瘫痪人士身残志坚的故事常常令我们感动得潸然泪下，然而他们的人生却因行动不便错过无数美好而独特的体验。随着科技日新月异的发展，瘫痪人士重新行走的福音终于来了！ 本周学术君继续带来 CNS 最新科研进展，助力大家勇攀科研高峰！ 1. Nature：双重「基因剪刀」助力小麦突破性抗病高产育种 我国每年受白粉病影响的小麦面积达到 1 亿亩左右。 2022 年 2 月 9 日，中科院遗传发育所高彩霞团队和中科院微生物所邱金龙团队在 Nature 杂志发表研究论文 Genome-edited powdery mildew resistance in wheat without growth penalties。 该研究通过叠加使用基因编辑技术，在敲除 MLO 感病基因的同时，删除了 TaMLO-B 附近的 304Kb 大片段 DNA，将抗病高产优异性状引入至小麦品种中，从此小麦不再惧怕白粉病！图 1：来源 Nature 2. Cell Reports：发现肝星状细胞表达免疫检查点分子 PD-L1 肝内胆管癌是一种常见的恶性肝脏肿瘤，发病率仅次于肝癌。 2022 年 2 月 8 日，美国明尼苏达大学

导读 心脏就像一台不知疲倦的永动机，生命不息跳动不止。但是心脏规律的跳动并不是由大脑发出的指令，而是心脏中的心肌细胞控制着整个心脏的跳动。然而，控制该过程的机制尚不完全清楚。 2022 年 2 月 11 日，受到斑马鱼的形态和运动姿势的启发，来自哈佛大学和埃默里大学的研究团队首次利用人类干细胞来源的心肌细胞培育出了完全自主的生物杂交鱼，以题为 An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics 发表在国际顶级期刊 Science，借助这种专注于人类心脏关键调控特征的能够自主游泳的生物杂交鱼，研究人员揭示了心肌泵反馈机制的重要性。同时，该研究团队还表示，这一发现在未来可能会协助开发一种由活心肌细胞制成的人造心脏，以治疗那些存在心肌功能严重缺陷的患者。图片来源：Science主要研究内容 生物杂交鱼的设计和构建 在循环系统中，电信号和心脏自律性在调节心肌收缩速度和强度方面起着至关重要的作用。心脏的自律性源于窦房结，它在结构和功能上与周围的心肌隔离，并在没有外部刺激和直接神经干预的情况下

北京时间 2022 年 2 月 9 日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所、深港脑科学创新研究院杨帆课题组在 Nature Communications 上发表题为 An optogenetic approach for regulating human parathyroid hormone secretion 的最新研究成果。 研究团队历时 5 年，创新性地将光遗传技术运用于甲状旁腺素（Parathyroid Hormone, PTH）的分泌调控，通过精准节律性调节 PTH 分泌，干预继发性甲旁亢引发的骨丢失。该研究拓展了光遗传技术在骨与内分泌研究领域的应用，并为推进光遗传技术的临床转化提供科学依据。深圳先进院杨帆研究员与深圳人民医院张欣洲主任为共同通讯作者，深圳先进院副研究员刘运辉、博士后张路与深圳人民医院胡楠博士为共同第一作者，深圳先进院为论文第一单位。光遗传学精确调控甲状旁腺素分泌 甲状旁腺激素（PTH）是由甲状旁腺主细胞分泌的激素、在维持钙磷稳态和骨代谢中起着至关重要作用。PTH 的分泌受到血清中钙离子浓度的负向调控：当血钙浓度降低时，PTH 分泌升高，分别作

