环球科学：一次注射修复小鼠心脏，《科学》封面革新细胞免疫疗法

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　　· 医学 ·

　　利用mRNA在体内重编程T细胞，修复心脏

　　包裹mRNA（红色螺旋结构）的脂质纳米颗粒（LNP）进入T细胞（浅色细胞）后释放出mRNA并表达在T细胞膜上，靶向活跃的成纤维细胞（深色细胞）。图片来源：原论文。

　　嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法是一种细胞免疫疗法，通过抽取患者T细胞，在实验室中进行基因编辑，表达特定嵌合抗原受体后扩增再回输给患者，使得他们获得针对特定抗原的免疫能力。这一疗法目前主要应用于治疗癌症，但较为昂贵，难以广泛适用于更多疾病。近日，科学家开发出了注射一次mRNA就能直接在小鼠体内形成CAR-T细胞的方法，相关成果发表在《科学》上。

　　心脏衰竭的重要诱因之一是，心脏损伤后，成纤维细胞过度活动带来的心肌纤维化，针对活跃的心脏成纤维细胞，研究人员合成了一段特殊的mRNA序列，并包裹在靶向T细胞的脂质纳米颗粒中，注射入小鼠体内。纳米颗粒进入到T细胞后使之获得攻击心脏成纤维细胞的能力。研究者观察到，mRNA注射后2周后，心衰小鼠的心脏纤维化程度明显减轻，心脏功能恢复至良好。且mRNA并未整合到T细胞的基因组中，因此靶向心脏成纤维细胞的T细胞一段时间后会恢复正常，这就避免了CAR-T细胞可能长时间影响心脏愈合能力的副作用。研究人员正继续开发相关技术，该疗法有望应用于更多疾病和患者。

　　· 动物学 ·

　　狗能区分母语和外语

　　研究者为狗狗提供不同录音，并监测它们大脑的神经活动（图片来源：Eniko Kubinyi）

　　人类在婴儿时期就已经具备了分辨母语和外语的能力。然而，目前尚不清楚人类以外的动物否能分辨出不同语言的区别。为此，科学家选择了18条长期只听一种语言（西班牙语或匈牙利语）的狗，并为它们播放了西班牙语、匈牙利语版的《小王子》，以及将录音完全打乱的版本，并监测它们听到不同声音时大脑的神经活动，希望能找出答案。

　　实验表明狗的初级听皮层能对正常的录音和完全打乱的录音作出不同响应。同时，次级听皮层的活动表明狗可以记住它们熟悉环境中人们所用语言的声学规律，并将其与外语区分开来。狗的年龄越大，它们区分外语的能力越强。这表明学习语言规律的能力并不是人类独有的。该研究发表于NeuroImage。

　　· 物理学 ·

　　超冷原子能形成“量子龙卷风”

　　在先前的研究中，物理学家用实验演示了，在低温下将钠原子云旋转成一种长长的针状结构，它会发生玻色-爱因斯坦凝聚，气体表现得像具有共同属性的单一实体。而近日发表在《自然》的一项研究中，研究人员超越了这一步，在超冷原子云中观察到了“量子龙卷风”。

　　该团队利用激光和磁场捕获了大约100万个钠原子的原子云，将其旋转成针状结构。在研究人员的控制下，没有其他物体对原子施加外力，这团原子云在自身的相互作用下表现出类似超固体性质，局部碎裂成更小的旋涡结构，表现成“微型龙卷风”。研究人员表示，他们的目标是让原子表现得像磁场中的电子，以这种方式使得产生的量子现象更容易操作和观察。

　　· 地球科学 ·

　　部分火山热点温度很低

　　在地球表面的火山作用大致可以分为两种类型，其中一种是板块内部的“热点”火山：在某些位置，从地幔上升的岩浆形成了地幔柱，被称为“热点”，会在地表对应位置形成“热点”火山，当板块缓慢移动时，就会形成类似夏威夷群岛的链状火山。

