Cell：2014中国年度论文TOP6 + 机构TOP5

    2015年1月31日，美国细胞出版社“2014中国年度论文/机构”首度揭晓。基因组编辑应用领域、干细胞应用领域、肿瘤和转化医学领域等五大领域的6项研究入选年度论文；中国科学院上海生命科学研究院、北京大学、清华大学等5家机构入选年度机构。

    [2014年度论文]

    1.基因组编辑应用领域
    Generation of Gene-Modified Cynomolgus Monkey via Cas9/RNA-Mediated Gene Targeting in One-Cell Embryos（Cell）     2014年2月13日，发表在《细胞》杂志山的一项研究中，来自南京大学模式动物研究所的黄行许（Xingxu Huang）博士、南京医科大学的沙家豪（Jiahao Sha）教授、云南省灵长类生物医学重点实验室季维智（ Weizhi Ji ）及其同事们，成功地利用CRISPR/Cas9系统对孪生的食蟹猴进行了精确的基因修饰。
    以往尝试对灵长类动物进行遗传修饰都是依赖于病毒方法，其虽然能够有效地生成突变，但突变位点不可预知，且突变数量无法控制。利用可定制的RNA片段将DNA切割酶Cas9引导至期望的突变位点，CRISPR/Cas9基因编辑系统的出现使得灵长类动物的前景变得光明。
    研究人员首先在一种猴细胞系中对这一技术进行测试，破坏了三个基因，其成功率达到10–25%。受此鼓舞，科学家们随后在180多个单细胞期猴胚胎中同时靶向了这三个基因。在对15个胚胎的基因组DNA进行测序后，他们发现其中有8个胚胎显示出两个靶基因同时突变的迹象。研究人员随后将遗传修饰的胚胎转移到代孕母猴体内，其中一个生出了一对孪生猴。通过测序这对孪生猴的基因组DNA，他们证实存在两个靶基因突变：Ppar-γ帮助调控新陈代谢，Rag1与健康的免疫功能相关。
    黄行许说，Ppar-γ和Rag1组合突变并不代表任何一种特定的疾病综合征，尽管每个基因都与人类疾病相关。该研究小组还没有对猴子的状况进行全面地分析，他们还必须开展进一步的测试评估突变是否存在于这些动物的所有细胞之中。黄行许说：“我们的第一个目标是着手去完成这项研究，使之起作用。”研究结果表明了，研究人员有一天或许能够构建出与多种突变相关的其他人类疾病模型。

    2.群体基因组进化生物学领域
    Population Genomics Reveal Recent Speciation and Rapid Evolutionary Adaptation in Polar Bears（Cell）     2014年5月8日发表在《细胞》（Cell）杂志上的一项研究中，研究人员针对来自瑞典、芬兰、阿拉斯加州冰川国家公园和阿拉斯加海岸ABC岛屿的79只格陵兰北极熊和10只棕熊的血液及组织样本进行了分析。通过比较北极熊和棕熊的基因组，揭示出北极熊是比以前认为的要更年轻的一个物种，其与棕熊在不到50万年前发生了分歧。
    这项研究是由丹麦、中国和美国的研究人员合作完成。Eske Willerslev领导的丹麦研究小组提供了北极熊的血液和组织样本；华大基因研究院的研究人员与美国加州大学伯克利分校的一个研究小组一起完成了基因组测序及对数据的分析。
    分析结果还揭示出了与北极熊能够极端适应北极地区生活相关的几个基因。这一物种在其生命的大多数时候都生活在海冰上，它主要靠食用海洋哺乳动物一类富含脂肪的食物为生。
    该研究准确地指出了与脂肪酸代谢和心血管功能相关的一些基因，或许能够解释北极熊可以处理高脂饮食，避免形成动脉脂肪斑块以及心血管疾病的能力。而高脂饮食的人类常饱受心血管疾病的折磨。这些基因或许能够提供一些关于如何保护人类避免高脂饮食不良影响的见解。

