改良版外泌体有望成为通用核酸载体

外泌体是指包含了复杂RNA和蛋白质的小膜泡（30~150nm）。所有培养的细胞类型均可分泌外泌体,它们天然存在于各种体液中，主要参与细胞间通信。近年来，有关外泌体的分泌、摄取、组成、“运载物”和相应功能的精确分子机制的研究刚刚起步。外泌体作为核酸载体，具有良好的药代动力学和免疫学特性，并且能够穿透合成药物载体不能穿透的生理屏障（例如血脑屏障）。然而，在细胞分泌的外泌体中插入外源性核酸，特别是大的mRNA，会导致其产量严重下降，是外泌体利用的技术瓶颈。

《自然—生物医学工程》近日报道，美国俄亥俄州立大学研究者开发了一种细胞纳米化方法，可用于生产大量包含治疗性mRNA和靶向肽的外泌体。研究者用质粒DNA转染各种来源的细胞，并通过局灶性和瞬态电刺激细胞，促进携带mRNA和靶向肽的外泌体的释放。

与批量电穿孔和其他外泌体生产策略相比，细胞纳米化方法产生外泌体产量提高50倍，外泌体mRNA转录本增加1000倍以上，即使是利用那些通常情况下外泌体产量较低的细胞。研究者表示，细胞纳米化有望使外泌体成为转录操作的通用核酸载体。研究者还利用原位磷酸酶和张力蛋白同源基因（PTEN）缺陷的胶质瘤小鼠模型进行实验，含mRNA的外泌体恢复了小鼠肿瘤抑制基因PETN的功能，抑制了肿瘤生长的速度，提高小鼠存活率。

（吴晓燕）

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41551-019-0485-1

新工具简化天然产物多样性分析

基因组挖矿是开发天然产物多样性的关键技术。因为编码天然产物生物合成途径的基因在染色体上常常聚集在一起，这些生物合成基因簇可以很容易通过基因组序列被鉴定。基因组挖矿最初在单个基因组上进行，现在正在逐渐扩大至整个微生物种属、菌株集合和微生物群落。然而，目前还没有一个生物信息学框架可用于高效分析这种规模和复杂性的数据集。

《自然—化学生物学》近日报道，美国西北大学等机构研究者，提供了一种简化的计算流程，包括两个新的软件工具：“生物合成基因相似性聚类和勘探引擎”（BiG-SCAPE），可用于对生物合成基因簇和基因进行快速和交互式的序列相似性网络分析集群家族；“对同系直向同源物进行核心分析以优先考虑天然产物基因簇”（CORASON），可用于解析这些家族内部和家族之间的系统发育关系。这个新的软件工具的开发，为探索化合物的生物合成路径提供了便利。

为了验证 BiG-SCAPE 的有效性，研究者将该方法的输出与 363 个放线菌菌株的代谢组学数据相关联，通过全面绘制一系列基因簇家族的生物合成多样性，最终鉴定出7个毒素类似物，同时也验证了 CORASON 的发现潜力。（吴晓燕）

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41589-019-0400-9

光电器件为计算存储器和处理器提速提供解决方案

近日,英国牛津大学联合埃克塞特大学、德国明斯特大学开发出首个集成纳米级器件，可用光子或电子编程，在光计算和电子计算间架起了桥梁。这为研发更快、更节能的存储器和处理器提供了绝妙的方案。

用光编码和传输信息使得这些进程能够以光速这种极限速度进行。虽然最近已经有实验展示了光在某些进程中的使用，但仍缺乏与传统计算机的电子结构相连接的小巧设备。电计算和光计算不兼容，本质上是由于电子和光子的作用体积不同。电子芯片要小才能高效运转，而光学芯片要大，因为光的波长大于电子的波长。

为了克服这一问题，研究团队创造的设计通过表面等离子体激元将光压缩成纳米级的体积。尺寸大幅减小、能量密度显著增加，能够让明显不兼容的光子和电子互通，进行数据存储和计算。发出光信号或电信号时，光电敏感材料的状态在两种不同的分子级状态之间转变。这种相变材料的状态由光或电子读取，从而让该器件成为首个具有非易失性特征的电光纳米存储单元。该研究近日发表于《科学进展》。

研究人员表示，这有望提高计算能力，对需要高效处理的领域尤为重要，人工智能应用就包含在内。光计算和电计算互通是互补金属氧化半导体技术下一步发展的关键。（徐婧）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw2687