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自然及子刊综览
来源:中国科学报      作者:张章      时间:2017-05-23 15:59      关键词:

《自然》

在实验室内制造造血干细胞

人们距离在实验室内制造造血干细胞(HSC)又近了一步,这要得益于近日两篇《自然》论文所介绍的方法。这项进展对于细胞疗法、药物筛选和白血病的发展研究具有积极影响。

血细胞由造血干细胞产生,而造血干细胞在胚胎发育期间出现,产生于血管壁上特化的内皮细胞。

美国马塞诸塞州波士顿儿童医院和丹娜法伯癌症研究院的George Daley及同事首先使用化学信号将人体多能干细胞转化为生血内皮细胞,然后通过改变7个关键转录因子的水平,诱导它们成为造血干细胞样细胞。在第二篇论文中,美国纽约康奈尔威尔医学院的Shahin Rafii及同事使用成年小鼠内皮细胞作为初始材料,然后改变关键转录因子的水平来驱动它们转化成具有小鼠造血干细胞特性的细胞。

之后,两个团队均利用环境信号使造血干细胞成熟。Daley团队将人体细胞移植进成年小鼠的骨髓中,Rafii团队让小鼠细胞在胚胎内皮细胞层上生长。所得的细胞具有造血干细胞的所有特征:它们可以移植至接受移植者体内,产生多种不一样的血细胞系。

虽然Rafii团队的研究聚焦于小鼠细胞,但是从健康的供体身上可以获取人类成体内皮细胞,Daley团队使用的细胞来自供体,且被重编程为多能细胞。上述研究有望实现个性化的白血病疗法,来自病人自身细胞的造血干细胞或可用于治疗白血病。

《自然》

机器人噪音帮助解决问题

根据《自然》发表的一篇论文显示,将自主“机器人”编程为生成随机“噪音”,可以帮助一群人实现共同的目标。该研究认为在人类网络内的战略性位置添加产生噪音的机器人,可能有助于应对各种各样的问题,如解决量子问题和分类考古图片或天文图片。

即使每个人的利益是一致的,但是在为实现共同的目标而集体行动时,仍会面临协调问题:个体为取得对自己最佳的解决方案所做的尝试可能对团队整体而言并不是最优的。

为了给这种情况建模,美国康涅狄格州耶鲁大学Hirokazu Shirado与Nicholas Christakis邀请了一群人来解决一个网络颜色协调问题。这群人面对的是一个具有20个节点的网络,每一个节点可能有3种颜色选择,他们的集体目标是使每一个节点的颜色与相邻节点颜色不一样,但是参与者只能看到自己的节点及其相邻节点的颜色。对机器人做编程处理使之展现低水平的随机噪音,然后将其引入这场博弈中的中心位置,结果发现团队的集体表现上升了,人们解决问题所耗费的时间缩短了。

噪音,或者说进程中的无意义信息,通常被视为一种问题来源。但是在本研究中,行为噪音发挥的作用如同在网络中安插了已经知道如何解决问题的参与者。有趣的是,机器人不仅让任务变得简单,也影响了各参与者之间的交互方式。由此产生了效益级联,即使在人们知道他们是在与机器人交互时,也会出现这种效应。

《自然—通讯》

科学家研发卵巢生物假体

《自然—通讯》发表的一项研究介绍了一种3D打印的微孔支架,它可以支持小鼠卵泡细胞发育,并且可用于恢复手术绝育小鼠的卵巢功能。虽然之前已有人使用相同的材料设计出不同的支架,并且成功将卵泡细胞移植到小鼠身上,但是本研究中的微孔支架可以比以往的支架更好地支持卵泡细胞发育。本研究代表着生育能力保护领域的一大进步,因为它是人类首次使用3D打印技术成功设计出一个功能正常的小鼠可移植卵巢。

肿瘤生殖病病人因接受癌症治疗而导致卵巢功能退化,为其开发出可以有效恢复生殖能力和激素的可移植卵巢是一种临床需要。分离出的卵泡可用于制作改造的卵巢生物假体,但是这些细胞需要维持在3D环境中以维持正常的细胞间互作。过去的研究表明,水凝胶支架可以提供一个合适的环境,并且将利用水凝胶支架制成的卵巢生物假体移植进小鼠体内后,小鼠胎儿安全出生。

美国伊利诺伊州西北大学的Ramile Shah及同事在该研究的基础上,对支架设计稍作调整,改变了微孔结构的架构,从而改变了卵泡与支架的交互方式。他们表明,随着支架交互作用的上升,卵泡摊散被抑制,存活率上升。如同过去研究一样,本文作者表明,将这些卵巢生物假体移植进手术绝育的小鼠体内,可以恢复小鼠的生育能力,使之安全生下了健康的幼鼠。

虽然生理上足以支持怀孕,但是卵巢恢复效率低,而且该方法目前仅适用于小鼠。这种微孔支架还不能应用于人类卵泡,由于人类卵泡远大于小鼠卵泡,因此支架的结构和微孔大小将需要大幅调整。此外,由于人类卵泡会快速变大,目前还不清楚这种支架方法是否确实能够支持移植的人类卵泡存活。

(张章/编译 更多信息请访问www.naturechina.com/st)