    3.干细胞科学领域
    Direct Reprogramming of Human Fibroblasts to Functional and Expandable Hepatocytes.（Cell Stem Cell）     2014年3月6日，发表在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上的一项研究中，中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究组通过表达三个肝脏转录因子，可成功将人体皮肤细胞转变为肝细胞。这项获得人类肝细胞的方法，向最终实现肝细胞治疗、生物人工肝等领域前进了一大步。
    2011年，惠利健研究组已经成功将小鼠皮肤细胞转变为肝细胞，在权威学术期刊Nature上发表，并获得当年中国科学十大进展。但利用完全一样的方法，并不能将人的成纤维细胞重编程为肝细胞。经过重新筛选和优化条件，他们成功建立了诱导人成纤维细胞重编程为肝细胞（hiHep细胞）的方法。hiHep细胞表达肝脏基因，并具有肝细胞的许多功能，包括分泌血清白蛋白、积累糖原、代谢药物、药物转运等。通过将hiHep细胞移植到肝脏特异转录因子（酪氨酸代谢缺陷）模型小鼠中，hiHep细胞可成功整合到小鼠肝脏中发挥功能。经移植后的小鼠肝功能指标明显恢复，有近40%的小鼠最终被救活。
    在中国科学院“干细胞先导专项”支持下，惠利健团队正在同国内的南京鼓楼医院、华东理工大学等一起全力研究是否可以将hiHep细胞用于生物人工肝，从而实现对人类重症肝病的治疗。

    Human Hepatocytes with Drug Metabolic Function Induced from Fibroblasts by Lineage Reprogramming.（Cell Stem Cell）     2014年3月6日，发表在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上的一项研究中，北京大学生命科学学院邓宏魁研究组成功地将人皮肤成纤维细胞诱导为具有成熟代谢功能的人诱导性肝脏实质细胞（human induced hepatocytes, hiHeps），该种细胞可在肝损伤小鼠模型中高效重建肝脏功能。
    传统的转分化研究仅采用目标细胞的命运决定因子来诱导细胞类型的转变。邓宏魁研究组发现利用这一方法，仅仅过表达肝脏实质细胞的命运决定因子HNF1A、HNF4A和HNF6并不能获得功能成熟的人肝脏实质细胞，而只有在同时过表达功能成熟因子ATF5、PROX1和CEBPA的情况下，才能获得功能成熟的人肝脏实质细胞，且诱导效率超过90%。由这种新方法获得的细胞被命名为人诱导性肝脏实质细胞（human induced hepatocytes, hiHeps）。它具有成熟肝脏实质细胞的特征，特别是其药物代谢能力和肝脏毒素敏感性与新鲜分离的人成体原代肝脏实质细胞相当，为体外的药物高通量筛选提供了新的细胞来源。
    这种hiHeps细胞首次在肝损伤的免疫缺陷小鼠上实现了高效重建肝脏功能。重建后的小鼠肝脏长期持续分泌高水平的人白蛋白，这种肝脏高度人源化的小鼠为人类肝炎病毒研究、药物代谢研究提供更加可靠的体内模型。研究组还发现hiHeps细胞长期移植后不会导致肿瘤的形成。更为重要的是，处于转分化中间状态的细胞具有极强的增殖能力，可在肝细胞功能成熟前扩增超过106倍，这意味着仅利用一滴血体积的人体细胞就可获得与人成体肝脏器官相当的人肝脏实质细胞数量，这一特征使得临床运用hiHeps进行细胞替代治疗极具应用前景。
    这项工作首次表明细胞命运决定因子与细胞功能成熟决定因子的组合可以实现细胞功能的完全成熟，从概念上为解决其他细胞类型的功能成熟问题提供了突破性的新思路。此项新技术使得在体外高效获得大量功能成熟的人肝脏实质细胞成为了可能，为人肝脏实质细胞在药物研发、治疗肝功能衰竭的疾病、建立人源化肝脏小鼠疾病模型等方面的广泛应用提供了全新的细胞来源。