　　经典理论认为，地幔柱是由地幔深处的高温岩浆流上涌（被称为羽流）形成的，但羽流的温度要远高于周围的地幔，才有可能形成地幔柱。然而，在新发表于《科学》的一项研究中，研究者利用地震波速，测量了洋中脊和地幔柱的温度。研究发现，在热点地区，虽然约有45%的羽流温度高于周围地幔（温差大于155℃），但也有约40%的羽流温度过低，不足以使岩浆从地幔深处上涌。这一发现挑战了热点的深层地幔起源理论，研究者表示，较冷的羽流或许起源于上地幔深处，或是在上涌途中冷却形成的。

　　· 物理学 ·

　　在非常规导体中观察到非对称破缺量子相变

　　量子相变是一种低温下由量子涨落引起的相变现象，这种现象是超导态的基础。在许多非常规超导体中，量子相变能否被理解为具有不同对称性的相分离过程尚不清楚。非常规类型的量子相变，如非对称破缺或弱对称破缺量子相变，已成为研究的热点。近日，发表在《科学》的一项研究中，研究人员在一种非常规导体铈钴铟5（CeCoIn5）中观察到了非对称破缺量子相变，并引入了一个模型来解释观察到的现象。

　　研究人员在接近绝对零度的温度，以及73特斯拉的磁场环境中，利用霍尔效应测量技术观测铈钴铟5中的f轨道电子，观察到其从局域到非局域的转变，即从局限在铈原子附近转变成在金属中自由流动。研究人员基于现有的f电子金属理论，提出了一个模型，论证了在f轨道电子接近离域的临界点附近，金属中的电子分化成独立的电荷和自旋携带激发。研究人员表示，他们的模型可以增进对铈钴铟5和其他非传统超导体的理解，这项研究也可能激发与高温超导体相关的模型的发展。

　　· 微生物学 ·

　　既耗氧又能产氧的古菌

　　氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea）是海洋中最丰富的一个微生物群，能促进海洋的氮循环。它们主要通过将氨氧化为亚硝酸盐来获得能量，这个过程需要氧气。然而，此前的研究发现，很多氨氧化古菌能生活在缺氧的环境中，其具体的生存方式尚不清楚。在一项发表于《科学》的新研究中，科学家研究了一种氨氧化古菌Nitrosopumilus maritimus，揭示了它能在缺氧环境中生存的原因。

　　他们发现，在缺氧、黑暗的环境中，这种古菌物能产生氮气和氧气（够细菌自身使用），并将氧气用于氧化氨为自身供能。目前，他们还不完全确定这条反应途径，但认为NO和N2O或是其中的中间产物。研究人员认为，Nitrosopumilus maritimus能将氧气与气态氮的生产结合起来，通过这种方式，它们能去除海洋中的生物有效氮，促进氮循环。

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间1月7日10时，据约翰·霍普金斯大学最新统计，全球累计新冠确诊病例300 002 021例，死亡病例5 471 856例。

　　根据国家卫生健康委员会官方网站的消息，1月6日0—24时，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例174例。其中境外输入病例58例（上海24例，天津9例，广东9例，广西4例，辽宁2例，河南2例，湖南2例，北京1例，浙江1例，福建1例，湖北1例，四川1例，云南1例），含5例由无症状感染者转为确诊病例（河南2例，浙江1例，广东1例，四川1例）；本土病例116例（陕西57例，均在西安市；河南56例，其中许昌市28例、郑州市26例、洛阳市1例、固始县1例；浙江3例，其中宁波市2例、金华市1例），含21例由无症状感染者转为确诊病例（河南20例，浙江1例）。无新增死亡病例。新增疑似病例6例，均为境外输入病例（均在上海）。

　　31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者45例，其中境外输入42例，本土3例（均在上海，其中浦东新区2例、奉贤区1例）；当日转为确诊病例26例（境外输入5例）；当日解除医学观察16例（均为境外输入）；尚在医学观察的无症状感染者632例（境外输入604例）。

　　根据陕西省卫生健康委员会官方网站的消息，1月6日0-24时，新增报告本土确诊病例57例（均在西安市），其中隔离管控发现45例、封控区筛查发现7例、重点人群筛查发现5例；治愈出院39例。自2021年12月9日以来，全省累计报告本土确诊病例1940例（西安市1913例、咸阳市13例、延安市13例、渭南市1例），其中出院116例、在院1824例。

　　截至2022年1月5日，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗287201.7万剂次。

　　文：白德凡、clefable、孙琳钰、马一瑗、谢汝雨