編委推薦

Science | 將小鼠胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)成為具備受精能力的卵子

一直以來(lái)，生殖生物學(xué)家都試圖在體外制造出功能性的生殖細(xì)胞，以助力輔助生殖和開(kāi)展生殖細(xì)胞的發(fā)育程序研究。近日，日本九州大學(xué)Katsuhiko Hayashi實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了一個(gè)能夠誘導(dǎo)小鼠胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells, ESCs)產(chǎn)生功能性卵泡的體外系統(tǒng)(2021年7月16日在線發(fā)表，doi:10.1126/ science.abe0237)。他們?cè)谇捌趯⑿∈蠖嗄苄愿杉?xì)胞誘導(dǎo)為原始生殖細(xì)胞樣細(xì)胞(primordial germ cell like cells, PGCLCs)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在體外對(duì)ESCs施以一系列多因子(WNT、BMP、SHH、RA)組合誘導(dǎo)，激活下游信號(hào)途徑，將小鼠ESCs誘導(dǎo)分化為表達(dá)Nr5a1的胎兒卵巢體細(xì)胞樣細(xì)胞(fetal ovarian somatic cell-like cells, FOSLCs)。研究人員將PGCLCs和FOSLCs進(jìn)行三維細(xì)胞集群培養(yǎng)，形成的重組類卵巢體(reconstituted ovarioids)可以支持正常的卵子發(fā)生進(jìn)程，并產(chǎn)生具備完全受精能力的成熟卵子。這一概念性成果為在體外規(guī)模化生產(chǎn)成熟配子提供了理論模型，并有望為生殖生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等研究提供有力工具。■推薦人：孫永華

Neuron | C9orf72缺陷促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的衰老和蛋白淀粉樣積聚中突觸的缺失

C972中非編碼六核苷酸序列(GGGGCC)的重復(fù)擴(kuò)增是神經(jīng)退行性疾病肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)和額顳葉癡呆(FTD)的常見(jiàn)的遺傳原因，并且這種重復(fù)擴(kuò)增還會(huì)導(dǎo)致C972蛋白表達(dá)缺陷以及毒性RNA和二肽重復(fù)蛋白(DPR)在神經(jīng)元中的異常積聚。最近也有研究表明，C972的表達(dá)缺陷加劇了自噬體與溶酶體運(yùn)輸?shù)娜毕菀约岸闹貜?fù)蛋白(DPR)異常積聚，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。除此之外，除了肌萎縮側(cè)索硬化癥和額顳葉癡呆，C972重復(fù)擴(kuò)增也已被報(bào)道出現(xiàn)在一系列神經(jīng)退行性綜合征中，其中包括阿爾茨海默病。近日，美國(guó)西達(dá)賽奈爾醫(yī)學(xué)中心Robert H. Baloh團(tuán)隊(duì)以及巴洛神經(jīng)外科研究所Rita Sattler團(tuán)隊(duì)的研究成果表明：C972缺陷會(huì)促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的衰老和淀粉樣蛋白積聚中突觸的缺失(2021年6月15日在線發(fā)表，doi：10.1016/j.neuron. 2021.05.020)。研究人員首先通過(guò)對(duì)青年和老年兩個(gè)年齡段的的C972+/+、C972+/–和C972–/–小鼠的Cd11b+的小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行RNA-seq，結(jié)果顯示老年鼠C972的缺失導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄本中1型干擾素(IFN)特征的增強(qiáng)，即表明C972缺失促進(jìn)了小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)特征的改變，并向炎癥狀態(tài)的進(jìn)行轉(zhuǎn)變。此外，研究人員還檢測(cè)發(fā)現(xiàn)C972–/–小膠質(zhì)細(xì)胞的突觸修剪活性增強(qiáng)，加強(qiáng)了對(duì)突觸的吞噬，尤其是對(duì)皮層突觸的吞噬，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元功能的損傷并導(dǎo)致ALS/FTD/AD模型小鼠學(xué)習(xí)和記憶行為的缺陷。有趣的是，研究人員在檢測(cè)C972的缺失對(duì)蛋白淀粉樣沉積的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)C972表達(dá)缺失小鼠的皮層和海馬區(qū)的Aβ、淀粉樣斑塊沉積明顯減少，并且有更多的小膠質(zhì)細(xì)胞聚集在斑塊周圍，這也表明C972缺失致使小膠質(zhì)細(xì)胞功能改變而直接導(dǎo)致突觸修剪增強(qiáng)，神經(jīng)元功能損傷，而與蛋白淀粉樣沉積的毒性積聚無(wú)關(guān)。該研究揭示了C972在大腦中正常小膠質(zhì)細(xì)胞功能以及突觸完整性維持中的細(xì)胞自主性作用，是對(duì)C972在神經(jīng)退休性疾病致病機(jī)制中的深入探究，為ALS、FTD等神經(jīng)退行性疾病的治療提供了新思路。■推薦人：樊雯馨，韓俊海