健康与饮食息息相关，保证食物多样和平衡膳食，是保障人体免疫系统正常工作的基础，对提高机体免疫力、降低疾病风险有重要的保障作用。那么，通过饮食是否能获得长寿？饮食对寿命的影响又有多大呢？2022 年 2 月 8 日，来自挪威卑尔根大学的 Lars Fadnes 和他的团队开发出了一个模型，能够预测饮食模式对预期寿命的影响。该成果以 Estimating impact of food choices on life expectancy: A modeling study 为题发表在 Plos Medicine 期刊上。研究显示了美国的年轻人可以通过改变饮食习惯，从典型的西方饮食转变为最佳饮食，即多吃豆类、全谷物和坚果，少吃红肉和加工肉，可以延长十年以上的预期寿命。而对于老年人来说，这种饮食变化对预期寿命的收益会较小，但仍相当可观。研究成果（图源：Plos Medicine） 在这项研究中，研究人员基于现有的荟萃分析和来自全球疾病负担研究（2019 年）的数据，总结了很多国家的人口健康摘要。研究结果显示，预期寿命会随着水果、蔬菜、全谷物、精制谷物、坚果、豆类、鱼、鸡蛋、牛奶/乳制品、红肉、

燃烧多余卡路里，保持健康身材的生活理念正在被现代人广泛接受并付诸实践。对于爱美人士而言，「有效」和「安全」是其特别关注的点，既要有效地甩掉脂肪，也要保障减肥时身体机能维持平衡的状态。 间歇性禁食是一种进食和禁食交替进行的饮食方式，越来越多的证据表明，间歇性禁食可以有效预防多种疾病，包括糖尿病、癌症和神经退行性疾病。此外，间歇性禁食也是减少热量摄取、减轻体重、改善代谢的可行策略，因此成为不少爱美人士的减肥首选。 间歇性禁食有着多种不同方案，常见的有 16：8 断食法（16 小时禁食，8 小时进食）、12:12 断食法，甚至还有更极端的 23：1 断食法。虽然间歇性禁食有益于健康，但每次禁食的最佳持续时间仍然是一个悬而未决的问题。 2022 年 10 月 25 日，湖南师范大学李国林团队在 Cell Reports 杂志发表研究论文 Circadian transcriptional pathway atlas highlights a proteasome switch in intermittent fasting，该研究发现禁食 16 小时是一个关键节点，能够启动肝脏中 43 条经典

导读 随着生活水平的提高，肥胖在人群中越来越普遍，已成为威胁人类健康的全球性公共卫生问题。肥胖的根本原因是能量摄入和消耗之间的不平衡，而提起减肥，更无外乎是「管住嘴，迈开腿」。 近年来在减肥圈中有一种备受关注的一种饮食模式——限制时间饮食（Time-restricted feeding, TRF），就是将进食时间限制在一天的特定时间段内。不久前，因为沈腾成功减肥而被推上微博热搜的「168 饮食法」也正是限时饮食的一种常见形式。此前，已有不少研究表明限制时间饮食对代谢健康有诸多好处，还可以帮助延缓衰老。 今日，美国西北大学范伯格医学院的研究团队在 Science 发表的最新研究 Time-restricted feeding mitigates obesity through adipocyte thermogenesis，又一次揭示了限时饮食在控制体重和改善代谢健康中的作用。研究发现，在生物钟的活动阶段进食，脂肪组织会通过增强产热作用燃烧更多的卡路里，从而减缓肥胖的发展。图片来源：Science 主要研究内容 饮食的昼夜节律紊乱通过减少能量消耗促进肥胖 研究人员发现，仅在小鼠的非活动期

每到夏天，总有那么一群人被蚊子穷追不舍，即使全身包裹得密不透风，也逃脱不了蚊子无孔不入的侵扰，令人不堪其扰。这部分人究竟是什么原因独得蚊子偏爱呢? 2022 年 10 月 18 日，美国纽约洛克菲勒大学 Leslie B. Vosshall 团队在 Cell 杂志上发表研究论文 Differential mosquito attraction to humans is associated with skin-derived carboxylic acid levels，发现人类对蚊子的不同吸引力与人类皮肤产生的羧酸水平有关，高度吸引蚊子的人皮肤上产生了更高水平的羧酸。图 1：来源 Cell 蚊子的「偏爱」 目前，已在全球入侵的埃及伊蚊是一种高效的病毒传播载体，传播黄热病、登革热、寨卡病毒病等多种传染疾病，令无数人失去生命。一只雌性蚊子在一生里会叮咬数十个人，以获得足够的营养完成生长和繁殖。雌性埃及伊蚊有一种强烈的先天驱动力来「定位」人类，利用多种感官线索，包括人类呼出的二氧化碳、体温和皮肤气味，去寻找人类进行叮咬并试图传播病毒。 有一些人比其他人更容易吸引蚊子，但人们对这种现象的机

