突变，反映出不同的致癌活性。3. 代谢活性与免疫浸润：微区域中心的代谢活性增强，而沿着微区域的边缘则观察到增强的抗原呈递。微区域内的T细胞浸润程度变化，巨噬细胞主要位于肿瘤边界。4. 三维肿瘤结构重建：通过共同注册16个样本的48个连续ST切片，重建了三维肿瘤结构，揭示了肿瘤的空间组织和异质性。5. 免疫微环境分析：使用无监督深度学习算法，结合ST和CODEX数据，识别了免疫“热”和“冷”微环境，并发现3D亚克隆周围存在免疫耗竭标记的增强。研究意义：这些发现有助于理解肿瘤在局部微环境中的空间演变，提供了对肿瘤生物学的新见解，尤其是在2D和3D空间中如何与周围细胞和结构相互作用。这一研究将为未来的肿瘤治疗策略提供重要的基础。

【19】Single phage proteins sequester signals from TIR and cGAS-like enzymes（单一噬菌体蛋白从TIR和cGAS样酶中隔离信号）：该研究发现噬菌体Thoris的抗防御蛋白Tad1和Tad2通过同时隔离CBASS环状寡核苷酸来发挥作用。这为理解噬菌体的抗病毒机制提供了新见解，对生物技术和病毒研究具有潜在应用。

【20】Phonon modes and electron–phonon coupling at the FeSe/SrTiO3 interface（FeSe/SrTiO3界面的声子模式与电子-声子耦合）：此研究以原子尺度成像的方式揭示了FeSe/STO界面新型光学声子模式的强耦合。这对理解超导材料的微观机制和提升超导转变温度具有重要意义。

【21】Global potential for natural regeneration in deforested tropical regions（热带地区天然再生的全球潜力）：这篇文章估算了在热带森林国家和生物群落中，有215万公顷的土地具有天然森林再生的潜力，能够为碳汇提供23.4亿吨碳的 sequestration 潜力，强调了保护和恢复热带森林的重要性，以应对气候变化。

【22】The rise and transformation of Bronze Age pastoralists in the Caucasus（青铜时代高加索游牧民的崛起与转变）：这项研究通过131个个体的古基因组数据，分析了在6000年间高加索及周边草原地区的人口变迁，为理解青铜时代的人类迁徙和社会结构提供了重要信息。

【23】RAS-mutant leukaemia stem cells drive clinical resistance to venetoclax（RAS突变白血病干细胞导致对venetoclax的临床耐药性）：研究发现，RAS突变的白血病干细胞对抗癌药物venetoclax具有耐药性，揭示了治疗白血病中面临的挑战，并为未来的治疗策略提供了依据。

【24】Superconductivity in twisted bilayer WSe2（扭转双层WSe2中的超导现象）：这篇文章探讨了在特定条件下扭转双层钨二硒化物中观察到的超导性，为理解低维材料中的超导机制提供了新的视角，推动新型电子器件的开发。

【25】How the extra X chromosome impairs the development of male fetal germ cells（额外X染色体如何影响男性胎儿生殖细胞的发育）：研究揭示了克氏综合征中额外X染色体导致的基因失调，影响男性生殖细胞的发展，深入了解遗传因素对生殖健康的影响。

【26】Tissue spaces are reservoirs of antigenic diversity for Trypanosoma brucei（组织空间是锥虫抗原多样性的储存库）：通过对锥虫表面变异抗原的高通量测序，研究探讨了外血管寄生虫种群的抗原多样性，强调了其在病原体多样化中的重要作用，有助于疾病防治策略的制定。

【27】Clonal dynamics after allogeneic haematopoietic cell transplantation（同种异体造血细胞移植后的克隆动态）：研究发现，将干细胞从其原生环境移植到其他个体后，选择压力的加剧导致克隆多样性的丧失，为改进造血干细胞移植疗法提供了重要的生物学基础。

【28】Engineered odorant receptors illuminate the basis of odour discrimination（工程化嗅觉受体揭示气味辨别的基础）：利用共识蛋白设计方法，研究生成了稳定的工程化哺乳动物嗅觉受体，从分子层面探讨了气味与受体的相互作用，为理解嗅觉机制提供了新思路。

【29】The oldest tadpole reveals evolutionary stability of the anuran life cycle（最古老的蝌蚪揭示了无尾目生活史的进化稳定性）：发现中侏罗纪的古无尾目蝌蚪标本，不仅是已知最古老的蝌蚪，还展示了其生活史的演化稳定性，为两栖动物的演化提供了新证据。

【30】Transmission of a human isolate of clade 2.3.4.4b A(H5N1) virus in ferrets（人体中分离出来的2.3.4.4b亚型A(H5N1)病毒在雪貂中的传播）：研究探讨了人体中分离出来的H5N1病毒在动物模型中的传播能力，对公共卫生和流感病毒监测具有重要意义。

【31】A human isolate of bovine H5N1 is transmissible and lethal in animal models（从人体中分离的牛H5N1病毒在动物模型中具有传播性和致死性）：此研究表明从人体中分离出来的牛H5N1病毒在动物模型中具备传播能力，强调了监测此类病毒变异及其对人类健康潜在威胁的重要性。

以下是本期Nature封面内容：

第 634 卷第 8036 期，2024 年 10 月 31 日

空间意识

人类肿瘤图谱网络（HTAN）成立于2018年，旨在创建人类癌症进化过程中细胞、结构和分子特征的3D图谱。本周，该网络在《自然》杂志上发布了一系列论文，分析了多种癌症和组织部位的肿瘤和癌前结构以及细胞相互作用。在《自然》杂志上，李丁和他的同事们公布了一份涵盖六种癌症的图谱，探讨了肿瘤及其组织微环境的空间特征。在第二篇论文中，Ken Lau及其同事将小鼠的谱系追踪与人类患者数据相结合，证实了多个细胞共同引发结直肠肿瘤。Karuna Ganesh及其同事在网上发表的一篇论文揭示了结直肠癌癌症细胞在转移过程中的可塑性不断增强。

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。