《细胞》

重写调控DNA剖析和重编程基因表达

美国斯坦福大学医学院的Jesse M. Engreitz团队通过重写调控DNA以剖析和重编程基因表达。近日，相关研究成果发表于《细胞》。

调控DNA为转录因子结合提供了一个平台，用于编码细胞类型特异性的基因表达模式。然而，调控DNA序列的作用及其可编程性仍难以预测。

对此，研究人员开发了一种基于流式分选实验与CRISPR靶向筛选的变异效应分析方法（Variant-EFFECTS），为内源性调控DNA引入数百个设计好的编辑，量化这些编辑对基因表达的影响，系统剖析并重新编程了两种细胞类型中两个基因的3个调控元件。数据结果揭示了具有基因组背景特异性效应的内源性结合位点、具有细胞类型特异性活性的转录因子基序，以及用于预测变异效应大小的计算模型的局限性。研究人员发现，通过小的编辑就能在较大动态范围内调节基因表达，这为基于先导编辑、靶向调控DNA的治疗方法提供了新的可能性。

Variant-EFFECTS提供了一种可推广的工具，用于剖析调控DNA，并识别能在内源环境中调节基因表达的基因组编辑试剂。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.03.034

《癌细胞》

人工智能驱动的预测性生物标志物发现

美国阿斯利康公司的Etai Jacob团队开发了人工智能驱动的预测性生物标志物发现与对比学习框架，以改善临床试验结果。近日，相关研究成果发表于《癌细胞》。

现代临床试验能够为每个个体捕捉数万项临床基因组测量数据。然而，相较于预后标志物，发现预测性生物标志物仍然充满挑战。为此，研究人员提出了一种基于对比学习的神经网络框架——预测生物标志物建模框架（PBMF），能够以自动化、系统化且无偏倚的方式探索潜在的预测生物标志物。将该算法回顾性地应用于真实的临床基因组数据集，特别是免疫肿瘤学（IO）试验，能够识别出那些在接受IO治疗后生存时间长于其他治疗方式的患者的生物标志物。

该研究展示了该框架如何仅基于早期研究数据发现一种具有预测性且可解释的生物标志物，从而为一项Ⅲ期临床试验提供回顾性支持。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.03.029

《光：科学与应用》

激光诱导强场电离现象的原位表征

以色列内盖夫本-古里安大学的Eugene Frumker团队对激光诱导强场电离现象进行了原位表征。4月21日，相关研究成果发表于《光：科学与应用》。

准确表征相互作用体积内强场飞秒脉冲的强度和持续时间对于阿秒科学至关重要。然而，这仍然是一个主要瓶颈，限制了强场的精度，特别是高次谐波产生实验。研究组提出了一种新方案，用于在相互作用焦点区域内原位测量和控制空间分辨的强场飞秒脉冲强度和持续时间。

研究人员将共轭聚焦成像和原位离子测量相结合。首先在氦气和氩气中分别进行测量，再结合对强场电离动力学模型的拟合，在广泛的气体密度范围内得出了准确且一致的结果，同时强调了双电离以及势垒抑制电离的重要性。

该研究为更精确、更可靠的阿秒实验铺平了道路。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41377-025-01808-y

《国家科学院院刊》

持续400万年的马里诺雪球事件揭示多种冰川消退路径

美国加州大学伯克利分校的Adrian R. Tasistro-Hart团队发现400万年前的马里诺雪球显示了多种冰川消退途径。4月21日，相关研究论文发表于美国《国家科学院院刊》。

在新元古代时期，地球曾两次经历失控的冰雪反照率灾难，导致了持续数百万年的低纬度冰川作用，即斯图尔特冰期和马里诺冰期的“雪球地球”事件。在雪球气候状态下，硅酸盐风化使二氧化碳消耗减少，大气中的二氧化碳通过火山放气积聚，直到足够强的温室效应致使冰川消融。对于地球的行星宜居性而言，冰盖的持续时间和覆盖范围至关重要。放射性同位素测年已确定斯图尔特冰期的持续时间为5600万年，但马里诺冰期的持续时间目前存在不确定性。

该研究表明，马里诺冰期持续了约400万年，在冰川进退周期中，冰接地线的垂直运动幅度不足10米。低纬度冰川接地线的稳定性与硬雪球状态的强滞后性相符。斯图尔特冰期因二氧化碳积累更缓慢而持续时间更长，而马里诺冰期则可能受到辐射扰动的影响。

马里诺冰期的短暂持续可能对动物的生存和进化至关重要，同时也为系外行星的宜居性提供了另一种可能途径。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2418281122