1981 年，希拉里・普特南提出了一种「缸中之脑」的假想：一个人被邪恶科学家施行了手术，他的脑被从身体上切了下来，放进一个盛有维持脑存活营养液的缸中。脑的神经末梢连接在计算机上，这台计算机按照程序向脑传送信息，以使他保持一切完全正常的幻觉。这个脑还可以被输入或截取记忆，甚至可以被输入代码，感觉到他正在这里阅读一段有趣而荒唐的文字。 这种以前存在于科幻小说中的桥段，现在或许已经触手可及了。 2022 年 10 月 12 日，来自澳大利亚的研究团队在 Neuron 杂志上发表了一篇题为 In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world 的研究论文。在这项研究中，他们开发了一种微型人类大脑，名为 DishBrain（培养皿大脑），这个「大脑」包含了大约 80 万个脑细胞，仅仅用了 5 分钟就学会了打「乒乓球」的游戏，而这一游戏 AI 需要花 90 分钟才能学会。 这一研究证明了即使是培养皿中的脑细胞也可以表现出内在的智能，并随着时间的推移改变行为。图片来源：Neuron神经

对于职场人而言，每天一杯乃至多杯咖啡已成为「续命神器」，一天的精气神就靠着这杯浓香的咖啡吊着了。 以往不少研究表明，咖啡中的咖啡因作为一种中枢神经兴奋剂，通过刺激中枢神经系统，造成交感神经兴奋，进而引起心跳加快、心慌，让疲惫的状态一扫而空，令人工作变得更高效、更迅速。那么，除了从精神层面刺激人变得兴奋，咖啡还有其他潜在的作用吗？ 2022 年 9 月 26 日，来自澳大利亚墨尔本大学 Peter M. Kistler 团队在《欧洲预防心脏病学杂志》（European Journal of Preventive Cardiology）上发表研究论文 The impact of coffee subtypes on incident cardiovascular disease, arrhythmias, and mortality：long-term outcomes from the UK Biobank，该研究发现与不喝咖啡的人群相比，每天喝适量咖啡能够「保护心脏」，与更低的心血管疾病风险和更长的寿命有关。 同时，不管饮用的咖啡中是否含有咖啡因，种类是研磨咖啡还是速溶咖啡，都会给饮用

1. 催化特点① 高效性② 专一性键专一、基团专一、绝对或几乎绝对专一③ 可调节性酶浓度调节、激素调节、共价修饰调节、限制性蛋白酶的水解作用与酶活调节、抑制剂的调节、反馈调节、金属离子和其他小分子化合物的调节。 2. 影响酶活因素①. 酶活测定方式测定酶活，必须了解酶催化反应总的反应式，而且分析程序必须能够测定底物的消失或产物的生产。还需考虑辅助因子、酶的最适pH值和最适温度。②. 酶联测定法过氧化物酶和它的共底物或辅酶必须过量，使酶联测定不属于限速步骤。③ 酶反应速率④.底物浓度：酶被饱和⑤. 酶浓度⑥. 温度⑦. pH值 3. 酶的提取①. 破碎方法机械匀浆法、超声波法、冻融法、渗透压法、酶消化法。②. 冻融液需加入蛋白酶抑制剂PMSF、配合剂EDTA、还原剂DTT等防止破坏目的酶。③. 酶消化法利用溶菌酶、蛋白水解酶、糖苷酶对细胞膜或细胞壁的酶解作用，使细胞崩解破裂。4. 酶失活原因1. 蛋白酶水解和自溶作用酶在使用和储藏过程中的失活常是由于微生物和外源蛋白水解酶作用的结果。2. 聚合作用3. 极端pH值4. 氧化作用——氧分子、过氧化氢、氧自由基5. 表面活性剂和去污剂6.变性

