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《自然·生物技术》：肌肉干细胞可治肌肉萎缩

肌肉营养不良是肌肉萎缩症的一种情况，美国研究人员进行的一项新研究显示，现有的肌肉祖细胞可用于治疗这类肌肉萎缩症。这项研究的新研究发表在9月在线出版的《自然·生物技术》期刊上。

Johnny Huard和同事在文章中指出，与祖细胞(或卫星细胞)相比，一种叫做肌上皮细胞(myoendothelial cells)新型成人骨骼肌细胞具有更大的再生成肌肉组织的能力。

肌上皮细胞能表达出卫星细胞和内皮细胞的细胞表面标记物。研究人员利用标记细胞表面标志物的荧光标签抗体和一种荧光激活细胞分类仪器将肌上皮细胞分离出来。

在培养液中，这些细胞能够向肌肉、骨骼和软骨分化。对小鼠的研究显示，与卫星细胞和内皮细胞相比，肌上皮细胞能更有效地形成身体内的肌肉纤维：将1000个肌上皮细胞移植入骨骼肌肉受伤的免疫缺陷动物体内后，能产生89种肌肉纤维，而相同数量的内皮或卫星细胞却只能产生9种或5种肌肉纤维。

另外，在今年5月，美国匹兹堡大学医学院和多伦多Sunnybrook健康科学中心的研究人员宣布说，他们进行的一项研究显示，通过给女性压力性尿失禁(SUI，stress urinary incontinence)患者注射肌肉干细胞来加强她们的括约肌的方法能够长期改善她们的病情。这项研究的结果在美国泌尿科协会年会上公布。

这项研究对患者进行了一年的跟踪研究，调查结果显示，这种干细胞注射方法很安全，能够改善患者的生活质量并可能有效治疗SUI。

研究的主要负责人之一，匹兹堡大学的Michael B. Chancellor教授表示，这项临床试验的结果很令人激动。研究人员首次证实，能够给SUI患者提供一种长期有效的低侵入性治疗选择。

匹兹堡大学之前对SUI动物模型进行的研究证实，将干细胞注射到尿道肌肉中能够增加漏尿点压（leak point pressure），从而使肌肉功能得以恢复。这些研究的结果成为了临床试验的基础。

最强荧光蛋白

来自莫斯科的研究人员培育出一种深红色的荧光蛋白质，这种蛋白质发出的光穿透性极强，即使蛋白质位于小动物体内深处，其发出的光也可穿透生物体被外界看到，这使生物学家能够更方便地监视活生物体的发病和康复过程，而不用侵入式地进行研究。这一最新研究成果公布在《Nature Methods》在线版上。

荧光光蛋白在某种定义下可以说是革新了生物学研究――运用荧光蛋白可以观测到细胞的活动，可以标记表达蛋白，可以进行深入的蛋白质组学实验等等。特别是在癌症研究的过程中，由于荧光蛋白的出现使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的具体活动，比如肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生。

最早出现的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）是由下村修等人在1962年在一种学名Aequorea victoria的水母中发现，之后又在海洋珊瑚虫中分离得到了第二种GFP。其中水母GFP 是由 238 氨基酸组成的单体蛋白质，分子量约 27 kD，GFP 荧光的产生主要是在 O 2 存在下，分子内第 67 位甘氨酸的酰胺对第 65 位丝氨酸的羧基的亲核攻击形成第 5 位碳原子咪唑基，第 66 位酪氨酸的α 2β键脱氢反应之后，导致芳香团与咪唑基结合，这样GFP 分子中就形成对羟基苯甲酸咪唑环酮生色团发出荧光。在搞清楚了这一原理后，GFP被广泛的应用到生物学研究中了，各个厂家如Promega公司、Stratagene公司（包括来自香港中文大学的橙色荧光蛋白制备技术）、Clontech公司（现属Takara公司）等都出产了相应的产品。

但此前穿透性最强的荧光蛋白质也不能帮助研究者看到活生物体皮下更深层的状况。现在，随着俄罗斯科学院的Dmitriy Chudakov最近培育出穿透性极强的深红色荧光蛋白质，利用荧光蛋白质进行的生物研究领域将出现重大突破。

