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6月Science杂志最受关注的文章(生物类)

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2019-12-20 13:14:03【
美国的《Science》杂志是国际上著名的自然科学综合类学术期刊,在世界学术界享有盛誉,被引文量的影响因子始终高居《SCI》收录的5700种科学期刊的前十位。《Science》杂志发表的论文涉及所有科学学科,特别是物理学、生命科学、化学、材料科学和医学中最重要的、最激动人心的研究进展。据统计,发表的论文中60%有关生命科学,40%是属于物理科学领域。6月《Science》杂志生命科学领域下载最高的部分论文如下:

Computational Design of Proteins Targeting the Conserved Stem Region of Influenza Hemagglutinin

来自美国的计算机生物学家利用电脑程序设计了两个可与流感病毒上的某个关键蛋白结合的新型蛋白质。这一创新成果将有可能开启新的抗病毒疗法之门。

发现一种可与另一种蛋白成为完美匹配的蛋白是一个令人畏惧的挑战。因为这要求蛋白之间的各个原子必须相互适配且无交叠,极少的无用空间,并有精确的化学互补性。研究人员通常只能通过在大量的蛋白质结构库中搜寻出少数粗略匹配靶分子的蛋白,然后稍微地改变这些蛋白质的结构以使其获得更完美的适配;或是将病原体导入到动物体内激活免疫系统对靶分子产生免疫反应,然后对生成的抗体进行挑选。

尽管前一种方法使得研究人员能够掌控设计蛋白与靶蛋白结合的位点及方式,然而设计出来的蛋白质仍有可能无法与靶蛋白紧密结合。而后一种看起来似乎更“自然”的方法尽管有可能使研究人员获得对靶分子具有高亲和力的抗体,但却几乎无法对蛋白质的结合动态进行控制。

流感病毒血凝素蛋白是在病毒感染宿主细胞过程中其关键性作用的一种蛋白质,其在结构上可分为呈杆状的基底部和呈球状的头部两个部分。病毒的受体结合位点就位于球形头部,是大部分免疫系统抗体的识别位点,但是常容易产生变异。

为了克服这一挑战,华盛顿大学的计算机生物学家David Baker及同事们决定将研究焦点放在流感病毒血凝素蛋白相对稳定而保守的茎部区域上。过去的研究证实抗体结合到这一区域可阻止病毒与宿主细胞发生膜融合,抑制病毒感染。

在他们获得了这些“挂钩序列”的完全信息后,他们寻找到了已知结构能与血凝素构象粗略适配的蛋白质,将其作为容纳这些挂钩的主蛋白体。进而研究人员对这些支架蛋白的定向及序列进行了修改。由于这是一个关键性且极其耗时的实验步骤,研究人员在设计和优化蛋白的三维结构的过程中向公众寻求了帮助。大约有25万名志愿者从Baker的实验室下载了一种免费的软件程序,并通过他们的个人电脑进行了复杂的并行计算。最终研究人员从头设计出了两种蛋白质,它们能够与凝血素的茎部结合,锁闭流感病毒的凝血素受体。

文章的作者表示尽管他们还需要做更多的工作来决定是否这两个蛋白质本身可被用于治疗或作为诊断的方法。但总的来说,这些结果显示新型抗病毒蛋白的计算设计方法使得研究人员能够在非常早期的阶段对蛋白质的设计进行控制,是一种具有可行性的蛋白质设计方法。

Differences Between Tight and Loose Cultures: A 33-Nation Study

来自美国马里兰大学,新加坡南洋理工大学,香港中文大学等多国研究人员组成的研究团队开展了一项包含33个国家,7000多人的大调查,从中寻找环境灾难,人口密度,疾病大流行等情况之间的联系,这一研究报告公布在Science杂志上。

据报道,这项研究透过在全球33个国家及地区,以6项指标访问6823名不同阶层的市民,分析他们对不同问题的回应。指标包括“人们须遵守许多社会规范”、“若某人行为举止不当,其他人会强烈反对”、“人们是否了解行为属社会期望”等。研究人员会通过事例,包括“你认为在银行骂脏话、在公园接吻、在课室吃东西或阅报是否恰当?”,再就受访者的答案评分。

这项研究把以上的这些回答与这些国家在当今和历史上的生态、社会灾难数据,人口密度,疾病大流行情况联系在一起。结果发现,一个社会经历的越多,无论是生态还是人为的灾难,就越容易形成“严控型”社会。

从中研究人员分析了各国的情况,结果表明最受社会规范、人民最拘谨的国家前三位分别为巴基斯坦、马来西亚及印度。香港刚好相反,市民较少受社会规范约束,排名第15,而从宽容度来看,香港在亚洲地区仅次以色列,排第二。香港学者指出,研究反映在多元化的民主城市,市民生活方式更自由。

