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5月22日外媒科学网站摘要:实验室培养精子和卵子再进一步

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5月22日(星期三)消息,国外知名科学网站的主要内容如下:

《自然》网站(www.nature.com)

人类距实验室培养精子卵子又前进了一大步

最近发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究解决了在实验室中培育人类精子和卵子的一个主要障碍:如何确保人工制造的精子和卵子中DNA和相关蛋白质上的化学标签被正确放置。这些标签是细胞“表观基因组”的一部分,可以影响基因的开启或关闭。表观基因组在人的一生中会发生变化;在最终产生精子或卵子的细胞发育过程中,这些痕迹必须被清除干净,然后恢复到原来的状态。

“表观遗传重编程是制造下一代的关键,”日本京都大学干细胞生物学家、该论文的合著者斋藤光典表示。他说,他和他的团队研究出了如何激活这种重新编程——这是在实验室中培育人类精子和卵子的最大挑战之一。

但斋藤光典很快指出,还有更多的步骤需要攻克,而且他的实验室所实现的表观遗传重编程并不完美。

《科学时报》网站(www.sciencetimes.com)

1、NASA找到处理太空垃圾更经济方法,提高卫星轨道安全性

美国宇航局(NASA)及其合作伙伴开展的一项研究,发现了一种更经济的方法来应对日益严重的空间碎片问题,这有望彻底改变我们确保卫星轨道环境安全的方式。

NASA技术、政策和战略办公室(OTPS)发布的最新报告详细介绍了这项研究,提供了关于量化和减少卫星轨道碎片相关危险的最新信息。

这项名为“减轻、跟踪和修复轨道碎片的成本和效益分析”的新研究,是OTPS努力解决空间碎片相关财务和技术障碍的第二阶段。在2023年发布的第一份报告中,OTPS对不同修复解决方案进行了早期成本效益分析,包括移动、消除或重新利用空间碎片。

最新研究改进了这些估算,对从巨大的报废卫星到毫米级碎片所带来的威胁进行了更精确的评估。它还扩大了研究范围,包括改进现有废物的跟踪和防止新废物产生的策略。

2、男性睾丸中检测到的微塑料浓度显著偏高,对生育和健康构成风险

美国新墨西哥大学的研究人员对23个人类睾丸和47个犬类睾丸进行了研究,这些睾丸分别取自尸体和绝育手术样本。

研究发现,在23个人类睾丸中检测到了12种微塑料。研究人员指出,最常见的是用于塑料瓶和塑料袋的聚乙烯;人类睾丸中微塑料的平均浓度为每克组织329.44微克,显著高于最近对人体血液中微塑料含量的研究数据。

此外,研究发现,男性睾丸中的微塑料浓度是犬类的三倍多。研究还显示,相较于年轻男性,研究中的55岁以上男性体内的微塑料相对较少。

此前,微塑料已经在人的血液和其他器官,如肺、心脏和肝脏中被检测到。事实上,3月份的一项最新研究表明,微塑料可能会滞留在颈部血管中,增加中风和心脏病发作的风险。

根据生殖泌尿学专家的说法,微塑料侵入睾丸的情况尤其令人担忧。因为在人体中,只有大脑和睾丸这两个器官受到血液屏障的保护。然而,早期研究已经表明,微塑料可能会渗透血脑屏障。如果这项新研究的结果在其他实验室中得到证实,这可能意味着男性睾丸也会受到影响。

《每日科学》网站(www.sciencedaily.com)

猪心脏和肾脏移植到人类身上会引发细胞水平的变化

美国纽约大学朗格尼医疗中心(NYU Langone Health)的外科团队在2021年9月和11月进行了全球首次转基因猪肾移植手术,并在2022年夏天进行了两次猪心脏移植。这些手术是在被宣布脑死亡的患者身上进行的,并在家属同意的情况下维持呼吸机。2024年4月,纽约大学朗格尼医学院将一只猪肾移植到一名活体病人身上,展示了这一领域的进展。

两项最新分析分别发表在5月17日的《自然医学》(Nature Medicine)和5月21日的《医学》(Med)杂志上,揭示了接受异种移植手术的患者在手术前、手术中和手术后,器官和受体体内单细胞水平的变化。科学家团队与外科医生合作,采集了血液和组织样本,分析了数万个细胞的变化。

研究显示,移植的猪肾虽然没有被受体身体完全排斥(没有立即发生肾功能衰竭),但在人外周血单核细胞(PBMC)中引起了强烈的反应。这组免疫细胞可以像攻击外来入侵者(如病毒)一样攻击移植的(外来)器官。尽管药物抑制了排斥反应,没有发现立即的排斥反应,但新研究发现了一些更微妙的反应,这些反应可能导致异种移植随着时间的推移而失败。

