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調控壽命的新基因被發現

近日,记者从西南大学获悉:该校资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室代方银教授团队发现了调控寿命的新基因OSER1,并在家蚕等多物种研究中揭示了其延缓衰老和延长寿命的保守性机制。相关研究成果近日已在国际学术期刊《自然通讯》线上发表。

  代方银介绍,叉头框蛋白O是目前已确定的少数人类长寿基因之一,能调节与老化相关的途径从而影响寿命。然而,介导这些影响的标靶暂不明确。对此,研究团队首先查明,叉头框蛋白O在不同模式动物间的二级结构具有较高保守性,这为利用家蚕筛选叉头框蛋白O标靶基因提供了依据。

  研究团队在家蚕中鉴定到叉头框

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蛋白O的42个候选标靶基因,然后利用线虫高效干涉平台,对这些候选标靶基因在线虫的同源基因进行干涉实验。结果发现,线虫的OSER1同源基因表现降低后,寿命缩短幅度最大。

  「对线虫、家蚕、果蝇、斑马鱼、非洲爪蟾、小鼠、恒河猴与人类进行比较分析,发现其基因组中均存在OSER1的直系同源基因。」论文第一作者、西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室副教授宋江波说,提高OSER1表达后,家蚕、线虫和果蝇3个物种的寿命均显著延长。

  为了阐释OSER1调节长寿的作用机制,研究团队在家中蚕、线虫和果蝇中进行了一系列分子生物学的实验。研究结果表明,OSER1是叉头框蛋白O的直接目标基因,能够响应过氧化氢诱导的氧化应激,并透过提升身体氧化压力防御力而延长寿命。

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患有糖尿病會加速大腦衰老

瑞典卡罗林斯卡医学院科学家进行的一项全面的脑成像研究表明,患有第2型糖尿病或处于糖尿病早期,会使患者的大脑「悄悄」加速衰老。不过,研究团队也强调,健康的生活方式可能有助于预防这些疾病所造成的神经系统变化。相关论文发表于近一期《糖尿病照护》杂志。

  2型糖尿病是痴呆症的已知危险因素,但糖尿病及其早期阶段如何影响痴呆症族群的大脑老化过程,至今仍是一个谜。最新脑部影像研究表明,第2型糖尿病和糖尿病前期都会导致患者的大脑加速老化。

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  研究人员让31,000多名40—70岁成年人接受了核磁共振影像脑部扫描。随后,他们利用机器学习技术来估算这些人的大脑年龄。结果显示,糖尿病早期患者大脑年龄平均比实际年龄老半岁;第2型糖尿病患者大脑年龄比实际年龄老2.3岁;糖尿病控制不佳患者大脑年龄比实际年龄老4岁。

  研究团队指出,这现象显示患者偏离了正常的老化过程,这可能是痴呆症的早期预警讯号。不过,有运动习惯且不大量吸烟或饮酒的参与者不太可能出现大脑加速老化的情况。

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導電性3D列印植入物促進受損脊髓修復

爱尔兰皇家外科医学院研究团队成功开发出一种可传递电讯号的新型3D列印植入物,旨在促进脊髓损伤后的神经细胞修复。研究成果发表在新一期《今日材料》期刊。

  脊髓损伤是一种极具破坏性的疾病,常导致患者面临瘫痪等严重后果。损伤发生后,神经细胞的轴突投射被切断,引发从损伤部位开始的神经「死亡」过程。同时,伤口处形成的病变或间隙成为阻碍神经细胞再生的天然屏障,而这个过程对于受损功能的恢复至关重要。

  为了解决这个医学难题,研究团队巧妙地开发出一种可植入的导电性3D列印支架。这项创新设计不仅能有效填补脊髓损伤后的间隙,也利用导电生物材料模仿脊髓的自然结构,为受损神经元提供了「再生之路」。

  更令人振奋的是,该植入

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物结合了电刺激技术,透过传递电讯号,为受损神经元注入了再生的活力。在电刺激的作用下,受损的轴突得以重新生长,并沿着植入物的支架和通道以正确的方向延伸,实现了神经细胞的再连接与功能恢复。这种独特的治疗方法,在现有的治疗平台中尚属首创,展现了巨大的应用潜力。

