重磅学术期刊封面论文一周盘点

《科学》：抗性专刊

由于人类对抗生素、杀虫剂和除草剂等化学药物的滥用，自然界中的病原体和害虫正在以惊人的速度对这些化学药物产生抗性。抗性的产生对自然、社会和经济系统造成大范围的破坏，其中对抗真菌药物的抗性对人类的危害尤其严峻，因为只有有限的一组化合物同时在农业和临床医疗方面使用。本期《自然》抗性特刊刊登了四篇综述文章，分别阐述了对抗性产生和扩散的基因组学研究，抗性对人类健康和食物安全性的影响，以及解决抗性问题方面的挑战和机遇。进化过程总会让病原体对新开发的化合物产生抗性，因此我们不能单纯依赖新的化合物来解决抗性问题。我们拥有控制病原体和害虫的多种手段，其中包括对处方抗生素的严格管理，对临床卫生措施的一致性应用，树立阻挡庄稼害虫的物理障碍，以及采纳新型庄稼种植方法等等。但是我们必须摆脱对化学药物的依赖才能保障未来的医疗和食物安全。

《Science Translational Medicine》：局部抑制补体系统是治疗缺血性中风的新方法

缺血性中风 (ischemic stroke) 能够导致长久的运动和认知功能缺陷。补体系统 (complement system) 在缺血性中风发生后会被激活，它可以促进组织修复，但是长期的全面补体系统的激活会导致神经损伤的产生。南卡罗来纳医科大学 (Medical University of South Carolina) 的研究人员开发出一种能够在缺血性中风发生的局部脑区抑制补体系统活性的方法。他们将补体抑制剂连接在专门识别缺血性中风后产生的新抗原表位 (neoepitope) 的抗体上。在小鼠模型中这种靶向补体抑制剂能够减少中风引起的炎症和局部神经细胞死亡。这项研究中的补体抑制剂靶向的新抗原表位在人类中风患者的中风脑区中过度表达，这意味着同样的策略可能成为治疗人类中风患者的有效疗法。

《Science Signaling》：调控细胞有丝分裂的信号网络

细胞的有丝分裂过程受到由多种蛋白激酶 (kinase) 和磷酸酶 (phosphatase) 构成的信号网络的调控。蛋白激酶通过磷酸化蛋白推动细胞周期的进展，而磷酸酶通过去磷酸化让细胞脱离细胞周期。本期《Science Signaling》刊登了两篇揭示在细胞周期进程中蛋白激酶和磷酸酶之间协调互动的研究论文。达特茅斯学院 Geisel 医学院 (Geisel School of Medicine at Dartmouth) 的研究人员利用定量蛋白质组学技术发现 Plk1 蛋白激酶在有丝分裂过程中能够通过对磷酸酶 PP6 的磷酸化抑制 PP6 的活性，从而增强 Aurora A 蛋白激酶的活性。加拿大卡尔加里大学 (University of Calgary) 的研究人员发现蛋白激酶 Aurora B 能够通过磷酸化与磷酸酶 PP1 结合的 PP1 调节蛋白来抑制 PP1 的功能，从而在有丝分裂过程中保持蛋白的磷酸化水平。这些研究进一步增进了我们对调控有丝分裂的机制的理解，有可能帮助治疗癌症和其它疾病的药物研发。

《自然》：实验室健康成长特刊

健康的研究环境是产生优秀科学研究的基石，但是对这方面的讨论却非常稀少。一部分原因是实验室的“健康”很难衡量，它由多种因素决定，包括实验室的包容性，成员的沟通能力，期望值和培训水平等等。本期《自然》特刊专门探讨了实验室的工作环境对研究质量和研究人员情绪的影响这一问题。基于对超过 3200 名研究人员的问卷调查的结果，本期特刊发表了多篇评论和专家意见，探讨的问题包括：科研不当行为的危害以及如何避免它们的发生；实验室主管如何学习领导能力；研究机构需要将实验室的健康放在首要位置。本期特刊的目的是揭示导致实验室发展出问题的因素，并且帮助研究人员把实验室变为最好的工作场所。

《Cell》：治疗链球菌感染的新方法

坏死性筋膜炎 (necrotizing fasciitis) 是一种危及生命的软组织感染。它的一个重要特征是在病发初期，患者感受到的疼痛和观察到的感染表现不成比例。哈佛大学医学院 (Harvard Medical School) 的研究人员发现，化脓性链球菌 (Streptococcus pyogenes) 能够劫持人体的痛觉和对免疫反应的神经调控系统来促进细菌的生存。化脓性链球菌是导致坏死性筋膜炎的主要原因，研究人员发现它们分泌的链球菌溶血素 S(streptolysin S)能够直接激活伤害感受器神经元 (nociceptor neurons)，从而在感染时产生疼痛。而被激活的伤害感受器细胞会在受到感染的组织中释放 CGRP 神经肽。这种神经肽会抑制中性粒细胞的募集和其它杀伤化脓性链球菌的免疫反应。使用肉毒杆菌神经毒素 A 和 CGRP 拮抗剂可以阻断神经元介导的对免疫反应的抑制，从而治疗化脓性链球菌导致的坏死性筋膜炎。这项研究表明，靶向外周神经系统和阻断神经免疫信号传递可能是治疗高度侵入性细菌感染的有效策略。

《PNAS》：CRISPR/Cas9 基因编辑系统在珊瑚基因组编辑中的成功应用

构建珊瑚礁的珊瑚是生物多样性的热点，它们有着重要的生态、经济和美学意义。但是气候变化和其它人为环境压力因素导致全球的珊瑚物种陷入生存危机。为了加深了解珊瑚对环境压力的反应和珊瑚本身的生物学，科研人员对珊瑚进行了很多基因组学与转录组学的研究，也因此提出了关于很多基因和信号通路功能的假说。但是由于没有合适的工具对珊瑚的基因组进行修改，这些假说无法得到严格的验证。德克萨斯大学奥斯汀分校 (University of Texas at Austin) 的研究人员使用将 CRISPR/Cas9 核糖核蛋白复合物显微注射到珊瑚受精卵中的方法，成功对珊瑚基因组中编码成纤维细胞生长因子 1a(fibroblast growth factor 1a), 绿色荧光蛋白，和红色荧光蛋白的基因进行了编辑。基因编辑的成功率达到约 50%。这项研究表明，基于 CRISPR/Cas9 技术进行的基因编辑能够让研究人员在幼体和成年珊瑚中严格检验多种基因的功能。