Chudakov是抓住一个偶然的机会从而培育出这种穿透性超强的深红色荧光蛋白质的。他的一个同事在逛莫斯科宠物商店时发现了一只颜色深红的海葵，出于职业的直觉，他将海葵带了回来；然后，他们对海葵的荧光蛋白质分子进行诱变，最终得到了一种能够在生物体内稳定存在，同时能发出更明亮红光的蛋白质。Chudakov已在人体细胞和青蛙身上测试了这种新的荧光蛋白质。在动物实验中，他发现从外界就可以明显看到这种深红色荧光蛋白质从小动物肌肉组织深处发出的亮光，而同样处于肌肉组织深处的一般荧光蛋白质发出的光则几乎看不见，Chudakov准备下一步在白鼠身上实验这种荧光蛋白质。

斯坦福大学分子影像中心的科学家Zhen Cheng对这项发现评价道：“红色光对生物体组织的穿透性远胜于其它颜色，正因为此，目前有很多科研人员都在努力培育具有高稳定性的红色荧光蛋白质，但截至目前尚没有哪一个比Chudakov培育出的荧光蛋白质更稳定、更明亮，Chudakov培育出的这种深红色荧光蛋白质将大大提高生物体活体成像的质量，并在实时追踪活生物体内深层组织的分子活动上得到广泛的应用”。

同一般荧光蛋白质相比，这种深红色荧光蛋白质能释放出波长更长的光，因而能更好地用于活体动物内脏的深度成像，从而有助于研究人员在活生物体身上非侵入式地进行癌细胞发展和治疗过程的实时研究，使我们对癌症等疾病的发病过程有更深入的了解。而一般荧光蛋白质由于穿透性比较弱，研究人员研究时不得不将肿瘤移植到皮下浅层或其它模拟环境下(如活体解剖成像或活组织切片成像)进行研究。此前最为成功的荧光蛋白质是一种增强的绿色荧光蛋白质，但其稳定性差，光的穿透性也不如新发现的深红色荧光蛋白质好。

Cheng还预测道，深红色荧光蛋白质可能最终会用于临床治疗。尽管深红色荧光蛋白质的光不足以对整个人体进行成像，但可能应用于对人体皮下相对浅层肿瘤的成像，如黑色素瘤和乳腺癌。

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神经递质如何在细胞间传递

来自美国康奈尔大学的研究人员通过在微观尺度上分享神经递质如何在细胞间传递，发现之前被认为存在于这个过程中的电流实际上并不存在。这项研究的论文发表在7月22日的《自然·细胞生物学》杂志的网络版上。文章的作者是华裔学者龚梁伟（Liang-Wei Gong）和Manfred Lindau。
 
康奈尔大学应用和工程物理系的Lindau解释说，神经传递素和激素被储存在神经元中的小泡中。这些囊泡的直径通常在30-300纳米之间。当一个细胞被电信号刺激之后，钙离子会进入细胞，并且这些小囊泡会通过溶解包围在细胞周围的质膜来释放出其中的物质。

之前的实验显示，这些囊泡含有能将携带电荷的神经递质从细胞囊泡送到细胞外的离子通道，这种输送过程能够产生一种流出细胞的电流。

但是在这篇新的论文中，研究人员报告说，并没有这种离子流存在。它们的实验还进一步证实，电荷补偿是由于带有正电的钠离子从囊泡外流入囊泡内而产生的，即电扩散（electrodiffusion）作用。研究人员表示，这些囊泡中的离子通道必定具有其他功能。

细胞离子通道的结构和功能正常是维持生命过程的基础，其基因变异和功能障碍与许多疾病的发生和发展有关。离子通道的主要类型有钾、钠、钙、氯和非选择性阳离子通道，各型又分若干亚型。离子通道的主要功能是：提高细胞内钙浓度，触发生理效应;决定细胞的兴奋性、不应性和传导性；调节血管平滑肌的舒缩活动；参与突触传递；维持细胞的正常体积。

离子通道是细胞生物学研究的一个热点。2003年的诺贝尔生理/医学奖就颁发给了离子通道蛋白的发现者。在2006年9月的Cell杂志上，来自得克萨斯州大学西南医学中心的一个全华人研究组给出了MthK门控环的晶体结构，其分辨率达2.8埃，并且在没有钙离子的情况下获得了同样的晶体。这个研究组的负责人是蒋佑兴（Youxing Jiang），文章的作者还包括叶胜（Sheng Ye）、李洋（Yang Li）和陈丽萍（Liping Chen）。