Nature Genetics | 爪蟾三維基因組折疊動(dòng)力學(xué)研究

細(xì)胞間期染色質(zhì)是如何折疊的一直都不是很清楚。近期，南方科技大學(xué)侯春暉等團(tuán)隊(duì)利用染色質(zhì)構(gòu)象捕獲結(jié)合基因沉默技術(shù)系統(tǒng)地研究了爪蟾基因組折疊的動(dòng)態(tài)調(diào)控(2021年6月7日在線發(fā)表，doi: 10.1038/s41588-021-00878-z)。研究發(fā)現(xiàn)爪蟾胚胎發(fā)育中基因組TAD形成不依賴于合子轉(zhuǎn)錄激活，這與小鼠和果蠅類似而不同于人類；染色質(zhì)重塑是TAD形成所必需的；TAD結(jié)構(gòu)在不同的組織中是有變化的。一個(gè)有意思的發(fā)現(xiàn)是CTCF和cohesin非對(duì)稱性地富集在TAD的一端，這與TAD形成的非對(duì)稱性相一致，推測(cè)CTCF的方向性可能在啟動(dòng)cohesin環(huán)擠出中比較關(guān)鍵，在特定條件下cohesin/CTCF復(fù)合物能夠在一個(gè)方向上進(jìn)行染色質(zhì)環(huán)擠出，直到在環(huán)擠出方向上遇到障礙物的阻滯(比如另外一個(gè)方向相向的CTCF)。總之，該工作系統(tǒng)性分析了爪蟾胚胎形成中染色質(zhì)折疊的動(dòng)態(tài)調(diào)控，加深了對(duì)染色質(zhì)折疊機(jī)理的認(rèn)識(shí)，奠定了以爪蟾作為模式生物研究三維染色質(zhì)架構(gòu)及基因調(diào)控的基礎(chǔ)?！鐾扑]人：吳強(qiáng)

Nature Methods | 組合流體索引實(shí)現(xiàn)超高通量單細(xì)胞RNA測(cè)序

單細(xì)胞RNA測(cè)序有助于揭示組織異質(zhì)性和多樣性，但在應(yīng)對(duì)數(shù)百萬(wàn)級(jí)別數(shù)量細(xì)胞時(shí)，基于液滴的傳統(tǒng)scRNA-seq技術(shù)既昂貴又耗時(shí)。奧地利科學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究中心的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了單細(xì)胞組合流體索引技術(shù)(single-cell combinatorial fluidic indexing, scifi)，該技術(shù)通過(guò)兩輪索引從細(xì)胞過(guò)載的液滴中高精度解析大規(guī)模單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)(2021年5月31日在線發(fā)表，doi: 10.1038/s41592-021-01153-z)。在這項(xiàng)技術(shù)中，透化細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物首先在96孔板或384孔板中通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄被預(yù)索引條形碼進(jìn)行第一輪標(biāo)記。隨后，高度過(guò)載的標(biāo)準(zhǔn)微流控液滴發(fā)生器將含有預(yù)索引標(biāo)記cDNA的細(xì)胞隨機(jī)混合和封裝，使大多數(shù)液滴接收多個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞核。在這些過(guò)載液滴內(nèi)部，轉(zhuǎn)錄本再被液滴特異的微流控條形碼進(jìn)行第二輪標(biāo)記，這樣雙條碼組合可以唯一識(shí)別來(lái)自同一單細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄本。研究者驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性，包括穩(wěn)定的過(guò)載液滴的產(chǎn)生、透化細(xì)胞可以承受液滴產(chǎn)生器的壓力，以及單個(gè)液滴的試劑足以對(duì)所有細(xì)胞進(jìn)行第二輪索引等。研究者進(jìn)一步利用scifi- RNA-seq對(duì)不同類型的人及小鼠細(xì)胞系進(jìn)行陣列CRISPR篩選以研究TCR激活的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。該技術(shù)有助于大規(guī)模降低百萬(wàn)數(shù)量級(jí)細(xì)胞的單細(xì)胞測(cè)序成本，促進(jìn)復(fù)雜組織、器官及整個(gè)機(jī)體表征的研究，推進(jìn)藥物篩選，該技術(shù)將為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究提供技術(shù)支持。■推薦人：方向東