 生化检测，又称临床化学，是在研究人体健康和疾病的生物化学过程变化的基础上，利用化学、生物学、病理学、免疫学、生物化学的理论与技术，通过检测人体血液、尿液、脑脊液等样本中化学物质的量与质的变化，为临床医生或研究者提供疾病诊断、病情监测等信息。  生化检测试剂盒，则为生化检测提供了便捷——将测定特定指标所需要的试剂制成可直接使用或简单配制即可使用的固体或液体，为广大科研工作者省去查询文献资料、采购各种化学试剂、摸索试验条件、优化实验体系等所需要的时间和精力，同时，也大大节约了样本量，获得更可靠的实验数据。  然而，在实际的实验中，不少科研人员会经常发现，除了标本本身的疾病因素之外，还有许多因素会造成生化检测的结果“有偏差”，这个时候，大家可能会对自己所使用的生化检测试剂盒的质量产生质疑，其实，这种现象极有可能是生物学变异以及溶血干扰等原因造成的。  影响生化检测样本值之——生物学变异  人体的化学和物理学性质随环境(如海拔、失重、暴露于光线)、气候、性别、年龄、生理学(身高、体重、冲动、姿势等)等的不同而存在个体内和个体间发生不同的变化。这种由非病理学变化引起的人体内环境改变，称之为生物

除了部分有机盐类之外，大部分被测指标都易受氧化、光照分解、生物降解，为了避免样品中被测指标分解或产生其他化学变化，取样后最好立即进行分析检测。但实际工作中几乎无法做到，常需将收集到的样品冷藏、冰冻，临用前再融化使用。激素类：在室温条件下大致稳定性从高到低依次为：检验按照待测指标的特性取材即刻检测，或是选择-80℃冻存，避免反复冻融，且避免水浴时间过长，建议冻融即开始检测（注意吹打混匀）。蛋白类：在-80℃中相对保存时间较长，但反复冻融极易破坏稳定性，水浴更容易被细菌或样本内自身的酶降解。其中抗体类蛋白最为稳定，IgG甚至能在血清中4℃稳定保存23天，而酶类在血清中4℃放置8 h即会造成活性下降，血清蛋白则能在24 h内保持稳定。多肽类：根据分子量大小，较长的肽键稳定性能与蛋白相当，分子量越小稳定性越差，血清样本建议24 h内检测处理，-80℃冻存时应避免反复冻融。氨基酸：在中性条件下可在-80℃~ -20℃冻存数月，但4℃以上开始，血清样本中氨基酸会缓慢被酶代谢，在酶类丰富的组织液和细胞裂解液中更容易代谢。建议加快冻融复温后的检测进程。

一、两种方法检测原理两种方法的基本原理都是朗伯-比尔定律，但是具体形成过程和检测的方法不一样的。1) 生化试剂盒检测原理生化试剂盒检测的本质就是某物质化学变化的显色反应，其反应过程可以划分为四个区：延迟区、等速区、过渡区和平衡区，以时间为横坐标、吸光度为纵坐标作图，如下所示：延迟区：无规律可寻。等速区：对应的是速率法，一般应用于酶活力的检测。过渡区：对应的是固定时间法，目的是解决某些化学反应的非特异性问题，提高准确度。平衡区：对应的是终点法，主要是测定某物质在样本中的含量。目前，我公司的生化试剂盒采用的原理为：可见区的显色反应和紫外区的某一物质变化量。某物质与显色剂反应后，形成区别于自身的颜色反应，在某一波长下，吸光度的强弱与物质的含量呈正比关系，其显色反应的示意图如下：生化测定结果的表现形式：① 物质浓度：单位主要是mg/L、mmol/L、μmol/mgprot等② 某种能力和活力：世界上没有真实物质存在，以另一真实存在的物质变化量来表示其能力大小;其单位为U/L、U/gprot等。例如酶活的单位：在特定条件下，每分钟内转化1 μmol底物的酶量为一个单位(U)，或者转化1 μmol