  实验室检验结果显示,在电刺激作用一周后,该植入物便成功引导生长在支架上的神经元长出了长长的健康神经突起。这项发现为脊髓损伤后的修复和恢复过程带来了前所未有的希望,预示着未来在体内实验中,患者也有望实现类似的神经再生与功能恢复。

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五萬個人類結狀DNA現“真容” 為包括癌症在內的多種疾病開闢新療法

科技日报北京9月1日电(记者张梦然)DNA因其标志性的双螺旋结构而广为人知。但澳洲加文医学研究所科学家发现,人类基因组还含有超过5万个不寻常的结状DNA结构,称为i-基序。最新一期《EMBO》杂志发表了这些独特DNA结构的第一张综合图谱,揭示了它们在与疾病相关的基因调控中的潜在作用。

  2018年,加文医学研究所团队在一个里程碑式的研究中

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,首次使用他们开发的新抗体工具,直接在活的人类细胞内可视化i-基序。此次研究正是基于这些发现,利用同样的抗体来辨识整个基因组中的i-基序位置。

  本研究在人类基因组中确定了超过5万个i-基序的存在地点,这些位点在所研究的三种细胞类型中均有出现。这一数字对于曾经备受争议的DNA结构而言是非常显著的,它证明了i-基序不仅普遍存在,而且在基因组功能中扮演着重要角色。

  i-基序是一种不同于经典双螺旋形状的DNA结构。当同一DNA链上的胞嘧啶字母相互配对时,就会形成i-基序,从而形成从双螺旋中伸出的四链扭曲结构。

  团队发现,i-基序并非随机分布,而是集中在基因组的关键功能区域,包括控制基因活动的区域,在调节基因活性方面发挥动态作用。

  研究还发现,i-基序编码了某些在癌症中难以治疗的目标蛋白,而这些i-基序也广泛分布在与难治性癌症相关的序列附近,这为透过针对i-基序来治疗癌症提供了潜在的策略。

  团队表示,他们将设计出针对i-基序影响基因表现的药物。这项研究展示了基础研究与技术创新如何结合在一起,推动科学发现进入一个新的阶段。

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  DNA双螺旋结构的发现,在生命科学领域具有里程碑意义,科学家以此开启了分子生物学的新纪元。不过,可以肯定的是,在神秘的遗传物质世界里,依然蕴藏着无数未知的奥秘等待科学家去探索。 i-基序的发现便是一个典型案例。它更进一步揭开了DNA结构的神秘面纱,帮助我们了解该结构与人类重大疾病之间的微妙关系,并有望助推癌症基因疗法进一步成熟。

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AI工具精準描述細胞代謝狀態 為研發疾病新療法提供“利器”

北京9月3日电(记者张梦然)瑞士洛桑联邦理工学院领导的团队创​​建了一个基于AI的工具RENAISSANCE,其可结合各种类型的细胞数据,准确描述细胞代谢状态,从而帮助人们更精准地理解细胞功能。 RENAISSANCE是计算生物学的重大进步,为健康研究和生物技术创新开辟了新途径。

  现代生物学产生了大量有关各种细胞活动的资料集。这些数据集提供了对不同细胞功能的洞察,例如基因活动和蛋白质水平。然而,如何整合和理解这些数据集以了解细胞代谢,一直是一项高难度挑战。

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  动力学模型透过对细胞代谢的数学表达,提供了一种解读复杂数据的新方法。它们可作为详细的地图,描述分子在细胞内如何相互作用和转化,以及物质如何随着时间的推移转化为能量和其他产物。

  此次团队利用RENAISSANCE创建了准确反映大肠杆菌代谢行为的动力学模型。该工具成功产生了与实验中观察到的代谢行为相匹配的模型,模拟了细菌在生物反应器中如何随时间调整其代谢。

  研究同时证明,即使受到遗传和环境条件的干扰,动力学模型也能保持稳定。模型能可靠地预测细胞对不同情境的反应,进而增强其在研究和工业应用上的实际效用。

  团队表示,代谢组学和蛋白​​质组学只能检测和量化有限数量的代谢物和蛋白质,这会带来数据覆盖不足的问题。能整合和协调各种来源资料的建模技术,则可弥补此限制并增强对整个生命系统的理解。

