图片来源：《科学》，image: Isabel Holguera, Claude Desplan laboratory
我们的大脑中包含着数十亿个相互连接在一起的神经元。成熟的大脑好比一个复杂的城市，如同城市一样，大脑也不是一出生就完全建成了。多种因素指导增生的神经元逐渐构建成了成人的大脑结构。本期《科学》期刊通过多篇综述和科学论文，对指导大脑发育的因素进行了盘点。这些文章涉及大脑神经元的发育和分化过程，胶质细胞在指导中枢神经系统中神经结构形成方面的作用，免疫系统和小胶质细胞对大脑发育的影响，以及特定激素（例如甲状腺激素）对特定神经元分化的作用。
相关论文：Hines, (2018). Mind-boggling brain development. Science, https://doi.org/10.1126/science.aav5687
《Science Translational Medicine》：理解痛觉过敏
图片来源：《Science Translational Medicine》，[CREDIT: ALAN HOOFRING/NIH MEDICAL ARTS]
炎症和神经损伤可以改变触觉感知，本来是轻微的接触会让人感到疼痛。而介导这一称为“机械性痛觉过敏”现象的分子机制还没有完全被理解。本周《Science Translational Medicine》上刊登的两篇科学论文中，美国国立卫生研究院（NIH）和斯克里普斯研究所的两个研究团队分别发现，一种在感觉神经元上表达的名为PIEZO2的离子通道是在小鼠和人类中出现机械性痛觉过敏必需的离子通道。NIH的研究表明让PIEZO2通道失活能够防止机械性痛觉过敏的产生。这两项研究表明，在局部抑制PIEZO2离子通道的活性可能是治疗机械性痛觉过敏的有效方法。
相关论文：Murthy, et al., (2018). The mechanosensitive ion channel Piezo2 mediates sensitivity to mechanical pain in mice. Science Translational Medicine, https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aat9897
Szczot, et al., (2018). PIEZO2 mediates injury-induced tactile pain in mice and humans. Science Translational Medicine, https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aat9892
《Science Signaling》：IL-17信号传导的机制
炎性细胞因子IL-17不但能够激活对真菌病原体的宿主免疫反应，而且与自身免疫疾病有关。IL-17虽然激活RNA转录的能力不是很强，但是它可以通过其它手段增强靶点mRNA的蛋白表达。美国匹兹堡大学的研究人员发现，在小鼠细胞中，IL-17能够增加名为Arid5a的RNA结合蛋白的水平。而Arid5a不但能够与IL-17的靶点mRNA结合，增强其稳定性，而且可以通过与转译启动因子eIF4G结合来提高蛋白表达。这项研究表明，Arid5a可以使用多种机制影响mRNA转录之后的生理过程，来提高IL-17的信号传导。
相关论文：Amatya et al., (2018). IL-17 integrates multiple self-reinforcing, feed-forward mechanisms through the RNA binding protein Arid5a. Science Signaling, https://doi.org/10.1126/scisignal.aat4617
《Science Immunology》：导致肺部过敏反应和哮喘的信号通路
图片来源：《Science Signaling》，[CREDIT: BANKOVA ET AL./SCIENCE IMMUNOLOGY]
从呼吸道吸入的环境中的过敏原会导致肺部炎症的发生，这会增加过敏和哮喘的风险。哈佛大学的研究人员发现过敏原导致肺部炎症发生的一条途径是通过增加在呼吸道上皮中的刷细胞（brush cell）的数量。刷细胞是一种罕见的化学感应细胞，它的表面表达的受体和味蕾细胞上表达的受体相同。这些刷细胞是肺部合成促炎症蛋白IL-25的主要细胞群体。而IL-25在肺部出现炎症反应时水平显著提高。这些实验结果揭示了IL-25在导致过敏性疾病的信号通路中的作用。
相关论文：Bankova, et al., (2018). The cysteinyl leukotriene 3 receptor regulates expansion of IL-25–producing airway brush cells leading to type 2 inflammation. Science Immunology, https://doi.org/10.1126/sciimmunol.aat9453
《自然》：英国生物银行带来的发现
图片来源：《自然》，cover image: Kelly Krause/Nature
英国生物银行（Biobank）是一个收集个人基因信息和其它健康数据的大型研究项目。目前它已经收集了50万名40-69岁之间的英国居民的血样，尿样，唾液样本，以及详细的身体健康信息和生活习惯信息。通过这些信息，研究人员可以发掘出DNA序列与不同身体特征和功能之间的关系。本期《自然》杂志上发表的两篇由生物银行项目的研究人员撰写的科学论文。一篇论文描述了生物银行获得的基因和健康数据，而另一篇论文揭示了从这些数据中发现的大脑结构和功能与特定基因序列的关系。这一生物银行积累的数据将可以供所有的研究人员使用，协助他们的科学研究。
相关论文：Bycroft et al., (2018). The UK Biobank resource with deep phenotyping and genomic data. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0579-z
Elliott, et al., (2018). Genome-wide association studies of brain imaging phenotypes in UK Biobank. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0571-7
《Nature Medicine》：影响微生物组构成的因素
图片来源：《Nature Medicine》，image credit: Tianxing Shi. Cover design: Erin Dewalt
临床研究表明肠道微生物组的构成与患者的健康息息相关。但是，最新的研究表明肠道微生物组的构成有非常大的多样性。即便在健康人群中，不同人的肠道微生物组的构成也存在着很大的差别。本期《Nature Medicine》上，南方医科大学的研究人员对地理位置对肠道微生物组构成的影响进行了研究。通过对中国同一个省14个不同地区的7009名志愿者的肠道微生物组进行分析，研究人员发现，人们居住的位置与微生物组的多样性有很强的关联。从一个地区开发的基于微生物组的代谢疾病模型换到另一个地区便无法使用。这项研究表明，我们需要为不同的地区确定局部的微生物组构成的基线，并且构建基于本地微生物组构成的的代谢疾病模型。
相关论文：He et al., (2018). Regional variation limits applications of healthy gut microbiome reference ranges and disease models. Nature Medicine, https://doi.org/10.1038/s41591-018-0164-x
《Nature Biomedical Engineering》：AI帮助麻醉师防止全麻时的血液缺氧
虽然麻醉师们致力于在进行手术的全麻过程中避免患者血液缺氧的事件发生，但是目前仍然没有可靠的手段来预测未来手术中血液缺氧的发生。为此，位于美国西雅图的华盛顿大学（University of Washington）的研究人员开发出一种基于机器学习的系统，帮助麻醉师预测血液缺氧的发生风险。这一系统通过学习超过5万个手术的电子病例中的实时数据纪录，能够为麻醉师提供他们可以看得懂的血液缺氧风险预测和导致血液缺氧的风险因子信息。实验结果表明，如果麻醉师现在只能预见15%的血液缺氧事件的话，获得这一系统的辅助能够将可预见的比例提高到30%。这一系统同时能够改善对血液缺氧的临床理解。