结果显示号称最大民主国的印度,显然受根深柢固的社会规范影响,人民拘谨排名仅次于巴基斯坦和马来西亚,总的结果显示社会大部分群众难以容忍他人的“异常行为”,部分亚州大国,如新加坡、日本和中国亦分别排第30、第26和第25位。香港排第15,从宽容度来看,更是亚洲第二,反映港人较少受规范或自我规范。

负责研究的美国马里兰大学教授Michele Gelfand指出,人口密度高、长期受战争或天灾影响的国家,倾向有较紧密的规范,而且文化亦会随时代转变,好像美国自911后,政府对部分地方亦加强控制,加入更多规矩要求市民遵守。

Feedback From Frontal Cortex May Be a Signature of Consciousness

近年来,一些研究者致力于研究那些由于车祸,脑出血或其他原因所致脑部严重受损的患者,他们发现有些患者尽管表面看不出来有意识的征象,事实上却可以感受到疼痛,甚至有某种程度的意识。如果有更好的方法来评估这些患者的意识状态,也许可以帮助医生调整对疼痛的药物治疗量并判断预后,而且也可能抚慰或平息患者家属极度焦虑的心,他们迫切想知道他们的爱人是否能明白他们所说的话或者能感觉到他们的爱抚。

在“科学”杂志上,研究者向我们描述了在这方面有潜在价值的研究进展。通过把描记大脑活动的脑电图结果输入一个复杂的数学模型中,这些研究者确定了一个能反映大脑意识状况的神经信号。这个神经信号出现在健康人或者保持一定意识水平的大脑受损患者,却不存在于真正的植物人。另有一些研究者认为这种方法具有创新性但却并不适合临床应用。然而这项研究也许可以帮助我们探寻意识是如何存在于人类的大脑。

在比利时列日大学,Melanie Boly和Steven Laurays领导着一个昏迷科研小组。他们收集了22个健康志愿者和21个脑损伤患者的脑电图资料。(获得他们家属的知情同意)。21名患者中,8个患者被诊断为植物人状态,他们仅有神经反射活动;另外13名患者处于临界意识状态,他们大脑受损较轻,偶尔会有迅速短暂的反应活动,比如眼球随物体运动或者按照指令握住某人的手。

研究者在让受试者听一组音调的同时记录他们的脑电图。对健康人的研究发现,在音调突然变化后,在EEG描记的轨迹上会出现特征性的起伏波型,持续几百毫秒,这表明大脑捕捉到了音调变化。这些起伏的波在睡眠或麻醉状态消失,对某些研究者来说,这就是意识的标记。Boly和他的同事发现,在植物人状态,这种对音调的反应是不存在的或者是转瞬即逝的,不超过100毫秒。

为了探寻原因,比利时人与伦敦大学的神经科学家Karl Friston及其同事合作研究。正是Karl Friston开发了这套数学模型,使研究者可以推断出引起特殊脑电图信号的大脑局部网络。模型显示,所有的受试者,包括植物人状态的受试者,音调都可以激活专门加工处理声音信号的部分颞叶皮质。

神经科学家通常认为,大脑是以一种分等级的方式对声音和其他刺激进行加工处理。声音刺激从脑干上传至颞叶皮质,在此分析其频率,持续时间和来源;然后上传至顶叶和前额叶皮质,进行有意识的知觉综合分析(那是我的电话铃声)并做出决定(接或者不接)。在健康被试或临界意识状态的患者中,顶叶和前额叶会发出信号返回颞叶,形成一个反射回路。在植物人中,则不存在这样的反馈信号,这就解释了在脑电图中也看不到对应音调变化的波型。

这项研究对判断意识状态提供了实验数据支持,并得到神经病学家和认知科学家Lionel Naccache及其同事的肯定。Lionel Naccache目前供职于位于法国巴黎的一家生物医学研究机构——国家健康与医学研究院。“我们已经从理论的角度提出感觉的最初阶段并没有意识参与,有意识的感觉来自于大脑皮层大范围的激活”,Naccache说。他认为新的脑电图检查手段对于临床上判断无应答患者的意识状态有很多潜在价值。

然而供职于加拿大伦敦市的西安大略大学的神经科学家Adrian Owen告诫说:这种方法仅被证明可以区分群组患者,而在临床工作中,你需要着眼于一个患者,判断他是否有意识。在2006年,Owen和他的团队就报道过这样的方法,他们先指示一个无应答的患者想象她正在进行特定的活动,比如正在走过她的房间,然后他们在fMRI上惊异的发现患者大脑异常活跃。(science,8 September 2006,P.1402)。他的团队正在改造这种方法,使其能应用于脑电图,因为相比fMRI,脑电图更便宜更方便。“很显然,如果这种技术能用于临床,它必将是以脑电图为基础”, Owen说。

尽管纽约市康奈尔大学威尔医学院的神经病学家Nicholas Schiff认为,对于区分植物人和具有一定意识状态的患者,哪种技术或者技术的组合最有效尚待分晓,但是这些技术手段确实非常有必要,否则患者将面对不可承受的医疗风险