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  从长远角度来看,RENAISSANCE能准确模拟细胞代谢具有重大意义,它为人类研究代谢变化提供了强大的工具,并有助于开发新的治疗方法和生物技术。

  【总编辑圈点】

  细胞代谢是细胞内所发生的一系列用于维持生命的有序化学反应的总称。生物体的生长、繁殖和衰老,都和代谢密切相关。细胞一刻不停地运作,而发生在细胞内的代谢过程又异常复杂。各种代谢物,各种蛋白质…要对其进行模拟,难度可想而知。计算机科学的进步,为生物学的许多问题带来新的解决方案。此次,研究团队创建了基于AI的工具,其可协助准确模拟细胞代谢,为研究代谢变化提供指引。了解代谢,我们就掌握了生命活动的密码

カテゴリー: 2生活常識 | 投稿者booty2 17:38 | コメントをどうぞ

最新進化的腦區更容易衰老

一个由德国和美国神经科学家和人类学家组成的国际团队发现,人类最新进化的脑部区域,如今也最容易受到老化影响。相关论文发表于最新一期《科学进展》杂志。

  先前的研究表明,在进化史上的某个阶段,人类的大脑开始变得比其他类人猿的大脑更大,使人类变得更加聪明。

  为了进一步了解人类和猿类大脑发育方面的变化,研究团队对不同年龄层的人类进行480次MRI扫描,并对189只黑猩猩、其他猿类及猴子进行了扫描。

  研究团队利用专门编写的电脑程序,比较了不同物种之间大脑随时间的变化。他们发现,随着年龄增长,人类大脑灰质的损失比猿类和猴子更大。

  先前研究曾提出一个演化理论,即在物种演化的时间线中,较晚出现的特征往往会在个体老化过程中率先衰退。

  在将人类大脑与黑猩猩及其他

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猿类大脑进行比较时发现,人类确实更容易经历灰质退化(从30岁左右开始)。其他研究也表明,大脑前额叶皮质的灰质是人体中最晚成熟的。

  研究团队指出,人类大脑体积的增长主要归因于灰质的增多,尤其是眶额叶皮质和腹外侧前额叶皮质的灰质增加,这两个区域在老化过程中灰质损失尤为显著。

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口腔棒狀桿菌以多重分裂方式繁殖

北京9月3日电(记者张佳欣)美国海洋生物学实验室和美国牙科协会福赛斯研究所团队揭示了牙菌斑中最常见的细菌之一-棒状杆菌的细胞分裂机制。这种丝状细菌不仅会分裂,还会同时分裂成多个细胞,这个罕见过程称为多重裂变。这项研究2日发表在《美国国家科学院院刊》。

  人的口腔居住着500多种不同种类的细菌。这些细菌几乎都是透过分裂成两个细胞来生长的,也就是一个母细胞产生两个子细胞。团队观察到,棒状杆菌的细胞会根据原始母细胞的长度一次分裂成多达14个不同的细胞。这些细胞也只在母丝的一端生长,这被称为「尖端延伸」。

  棒状杆菌丝状物在牙菌斑中

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扮演支架的角色。牙菌斑只是健康人体中共存的大量微生物群落中的一个。这项发现揭示了这些细菌如何在牙菌斑的复杂环境中增殖、与其他细菌争夺资源以及保持其结构完整性。

  团队称,牙菌斑中的棒状杆菌细胞就像森林中的一棵大树,它们创造了一个空间结构,为周围其他种类的细菌提供了栖息地。

  牙医建议每天刷牙两次,从而刷掉牙菌斑。然而,无论刷得多么仔细,这种生物膜都会「卷土重来」。科学家发现,棒状杆菌菌落每天可生长多达半毫米。

  其他种类的棒状杆菌也存在于人体微生物组的其他部位,如皮肤和鼻腔内。然而,皮肤和鼻腔中的棒状杆菌种类是较短的杆状细胞,它们不会透过尖端延伸来伸长,也不会透过多重裂变来分裂。

  棒状杆菌缺乏鞭毛,而鞭毛作为一种细胞器能让细菌四处移动。由于这种细菌无法游动,研究人员认为,其独特的「尖端延伸」和细胞分裂可能是它探索环境的一种方式,这与真菌和生活在土壤中的链霉菌中的菌丝网络相似。

