《自然》

神经胶质瘤模拟神经嵴细胞协调的损伤反应

加拿大多伦多大学的Peter B. Dirks等研究人员发现，神经胶质瘤发生可模拟由神经嵴细胞协调的损伤反应。相关研究成果近日发表于《自然》。

胶质母细胞瘤是一种无法治愈的脑部恶性肿瘤。在临床诊断中，这些肿瘤通常表现出一定程度的基因和细胞异质性，影响研究人员寻找揭示肿瘤发生机制的线索。

为了揭示胶质瘤发生的早期步骤，研究人员在肿瘤小鼠模型中使用条件性基因删除和谱系追踪，结合序列磁共振成像（MRI），密切追踪肿瘤形成过程。研究人员在多个阶段，包括肿瘤第一次出现可见异常之前、第一次出现可见病变时以及肿瘤生长的各个阶段，分离了标记和未标记的细胞，并对每个阶段的细胞进行单细胞谱系分析。

研究人员识别出一种具有神经嵴基因表达特征的恶性细胞状态，在肿瘤生长的早期阶段高度丰富，但在晚期阶段相对减少。基于拷贝数变化的基因组分析表明，这些神经嵴状态作为异质性克隆层级的一部分，随肿瘤生长而进化。研究人员发现，小鼠大脑受伤后，出现了类似的细胞特征，并随着时间的推移消失，表明肿瘤发生过程中激活了一种损伤反应程序。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08356-2

《自然-物理学》

少数费米子原子的涌现相互作用驱动椭圆流

德国海德堡大学物理研究所的科研人员发现少数费米子原子的涌现相互作用驱动椭圆流。1月2日，相关研究成果发表于《自然-物理学》。

论文展示了一个包含少数强相互作用超冷原子的介观系统中椭圆流的出现。在这一系统中，由于所有相关长度尺度均相当，因此流体力学描述并不适用。实验中单粒子分辨率以及对粒子数和相互作用强度的确定性控制，使研究人员能够探索微观描述与流体力学框架之间的界限，并且证明了椭圆流是一种相互作用驱动的效应。该研究结果表明，在流体力学通常不适用的情形下，集体行为仍然可以出现。

流体力学是一个成功框架，能够有效描述从亚核尺度到宇宙尺度等复杂多体系统的动力学。它通过对系统微观成分的粗粒化假设定义宏观流体元，这些流体元相对于粒子间距和平均自由程而言是较大的。在高能重离子碰撞中，人们从椭圆流的观测中推断出流体动力学行为，椭圆流即粒子动量分布的椭圆形变。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-024-02705-8

《自然-光子学》

科学家实现非厄米混合硅光子切换

美国宾夕法尼亚大学的研究团队实现了非厄米混合硅光子切换。1月2日，相关研究成果发表于《自然-光子学》。

研究人员通过Ⅲ-V族/硅混合集成技术，在双层集成光子芯片上实现了一个可扩展的非厄米切换网络。该平台采用混合结构，底层为硅层，顶层为提供光学增益的InGaAsP层。通过调节顶层的增益水平，垂直耦合波导在异常点上下工作，实现光在两层之间以及不同输入输出端口之间的切换。

对于单个切换单元，切换动力学是超快的，时间在100皮秒量级。在大型切换网络中，单波长和波长选择切换均实现了无阻塞和其他多种连接，且具有高消光比。这一方法将可扩展的非厄米切换添加到光子设计工具包中，同时将切换时间和带宽密度提升到前沿水平，从而为下一代光学信息网络中实现紧凑、超快的单片集成硅光子学铺平了道路。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-024-01579-9

《细胞》

科学家绘制出大豆发育空间分辨多组学单细胞图谱

美国佐治亚大学Robert J. Schmitz课题组绘制出大豆发育的空间分辨多组学单细胞图谱。近日，该研究成果在线发表于《细胞》。

据介绍，顺式调控元件精确控制细胞内基因的时空表达。利用一个包含大豆10种组织的基因表达，以及染色质可及性的空间解析单细胞图谱，研究人员识别出103种不同的细胞类型和303199个可接近的染色质区域（ACR）。近40%的ACR展示了细胞类型特异性的模式，并富含转录因子（TF）基序，这些基序定义了不同的细胞身份。

研究人员识别了全新的富集TF基序，并探讨了支撑豆科植物共生固氮的基因调控网络的保守性。通过对胚乳和胚胎的全面发育轨迹分析，研究人员揭示了胚乳3个亚细胞类型的功能转变，识别出13种与指状11（DOF11）基序共享DNA结合的蔗糖转运蛋白。

这些转运蛋白在晚期外周胚乳中共同上调，并确定了胚胎发生过程中胚胎细胞类型规格化的关键调控因子，包括促进子叶薄壁组织身份的同源盒转录因子。该资源为分析大豆不同组织和生命周期阶段的细胞类型基因调控程序打下了宝贵基础。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.10.050