來源丨環球科學
· 醫學 ·
唐氏綜合徵的自身免疫機制被揭示
唐氏綜合徵（21三體綜合徵）是最常見的遺傳病，約1/700的新生兒罹患該病。患者多具有自身免疫疾病，症狀包括脫髮、皮膚病、腸胃炎、甲狀腺疾病，其中機制仍未充分揭示。近日，一項發表在《自然》（Nature）的研究對此進行了突破。
研究者對患者的實驗室血樣標本進行分析，發現了與適應性免疫應答相關的細胞因子和B細胞亞型，這或許可對患者的自身免疫症狀作出解釋。此外，當同樣處於急性感染時，重症監護室的唐氏綜合徵患者較普通患者表現出持續的炎症狀態。研究者表示，這會打破免疫耐受性的平衡，導致自身免疫趨向。研究者認為，這項研究可能推動業界發展唐氏綜合徵自身免疫治療方案。例如在檢測出自身免疫傾向B細胞時，可用藥物包括用以抗炎症的托珠單抗（tocilizumab）及一系列JAK抑制劑。他們計劃推進對照試驗，以找到最佳的用藥方案。
· 遺傳學 ·
數學能力能遺傳嗎？
人的數學能力具有一定程度的遺傳性，但數學能力包括了多種不同類別的能力，屬於非常複雜的性狀。在最新發表於《基因、腦與行為》（Genes, Brain and Behavior）雜誌上的一項研究中，中國科學家確定了幾種可能與兒童數學能力相關的遺傳變異。
研究人員對1146名中國小學生的11種類別的數學能力進行了全基因組關聯分析（genome-wide association studies），並發現基因組中的七個單核苷酸變異與數學和推理能力密切相關。在隨後的分析中，研究者發現三個基因分別與三個類別的數學能力顯著關聯。LINGO2基因中的變異與減法能力有關，OAS1基因的變異與空間感知能力相關，HECTD1基因變異與除法能力相關。這項研究表明，不同的數學能力可能具有不同的遺傳基礎。
· 動物學 ·
甲殼類動物是如何在海洋中隱身的
圖片來源：K. SHAVIT
海洋中的許多生物都擁有透明的身體，用以逃脫捕食者的追捕。但它們眼睛中的感光物質色素體卻會暴露它們的存在。對此，有一些透明生物演化出了一些巧妙的策略，例如減小眼睛和視網膜的尺寸和可見度。近日，一項發表在《科學》（Science）上的研究發現，甲殼類動物的幼體擁有另一種策略：通過在眼睛色素體上覆蓋一種反射結構，從而使眼睛發出的光與環境顏色相一致來隱藏自己。
通過研究羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii）以及從亞喀巴灣採集的真蝦下目的幼體，研究人員利用低溫掃描電子顯微鏡發現，這些甲殼類動物的每個小眼中存在一種由納米顆粒（尺寸在250~400納米左右）構成的高反射結構。這些納米顆粒是由異黃蝶呤（isoxanthopterin）的單晶薄片組成的球狀結構。他們發現，這些納米球的排布會隨著環境亮度的變化而動態改變，以便隱藏在環境中。另外，不同種類的真蝦下目擁有不同尺寸的異黃蝶呤納米球，因此它們的眼睛會顯現出不同的顏色。通過模仿這些納米球的結構，科學家或能開發出更好的仿生光學材料。
· 免疫學 ·
科學家發現流感會激發持久抗腫瘤免疫能力
肺泡巨噬細胞，在肺部免疫應答中起到重要作用。呼吸道病毒感染，會讓肺泡巨噬細胞的抗感染功能發生改變。但由病毒訓練過的巨噬細胞，是否能在肺部抗腫瘤免疫當中發揮功能，科學家並不十分清楚。最近，一項發表在《自然·免疫學》（Nature Immunology）的研究在小鼠中發現，經流感病毒訓練的肺泡巨噬細胞，可發揮持久的、具有組織特異性的抗腫瘤免疫力。
研究者在小鼠急性感染甲型流感病毒的30天後，將黑色素瘤細胞注射到小鼠肺部。結果發現，與注射腫瘤細胞前未曾感染甲型流感病毒的小鼠相比，感染組的小鼠肺部腫瘤負荷較低，存活時間也更長。這種抗腫瘤免疫增強的效果，甚至在甲流感染120天後仍然存在。科學家進一步觀察小鼠的肺泡巨噬細胞後發現，感染甲流後的肺泡巨噬細胞在抗腫瘤免疫中有關鍵作用，且這種作用具有肺部組織特異性。研究還指出，人類肺癌組織中也存在接受過訓練的肺泡巨噬細胞，在巨噬細胞中誘導出增強的免疫能力可能成為對抗癌症的一種新策略。
· 分子生物學 ·
AI設計出能加速化學反應的螢光素酶
機器學習算法可以通過胺基酸序列來預測蛋白質的結構，並有助於人們了解蛋白質的功能。最近，在一項發表於《自然》（Nature）雜誌的研究中，科學家開發了一種深度學習算法，它設計出的螢光素酶，經過實驗證實能夠識別特定的化學物質，並有效發光。
研究團隊選擇螢光素這類物質作為研究對象，希望AI針對它設計出相應的酶，對螢光素起作用。科學家開發的設計方法名叫「family-wide hallucination」（全家幻覺），它能夠無限量地設計出具有科學家所需摺疊的蛋白質。在AI創造的序列當中，科學家發現了一種有效的酶，稱為LuxSit，它執行了研究人員所需的化學反應。在對這種酶進行優化之後，科學家又得到新的酶LuxSit-i，並藉助它產生了足夠的光，肉眼可見，比海洋中的發光生物海腎（Renilla reniformis）中提取的天然螢光素酶更有效。研究者說，這種方法能夠在計算機上從頭開始設計有效的酶，而不依賴自然界中發現的酶，這意味著它可能為任何化學反應定製所需的酶。科學家希望，新的酶可以使生物技術、醫學、環境修復、製造業等行業受益。
封面圖來源：Pixabay
撰文：栗子、黃雨佳、馬東源
編輯：王昱
來源｜文章來源於微信公眾號環球科學 2023-02-23 12:01 發表於北京
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