环球科学：中国科学家在猪体内成功培养出人源肾脏；人...

lameihua

　　· 医学 ·

　　中国科学家将人-猪嵌合胚胎，在猪体内成功产生人源肾脏

　　中国科学家在猪体内培养胚胎人源肾脏达28天。图片来源：J. WANG ET AL/CELL STEM CELL 2023

　　近日，中国科学院广州生物医学与健康研究院的研究人员成功制造出包含人细胞和猪细胞的嵌合胚胎，并且将其移植到代孕母猪体内28天后，发育中的人源肾脏结构和肾小管形成正常。这是科学家第一次在另一个物种体内成功培养出一个实体人源器官，尽管之前的研究已经使用类似方法在猪体内培养出血液或骨骼肌等人体组织。9月7日，相关论文刊登于细胞出版社（Cell Press）旗下期刊Cell Stem Cell上。

　　将人类干细胞整合到猪胚胎中一直是一个挑战，因为猪细胞比人细胞更具竞争力，而且猪细胞和人细胞有不同的生理需求。为此，研究人员首先利用CRISPR技术改造了单细胞猪胚胎，使其缺失肾脏发育所需的两个基因，从而在猪胚胎中创造一个空位，使人细胞不必与猪细胞竞争；其次，研究人员改造了人类多能干细胞，并将其培养成了类似于早期人类胚胎细胞的“天然”细胞。然后，研究人员为人细胞和猪细胞分别提供独特的营养和信号，从而成功培养出嵌合体。总的来说，研究人员共将1820个胚胎移植给了13头母猪，在25天或28天后终止妊娠并提取胚胎，以评估嵌合体是否成功产生了人源肾脏。

　　通过分析5个嵌合胚胎（植入后25天的2个和植入后28天的3个），研究人员发现它们具有发育阶段结构正常的肾脏，并且由50%~60%的人类细胞组成。25~28天，肾脏进入中肾期（肾脏发育的第二阶段），形成了小管和细胞芽，这些最终将发育成连接肾脏和膀胱的输尿管。这项技术或许有望经过进一步优化后用于人体器官移植，未来研究人员还计划在猪身上培育其他人体器官，包括心脏和胰腺。

　　· 健康 ·

　　人类不是唯一会肥胖的灵长类动物

　　全球超过10亿人患有肥胖症。长期以来，科学家将人类“最胖的灵长类动物”的地位归咎于能高效储存脂肪的基因，或者是过度摄入糖和脂肪的食谱。但本周发表在《英国皇家学会哲学学报》上的一新研究发现，无论饮食、栖息地或基因差异如何，只需给予额外的食物，许多动物和我们一样容易长胖。

　　从小巧的鼠狐猴到笨重的大猩猩，研究人员统计了40种共3500只非人类灵长类动物公开的体重测量结果。这些动物生活在动物园、研究机构和野外。其中，13种雌性和6种雄性在圈养条件下的相对体重比野外平均重50%。同时，对比4400名西方饮食的美国成年人和9个仍然通过探索、狩猎、采集和种植自给自足的成年人，在控制了身高因素后，可以发现前者的平均体重比后者重50%——这一比例与圈养的灵长类动物相似。这项研究表明，虽然基因可能使一些人更容易肥胖，但作为一个物种，人类的体重增加多少并没有什么特别之处，而圈养的灵长类动物或许可以成为人类肥胖的优质模型，这将有助于找到肥胖治疗的新方法。

　　· 神经科学 ·

　　发现一种新型细胞，介于神经元和神经胶质细胞之间

　　大脑中主要存在两种细胞：负责传递和处理信号的神经元，以及起到结构支撑与免疫等作用的神经胶质细胞。其中一些神经胶质细胞叫做星形胶质细胞（astrocytes），包裹着神经元突触，因而科学家长期认为它们可能在递质传递中发挥作用并参与信息处理。但为了证明这一点而进行的研究中存在相互矛盾的结果，科学家对星形胶质细胞的功能并未形成共识。最近，在一项发表于《自然》杂志的研究中，科学家发现了星形胶质细胞的一个亚群，它们会通过释放神经递质谷氨酸来调节神经元活动。

　　科学家首先通过单细胞RNA测序数据发现，海马区的一个星形胶质细胞亚群能够表达囊泡谷氨酸转运蛋白VGLUT。接着，他们利用一种成像技术观察大脑切片和小鼠体内，发现这一细胞亚群能够对选择性刺激做出响应，快速、精确地释放谷氨酸。针对性地敲除这些细胞的VGLUT1会影响神经元的交流和兴奋，损害小鼠记忆力、加剧癫痫。此外，这些细胞也通过表达VGLUT2调节控制自主运动的神经回路。研究表明，这类新型细胞有望作为靶点，在治疗中枢神经疾病中起作用。

　　· 工程学 ·

　　以心脏为灵感的管道“顺流而动”

　　近日，一项发表于《自然》的研究表明，以脉动方式泵送管道内的液体——类似于主动脉血流——或能提升工业液体输送效率，并且有望降低能耗。许多行业和家庭都需要使用管道输送液体或气体，如输油或输气管道，以及家中的暖气管。经过管道和通道的液体会遇到摩擦力而形成湍流，这会增加泵送这些液体所需的能耗以及成本。

　　为了控制这类湍流，研究人员以主动脉血流为灵感——主动脉血流的脉动流湍流强度很低，因而能避免对血管的损伤——设计了一种方式。之前在管流中引入周期性脉动的尝试对降低湍流的作用很有限。然而，这项新研究引入了与心动周期中舒张期类似的休息期，舒张期是指心脏在两次跳动间处于休息的状态。这种方式能将阻力最多降低25%，比稳定泵送的管流节能约9%。不过，这项研究中使用的流体性质可能与工业管流中使用的并不等同，而且这些实验使用的都是笔直的管道，因而很难反映现实世界的所有系统。因此未来还需要更多研究。

　　· 生物学 ·

　　来自昆虫和蘑菇的甲壳素，可参与小鼠的免疫反应

　　甲壳素（几丁质）是一种在节肢动物和真菌中大量存在的天然多糖，也是可以用来改善代谢健康的一种膳食纤维。不过，此前科学家并不十分了解膳食中的甲壳素在哺乳动物体内的作用机制。最近，一项发表于《科学》杂志的研究认为，膳食几丁质改善高脂肪饮食小鼠代谢状况的机制，与免疫系统有关。

　　研究团队发现，免疫系统的一个特定部分会参与几丁质的消化。在摄入几丁质后，胃胀会激活先天免疫反应，促进细胞产生更多的几丁质酶来分解几丁质。胃肠道中的细菌是几丁质酶的主要来源，但研究团队在缺乏肠道菌群的无菌小鼠中进行实验，结果表明，几丁质在这种情况下仍可激活免疫反应。科学家发现，当几丁质激活了免疫系统但未被消化时，对小鼠肥胖的影响最大。部分小鼠没有消化几丁质的能力，这些小鼠与没有摄入几丁质的小鼠及摄入几丁质但能分解几丁质的小鼠相比，在高脂肪饮食后体重增加最少，体脂最低，可以抵抗肥胖。接下来，团队打算继续研究几丁质能否在人类饮食中控制肥胖，并将抑制几丁质酶的方法与之结合起来。

　　撰文：马一瑗、王馨仪、栗子、王怡博