一、反应曲线首先，我们了解一下化学反应的时间与吸光度一个曲线图，可以划分为四个区：延迟区、等速区、过渡区和平衡区，如下图所示：二、反应原理对于延迟区来讲，无规律可寻，对于指标检测没有意义。等速区对应的指标检测方法是速率法。速率法又称连续监测法，是在测定酶活性或用酶法测定代谢产物时，连续选取时间-吸光度曲线中线性期内4个以上测光点作为读数点，并以单位时间吸光度变化值计算结果。线性期就是此期间内各测光点之间的吸光度差值相等，此线性期对酶促反应的底物来说属于零级反应。其测光点一般设置在加入启动因子并孵育一段时间后开始，持续1-3min，一般应用于酶类项目，可以使用因数法来计算待测浓度。生化检测原理示意图 过渡区对应是固定时间法，是终点法中存在一种特殊情况，指在时间-吸光度曲线上选择两个读数点，此两点既非反应初始吸光度亦非平衡点吸光度，这两点的吸光度差值用于结果计算。目的是解决某些化学反应的非特异性问题，提高准确度。平衡区对应的是终点法，按测光点的个数分为：一点终点法、两点终点法。一点终点法是指在反应到达平衡点，即在时间-吸光度曲线上吸光度不再改变时，选择一个测光点计算待测物质浓度。两点终点法

一、血液样本的收集和处理1. 全血取新鲜血液加入到盛有抗凝剂的管中，轻轻颠倒混匀，充分抗凝，得到全血样本，置于冰上待测。2. 血清取新鲜血液，室温条件下静置30 min，待血液凝结，2000×g离心10 min，取上层淡黄色澄清液体即为血清，置于冰上待测。3. 血浆取新鲜血液加入到盛有抗凝剂的管中，颠倒混匀，充分抗凝，1000-2000×g离心10 min，取上层淡黄色透明液体即为血浆，置于冰上待测。注意事项：①抗凝剂的选择：根据不同抗凝剂的性能特征，选择合适的抗凝剂。实验室常用的抗凝剂有肝素的各种盐、EDTA及枸橼酸钠。生化实验一般建议用肝素抗凝。②样本保存：全血样本收集好后，若不能当天检测，4℃可保存1-2天。血清、血浆收集好后，若暂时不测定，可分装冻存备用，避免反复冻融，一般4℃可保存一周，-20℃可保存半个月，-80℃可保存一个月。特殊指标对样本有较高要求除外。二、组织样本的收集和处理1. 10%动物组织匀浆取0.02-0.2 g新鲜动物组织块，用2-8°C的PBS（0.01 M，pH 7.4）漂洗，去除血液，滤纸拭干，称重，放入匀浆容器中，按照动物组织重量（g）：匀浆介质体积

细胞亚铁含量增多是铁死亡区别其他细胞死亡方式的一个主要特征，其检测也是铁死亡研究最常见的指标之一。 下面整理了一些关于细胞亚铁检测的常见问题，助力大家更顺利地完成实验。 Q1：检测细胞亚铁需要多少细胞？本试剂盒每个样本需准备大约106个细胞。相比以往的亚铁离子比色法测试盒，样本需求数量大大减少。 Q2：细胞样本如何进行破碎处理？本试剂盒使用细胞裂解液对细胞样本进行处理，加入裂解液后，只需在冰盒上静置10分钟，即可离心取上清液待测，有效提升了细胞破碎效率，同时防止了亚铁离子的氧化。 Q3：为什么测定的标准品的OD值没有梯度？实验中的标准品为亚铁离子，在室温下放置易氧化。最好在使用前按需配制，尽量减少试剂配制完成后的放置时间。另外，优化的试剂盒中配置了专门的标准品稀释液，可以极大程度地延长标准品配制后的存放时间。 Q4：加入显色剂时，如何防止酶标板孔中产生气泡？酶标板孔中的气泡会导致仪器检测时读取错误的OD值。加入显色液时，可将移液器枪头贴近板孔内壁，缓慢加入，以减少气泡的产生，并使用“吸二打一”的移液器操作方式，来避免气泡的产生。 Q5：试剂盒的检测波长是多少？本实验的显色物质在593n