    4.肿瘤和转化医学领域
    Targeting the Tumor Microenvironment with Interferon-β Bridges Innate and Adaptive Immune Responses（Cancer Cell）     2014年1月13日，发表在《癌细胞》（Cancer Cell）杂志上的一项研究中，中国科学院生物物理研究所傅阳心课题组首度提出IFNβ靶向肿瘤治疗的新策略，即重建肿瘤微环境固有免疫和获得性免疫的协同作用、消除顽固耐药癌症。该突破性研究成果为优化靶向免疫治疗开辟了新途径，同时给抗肿瘤药物研发和临床肿瘤治疗带来深远影响。
    研究中，傅阳心团队创建了加载I型干扰素(IFNβ)的融合性肿瘤抗体(Ab-IFNβ)。该治疗策略通过重新激活和链接肿瘤微环境内受抑制的固有免疫和获得应免疫机制，打破肿瘤免疫耐受状态，较之第一代抗体能够更加有效地控制耐药肿瘤生长。
    进一步的机制研究证明，免疫治疗中Ab-IFNβ直接靶向肿瘤微环境内的树突状细胞，通过增强抗原的交叉提呈来重新活化CTL。此外，Ab-IFNβ治疗能够诱导PD-L1信号通路的阻断，克服了治疗获得性药物耐受，彻底清除已经建立的肿瘤组织。

    5.基础分子生物学调控领域
    Mixed Lineage Kinase Domain-like Protein MLKL Causes Necrotic Membrane Disruption upon Phosphorylation by RIP3（Molecular Cell）     2014年4月10日，发表在《分子细胞》（Molecular Cell）杂志上的一项研究中，来自北京生命科学研究所，美国西南医学中心等处的研究人员发现了细胞程序性坏死通路中关键蛋白：RIP3的特异性底物蛋白MLKL，参与细胞程序性坏死的具体分子机制，这将有助于深入探索细胞程序化坏死作用过程，也为检测细胞程序化坏死提供了新工具。文章的通讯作者是北京生命科学研究所王晓东教授。
    王晓东实验室曾在2009年发现RIP3是在细胞程序性坏死通路必不可少的信号传递蛋白，之后他们又利用精密的蛋白分析与化学生物学手段，在2012年发现了RIP3的特异性底物蛋白MLKL。
    当时王晓东实验室是在Cell杂志上连发了两篇文章，揭示了MLKL蛋白在细胞坏死中起着关键性作用。这是有关这一蛋白研究的第一篇文章。他们证实在RIP3介导的细胞坏死信号通路中，MLKL扮演着RIP3激酶其中一个底物的角色。与此同时，他们还筛选得到一个抑制细胞坏死的小分子化合物，通过特异识别MLKL阻止坏死信号的传导。
    在此基础上，研究人员又进行了深入探索，详细描述了MLKL的磷酸化是如何导致了细胞程序化坏死的分子机制。MLKL的磷酸化使其从单体状态向多聚体状态的转化。多聚化的MLKL可以结合磷酸肌醇(phosphoinositides)和心肌磷脂(cardiolipn)，从而由细胞质转移到细胞膜和细胞器膜上；并在这些膜结构中形成通透性孔道，从而破坏膜的完整性，引起细胞坏死。
    同时这项研究还介绍了王晓东实验室与Epitomics公司合作开发的能特异识别人源p-MLKL磷酸化的单克隆抗体，并证明这一磷酸化抗体可作为标识，用于检测在体外培养的人源细胞和人体组织中细胞程序性坏死是否发生。

    [2014中国年度机构]

    此外，在此次评选中，中国科学院上海生命科学研究院、北京大学、清华大学、上海交通大学以及北京生命科学研究所入选了年度机构。
    根据生物探索2014年的CNS的统计，去年全年我国科学家共在《细胞》及其子刊中发表了223篇论文，其实单月最高的数量为45篇。中国科学院上海生命科学研究院2014年共《细胞》及其子刊上发表了64篇，北京大学发表了51篇，清华大学发表了41篇，上海交通大学发表了42篇，北京生命科学研究所发表了9篇。
    此外，就近五年我国机构在CNS上的总发文量看，中国科学院上海生命科学研究院以227篇位居榜首，北京大学与清华大学分别以192篇和169篇排在第二和第三位。上海交通大学和北京生命科学研究所近五年的总发文量分别为127篇和35篇。