具体来说,移植的猪肾在分子水平上触发了“抗体介导的排斥反应”。当身体产生针对移植器官的抗体时,它们会招募自然杀伤细胞、巨噬细胞和T细胞来攻击移植器官。研究小组还发现,猪肾的组织修复机制有所增加,其中某些细胞在愈合过程中增殖。正常细胞转化为癌细胞也会迅速生长,因此这一机制值得关注。

《赛特科技日报》网站(https://scitechdaily.com)

1、比沙粒小1000倍——最新光纤技术加速网速

瑞典皇家理工学院的研究人员首次成功地将硅玻璃微光学器件直接3D打印到光纤的尖端,其面积仅与人类头发的横截面一样小。这一突破可能会带来更快的互联网速度、增强互联网的连接性,以及开发出更小的传感器和更紧凑的成像系统。

研究人员在《ACS Nano》杂志上发表报告称,将硅玻璃光学器件与光纤集成可以实现多种创新应用,包括环境和医疗保健中的更敏感的远程传感器,同时也可能在药品和化学品的生产中发挥重要作用。

皇家理工学院的一位教授表示,这种方法克服了长期以来在光纤尖端用硅玻璃构造时的限制,传统方法通常需要高温处理,这会损害温度敏感纤维涂层的完整性。与其他方法不同,这种工艺从不含碳的基材开始,因此不需要高温来排出碳,使得玻璃结构保持透明。

2、现代数据证实微观进化决定宏观进化

研究人员已经证明,物种在几代内快速适应的能力,即所谓的进化能力,也可以解释数百万年时间内的物种分化。通过分析现有物种和化石的大量数据集,他们发现,受环境波动影响的高进化性特征随着时间的推移显示出更多差异,这在形成进化结果中起着至关重要的作用。

自达尔文提出进化论以来,生物学家一直对物种进化的复杂过程充满兴趣。一个物种在几代内进化的机制,即微观进化,是否也能解释物种的宏观进化,即数千或数百万代内的进化?

最近发表在《科学》(Science)杂志上的一篇论文表明,种群在几代内进化和适应的能力,即进化能力,有助于理解进化在更长时间尺度上是如何进行的。

通过汇编和分析现有物种和化石的大量数据集,研究人员能够证明,负责许多不同特征的微进化的可进化性预测了相隔百万年的种群和物种之间的变化量。

“达尔文认为物种是逐渐进化的,但我们发现,即使种群在短期内迅速进化,这种(短期)进化也不会随着时间的推移而积累。然而,平均而言,种群和物种的长期差异仍然取决于它们在短期内的进化能力。”论文的资深作者、法国巴黎科技大学生物系教授克里斯托夫·帕姆拉邦(Christophe Pélabon)表示。

3、揭开长寿之谜:研究表明衰老可能受随机变化影响

饮食或吸烟等环境因素会影响人的生物年龄,使其与出生日期计算的时间年龄不同。通过精确的衰老时钟可以发现,衰老过程似乎遵循一定的程序。

德国科隆大学CECAD衰老研究中心的科学家发现,衰老时钟实际上可以测量细胞中随机变化的增加。这项研究最近发表在《自然衰老》(Nature Aging)杂志上。

随着年龄增长,细胞内过程的控制变得不再那么有效,导致更多随机结果。这在DNA甲基化的随机变化中尤为明显。甲基化是指影响DNA的化学变化,DNA是基因组的组成部分。这些甲基化过程在体内受到严格调控。然而,在人的一生中,甲基化模式会发生随机变化。这些变化的累积是一个人年龄的高度准确指标。

对细胞控制的丧失和随机变异的增加并不局限于DNA甲基化。科学家证明,基因活动中的随机变异增加也可以用作衰老时钟。研究还表明,这些时钟能够显示出减缓衰老过程的干预措施的效果或加速衰老的有害因素。

利用现有数据集,科学家们表明,吸烟增加了人类的随机变化,而“抗衰老”干预措施,如降低小鼠的卡路里摄入量,可以减少甲基化模式的变化。他们还表明,通过将体细胞重新编程为干细胞,这些随机变化甚至是可逆的。科学家们比较了来自皮肤的人类成纤维细胞,这些细胞被重新编程为干细胞,并恢复活力,结果显示,体细胞的高变异确实与年轻干细胞的低随机噪声相反。

科学家们希望,他们关于调控丧失和随机变异积累的发现将导致新的干预措施,从而解决衰老的根本原因,甚至可能促进细胞再生。这些干预措施的目标可能是修复DNA中的随机变化或改善对基因表达的控制。(刘春)

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