再生是机体修复受损、病变或衰老组织的重要过程。从低等动物到人类，不同物种具有不同程度的再生能力，并且这种能力随着物种的不断进化而逐步降低。例如，低等动物中的蝾螈能够实现断肢的完全再生，而包括人类在内的大多数哺乳动物仅具备有限的再生和损伤修复能力。在哺乳动物中，鹿角是唯一能够完全再生的器官。尽管高度进化的物种能在组织损伤时启动相应的再生修复程序，但这种再生修复的能力会随着年龄的增长而逐渐降低。众所周知，干细胞在组织再生和修复的过程中发挥着关键作用。例如，蝾螈可以通过形成芽基组织（一群去分化的具有干性的细胞）来完成肢体的再生。同样地，在每年的鹿角再生过程中，位于鹿角骨膜的鹿茸干细胞可以分化产生包含血管、软骨、骨、真皮和神经在内的完整鹿角器官。人类成体干细胞，如间充质干细胞，在多种组织和器官的再生修复过程中均起到关键作用，但是这些干细胞的数量和再生能力同样会随着机体年龄的增加而降低。虽然人们已经发现机体再生能力随进化和衰老而逐步丧失的规律，但其中的分子机制尚不明确。内源性小分子代谢物在不同物种间相对保守；然而，迄今为止，人们对能够调节衰老和再生的小分子代谢物还知之甚少。通过向自然界存在的低等

乳酸菌，是酸奶界赫赫有名的大人物，在人们的传统认知里是促进胃肠道功能的有益菌群，但是没想到啊没想到，这「浓眉大眼」 的乳酸菌也背叛革命了，竟然成为了胰腺癌的「帮凶」。 2022 年 2 月 8 日，加拿大多伦多大学 Tracy L. McGaha 团队在 Cell 子刊 Immunity 上发表了题为 Tryptophan-derived microbial metabolites activate the aryl hydrocarbon receptor in tumor-associated macrophages to suppress anti-tumor immunity 的研究论文，揭示了乳酸菌通过代谢食物中的色氨酸激活肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-associated macrophage，TAM）发挥促进胰腺导管癌生长的机制。色氨酸（Trp）是人体必需氨基酸之一，其代谢产物具有免疫、代谢、神经调节等功能， Nature reviews 杂志在 2019 年发表的一篇综述文章中就详细描述了色氨酸代谢产物在中枢神经疾病，感染性疾病，自身免疫疾病，肿瘤等疾病中发挥的作用。

如今，全球有成千上万的人因为脊髓损伤而导致瘫痪，目前仍无有效的治疗方法。最近，在顶级期刊上同时发表的两篇文章为脊髓损伤造成的肢体完全瘫痪的患者们重燃了希望！1. 首次设计出用于治疗瘫痪的人类脊髓植入物2022 年 2 月 7 日，发表在著名期刊 Advanced Science 上的一项研究中，以色列特拉维夫大学的科学家们，依靠人类细胞和材料首次设计出一种功能性 3D 人类脊髓组织，并将其植入以慢性瘫痪为特征的实验室小鼠模型中。结果表明，在 80% 的测试对象中成功恢复了行走能力。研究成果（图源：Advanced Science）这项开创性研究是由特拉维夫大学 Sagol 再生生物技术中心负责人 Tal Dvir 教授领导的实验团队完成。特拉维夫大学 Sagol 再生生物技术中心负责人 Tal Dvir 教授（图源：Sagol 再生生物技术中心）Tal Dvir 教授解释说：「我们的技术是从患者身上采集腹部脂肪组织。这种组织与我们体内的所有组织一样，由细胞和细胞外基质组成。在将细胞从细胞外基质中分离出来后，使用基因工程对细胞进行重新编程，使它们恢复到类似胚胎干细胞的状态。另外，我们从细