作者:田天 来源:科学时报 发布时间:2009-7-7 23:04:04
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7月2日《自然》杂志精选

封面故事:多篇干细胞研究论文在本期发表
 
在本期《自然》上,干细胞研究占大量篇幅。关于干细胞用于修复受损心脏细胞的潜力,人们发表了很多文章。在本期《自然》第113页上,研究人员描述了来自胎儿心脏、能够生成所有主要心脏细胞类型的一组心血管祖细胞。在一篇特别报道文章中,作者对这一进展的意义进行了分析。本期封面图片所展示的是包裹在一层再生细胞中的一个心脏,该图片来自《自然》上曾经发表过的一项研究,它表明,“胸腺素β4”会将来自心脏外层的祖细胞引导到组织修复点上。在一篇综述文章中,Shinya Yamanaka对三年前从其实验室里培育出之后一直是热门话题的“iPS细胞”进行了分析。本期《自然》上的其他研究论文包括:使范康尼贫血细胞不再致病;研究发现,蝾螈肢再生并不要求完全“去分化”成一种多能状态;Wnt信号作用被与端粒酶联系了起来;不同层级的多能因子被剖析清楚;多能性与X-染色体沉默之间的联系被揭示。
 
让细胞具有多能性的方法
 
3年前,Kazutoshi Takahashi和Shinya Yamanaka首次发现,来自“正常”体细胞的“iPS细胞”(诱导多能干细胞)能够利用所定义的一些因子生成。在这3年里,人们对这些细胞的兴趣一直非常高。然而,虽然它们通过少量因子的转染可以再生,但所转染的细胞只有百分之几变成多能细胞,而且整个过程非常慢。在一篇从“iPS细胞”出现之前开始综述的文章中,Shinya Yamanaka集中介绍了“iPS细胞”的生成机制以及它的生成过程效率低、速度慢的原因。他最后提出了一个进行直接重新编程的模型,按照该模型,所有或大多数细胞都有可能变成多能细胞。
 
凭记忆完成的肢再生
 
蝾螈是研究肢再生的一个强大模型。在肩与手之间任何部位所进行的截肢都会触发一个祖细胞区的形成,这个祖细胞区称为“芽基”,能再生缺失的部分。过去人们认为,芽基细胞是在肢内通过细胞的“去分化”作用形成的。现在,对蝾螈再生组织的来源所作的一项研究显示,芽基是由各种不同的受限的祖细胞构成的一个集合体,每种祖细胞都保留着关于其组织来源的一个记忆。肢再生并不是通过完全“去分化”成多能状态实现的,这一发现对于再生医学有潜在的重要性。
 
量子光学晶体管
 
量子信息处理系统及相关技术很可能涉及纳米管等超小物体中的开关和放大功能。在今天的电子器件中,晶体管来执行这些功能。传统晶体管在量子时代的对应物理想状态下将会用光子、而不是电子作为信息载体,这是因为它们的速度快,抗脱散(去相干)能力强。但抗脱散能力强也使得它们不容易被控制。现在,来自瑞士苏黎世联邦理工学院光学科学与技术网络(optETH)的一个小组做成了一个单分子光学晶体管。在该器件当中,一个染料单分子相干性地减弱或放大一个聚焦度非常高的激光束,具体是减弱还是放大则取决于第二个“门控”光束的强弱。
 
可实现非破坏性读取操作的FeRAM材料
 
在人们寻找非易失性存储器的替代技术的时候,将信息存储在一个铁电层上的FeRAM(铁电随机存取存储器)是一个很有希望的候选对象。就功耗和耐用度而言,FeRAM类材料的性能超过大多数其他非易失性存储器技术,但对目前的FeRAM类材料来说,其读取操作是破坏性的,而且其可扩展性较差(原因是它们采用的是电容读出),因而它们的应用受到了限制。Bibes等人发现,利用置于强张力下的一个钛酸钡薄层,仍能检测到巨大的电阻,即使是在这样薄的样本中。这使得检测穿过该薄层的隧道电流、从而读出材料的极化状态、并且在此过程中不会破坏该材料成为可能。位元的物理大小可以按比例缩小到能使这些器件达到很高密度(每平方英寸约25Gb)的程度。
 
视觉对于目标的选择性
 
人对于快速发现他们视野中自己感兴趣的目标的存在非常熟练。在对健康志愿者所进行的一项功能性磁共振成像研究中,研究人员给这些志愿者提供一系列照片,要他们从中找出人物或汽车来,研究结果反映了视觉系统是怎样做到这一点的。人的大脑会快速判断视野中任何地方是否有与自己正在试图完成的任务(不管这种任务是什么)有关的目标,即便这些目标并不在视觉直接观察的区域内。有趣的是,该证据表明,与我们主观上所体验到的对于外部世界的一种完全的内部再现相反的是,真实世界景观的神经再现仅限于那些与正在发生的行为直接相关的目标。
 
多能性与X-染色体
 
在干细胞分化及X-染色体失活(使一个雌性X-染色体沉默、以确保两性之间基因剂量对等的过程)期间,染色质发生表观遗传重新编程而锁定在一个新状态。将分化的细胞重新编程为“iPS细胞”还会使失活的X-染色体被重新激活,而且曾有人提出,多能因子Oct4联系着这两个过程。在这项研究中,Donohue等人发现,Oct4通过触发X-染色体配对和计数来调控X-染色体失活。Oct4与非编码RNA和蛋白都发生相互作用。这项工作表明,干细胞中的X-染色体的表观遗传重新编程涉及一个复杂的网络。
 
(田天/编译,更多信息请访问www.naturechina.com/st)
 
《科学时报》 (2009-7-8 A4 国际)
 
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