MthK（钙离子活化型钾离子通道）是一种原核细胞的Ca2+门控钾离子通道，与其他的配基门控通道一样，MthK能够将与之结合的配基的化学能量转化成通道开启的机械力。这种通道的8个配基结合区域（RCK结构域）形成一种八聚合体门控环。在这个环中，钙离子的结合能够诱导构型变化，从而开启通道。

研究组进一步的生化和电生理分析结果证实MthK通道是通过钙离子和pH来进行控制的。钙离子通过改变门控环的关闭和开启平衡来调节该通道，而pH则通过硬性门控环的稳定性来调节通道。研究人员表示，这些新发现连同之前确定出的开启状态的MthK结构信息使他们得以阐明RCK调节的钾离子通道的配基门控机制。

《自然—医学》精神分裂症新药

一项临床试验发现，一种以谷氨酸调控的神经传递素为靶标的新药能有效地治疗精神分裂症，新成果发表在9月号的《自然—医学》期刊上。

以前的研究反复显示，谷氨酸调控神经传递素的变异与精神分裂症相关，但一直缺少这种关联性的有力证据。对精神分裂症而言，所有常用的处方安定药均以多巴胺受体为靶标。如今，Sandeep Patil和同事报告：一种特别的谷氨酸受体亚型mGlu2/3是一种选择性激动素，它对精神分裂症患者有安定作用。

在一组双盲、安慰剂控制的试验中，他们试验其新药LY2140023对精神分裂症患者的作用，并将这种新药的疗效与最常用的安定药奥氮平进行了比较，奥氮平是以多巴胺受体为靶标的精神分裂症治疗药物。错觉、幻觉、思维混乱、社交退缩、冷漠和情感迟钝均是精神分裂症患者的主要症状，经过4个星期的治疗后，Patil和同事发现，接受LY2140023治疗的患者在这些方面的表现有明显提高。

目前，多巴胺是治疗精神分裂症的唯一靶标，新研究表明，mGlu2/3受体激动素具有安定特性，可成为精神分裂症治疗的第一个替代靶标。

《自然—生物技术》：成人干细胞的潜力

肌肉营养失调是肌肉萎缩症的一种情况，一项新研究显示，现存的肌肉祖细胞可用于治疗这类肌肉萎缩症，新研究发表在9月在线出版的《自然—生物技术》期刊上。

Johnny Huard和同事指出，与祖细胞(或卫星细胞)相比，某种类型的成人骨骼肌细胞具有更大的能力再生成肌肉组织。

新的祖细胞名为肌上皮细胞(myoendothelial cells)，它能表达出卫星细胞和内皮细胞的细胞表面标志。利用标注细胞表面标志的荧光标签抗体和一种荧光激活细胞分类仪器，Huard和同事很容易就将肌上皮细胞分离出来。在培养液中，这些细胞能够向肌肉、骨骼和软骨分化。对小鼠的研究显示，与卫星细胞和内皮细胞相比，肌上皮细胞能更有效地形成身体内的肌肉纤维：将1000个肌上皮细胞移植入骨骼肌肉受伤的免疫缺陷动物体内后，能产生89种肌肉纤维，而相同数量的内皮或卫星细胞却只能产生9种或5种肌肉纤维。

对肌上皮细胞安全性的试验表明，这种细胞没有形成肿瘤的倾向。

《自然—遗传学》：身高的遗传性

研究人员在9月在线出版的《自然—遗传学》期刊中报告：一种名为HMGA2基因的变异与普通成年人和儿童的身高差异有关。这是第一个与人类状况有关的可遗传性普通变异，预示着与疾病无关的人类特性相关基因变异研究的兴起。

对双胞的研究显示，遗传变化可解释90%以上的正常身高变化， 这种变化分布在众多的基因中。Timothy Frayling、Joel Hirschhorn和Mark McCarthy领导的大型研究小组对近5000位个体实施了大范围基因相关性研究，结果发现，两种非常接近于HMGA2的变异与身高的变异有关。之后对1.9万位个体的研究确证了这种相关性。

HMGA2是一个与身体相关的优秀候选者，因为与小鼠和人类身体大小相关的基因变异数量极为稀少，只有几个。尽管这些HMGA2的普通变异所产生的影响比较渺小：0.3%的人的身体变异可以用基因变异来解释，或者每种类型的基因变异对个体的影响只有0.4厘米，但这一成功的研究显示，未来还将发现更多与身高和其他可见的人类特征有关的基因。