Molecular Plant/Plant Cell | 控制小麥長(zhǎng)穎/長(zhǎng)粒P1基因的克隆及功能解析

四倍體波蘭小麥()和六倍體半野生小麥新疆小麥()具有相似的長(zhǎng)穎穗部特征，控制該性狀的基因位于7A染色體的位點(diǎn)上，具有相同的起源。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究中心和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室小麥遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)同一天背靠背在發(fā)表了新疆小麥和波蘭小麥控制長(zhǎng)穎/長(zhǎng)粒的基因研究成果(2021年5月25日在線發(fā)表，doi:10.1016/j.molp.2021.05.021和doi: 10.1016/j.molp.2021.05.022)。英國(guó)JIC研究所Cristobal Uauy課題組等也克隆了基因，相關(guān)研究成果發(fā)表在(2021年5月1日在線發(fā)表，doi:10.1093/plcell/koab119)。研究表明，波蘭小麥和新疆小麥基因序列完全相同，從分子層面證實(shí)新疆小麥起源于波蘭小麥。基因編碼SVP類型的MADS轉(zhuǎn)錄因子VRT-A2，其第一內(nèi)含子內(nèi)部發(fā)生了序列插入(157 bp)/缺失(560 bp)變異，其中560 bp序列含有VRT-A2轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵負(fù)調(diào)控順式元件，其缺失引發(fā)該基因的異位激活表達(dá)，而157 bp序列插入對(duì)該基因轉(zhuǎn)錄也起激活作用。近等基因系和突變體分析表明，可以增加穗長(zhǎng)、粒長(zhǎng)和千粒重等產(chǎn)量性狀，但增加不育小穗數(shù)和減少總小穗數(shù)，克隆該基因并解析其作用機(jī)制，有望通過(guò)優(yōu)化其表達(dá)水平提高作物產(chǎn)量。■推薦人：王秀娥

Cell | 細(xì)菌效應(yīng)分子泛素化宿主的殺菌分子GSDMB逃避免疫清除

人gasdermin家族屬于成孔細(xì)胞裂解素(pore- forming cytolysin)，負(fù)責(zé)殺死被細(xì)菌感染的炎癥細(xì)胞，該家族至少包括6個(gè)分子。其中，Gasdermin B (GSDMB)與多種遺傳疾病有關(guān)，但是在致病菌感染免疫中的功能未知。近日，美國(guó)德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的Neal M. Alto實(shí)驗(yàn)室首次報(bào)道GSDMB的作用機(jī)理不同于其他gasdermin成員(2021年5月21日在線發(fā)表，doi: 10.1016/j.cell.2021.04.036)。GSDMB抑制細(xì)菌不通過(guò)裂解被感染的宿主細(xì)胞，而是識(shí)別革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞膜上磷脂，直接殺菌。這也說(shuō)明GSDMB是免疫細(xì)胞發(fā)揮殺菌功能的核心分子。自然殺細(xì)胞通過(guò)絲氨酸蛋白酶granzyme A (GZMA)激活GSDMB而殺菌。但是，細(xì)菌也進(jìn)化出降解GSDMB的機(jī)制，抵御宿主免疫攻擊。宿主細(xì)胞的GSDMB可以被福氏志賀菌分泌效應(yīng)分子IpaH7.8泛素化，繼而被26S蛋白酶體降解，防止細(xì)菌被NK細(xì)胞裂解。未來(lái)需要研究GSDMB靶向的致病菌種類，以及先天免疫GZMA/GSDMB信號(hào)軸在致病菌感染免疫中的作用大小?！鐾扑]人：謝建平