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建構人工智慧框架找到最有效溶菌酶

记者9月2日获悉,广东工业大学生物医药学院教授林章凛团队与华南理工大学生物学院副教授杨晓锋团队合作,成功建构出一种新型的人工智慧框架-DeepMineLys,并借此框架发现了迄今为止在人类微生物组中最有效的溶菌酶。近日,研究成果发表于《细胞报告》。

  「该研究利用人工智慧,从人类微生物宏基因组数据中识别和挖掘出有治疗抗药性细菌潜力的溶菌酶,这是人工智慧用于生物学研究领域的一个重要突破。」论文第一作者、华南理工大学生物科学与工程学院2018级博士生付一然说。

  林章凛认为,DeepMi

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neLys的成功得益于建构了涵盖广泛溶菌酶的全面训练资料集,整合了TAPE等先进演算法和编码技术,采用了三层卷积神经网路和双轨架构等几个关键因素,大大提升了预测效能。

  研究团队从前100个候选溶菌酶随机选择了16个进行实验验证,其中11个被证实具有活性,最强的一个溶菌酶的活性甚至比传统溶菌酶高出6.2倍,成为迄今为止在人类微生物组中发现的最有效的溶菌酶。 「DeepMineLys不仅能够挖掘溶菌酶,还具备挖掘蛋白质的潜力。由此可见,该框架的建构为未来生物学研究提供了一个有力的工具。」林章凛说。

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引進AI基礎設施,打造負責任的AI ——專家熱議人機共生未來

在9月5日举行的2024外滩大会开幕式上,24岁的独臂男孩周键借智能仿生手演奏钢琴,在舞台上定格了温暖一幕。

「人工智慧虽然有很长的过去,却只有很短的历史。」中国工程院院士、之江实验室主任、阿里云创始人王坚在开幕式上分享了他对AI+、AI基础设施的思考。他表示,图灵等科学家自上世纪四、五十年代起就有很多与人工智慧有关的思考,2017年谷歌提出Transformer模型架构,让人工智慧重新回到大家的视野,形成对产业的影响。

「当我们讲『人工智慧+』的『+』时,不是增加

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什么东西,更重要的是机制创新。 」王坚说,这个创新就是数据、模型和算力的组合,当数据、模型、算力的规模都有了巨大变化时,就一定要引入新东西——AI的基础设施。

王坚认为,当科技对人类产生最长远的影响,它就变成了基础设施。他引用红杉资本的观点:在云端时代、行动时代、AI时代,云端运算就是基础设施。

「当你看AI、AI+、AI基础设施的时候,你会发现,这个世界不但技术在革命,机制也在革命,基础设施也在革命。没有比这三项革命在同一时间发生更令人激动的了。这些革命正在创造未来。」王坚总结道。

「今天大模型带来的震撼,有多少来自人机互动?又有多少来自机器智慧的进步?」香港科技大学董会主席、美国国家工程院外籍院士沉向洋在题为《大模型时代的机会与挑战:科技融合,产业跃迁》的主旨演讲中抛出问题。

沉向洋谈及大模型时代人机

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互动方式的演变,在他看来,从图形介面到搜寻、推荐,再到对话,大模型的发展将进一步推动这个迭代。

他认为,AI为人类提供了与科技共生的全新脉络,人机互动的新方式指向「AI与IA」的融合共进。 IA(Intelligent Augmentation),即智慧增强,代表一种以人为本的AI发展路径。它聚焦于运用科技提升人​​​​类的能力,而非取代人类,强调了人类与AI之间的协作关系。

当提到近期产业特别关注的AI agent(智能体)时,沉向洋表示,从愿景到落地的过程中,需要始终以需求为导向,深刻理解模型的能力,并建构一个AI深度参与的工作流程。他表示,AI agent时代的到来,不会是一个神奇而强大的模型突然取代了所有的工作流程,它涉及技术、工程与市场的不断磨合,最终以超预期的服务呈现给人类。

在复旦大学电脑科学技术学院教授、上海市资料科学重点实验室主任肖仰华看来,随着脑机介面与AI技术的广泛应用,机器成为人类的外脑、人类的四肢,人已不再是传统生物意义上的人。他表示,智慧时代,人将成为机器智能增强下的“超人”,或许这将会是长期使用的先进技术对人类社会生产生活带来的终极影响。

肖仰华表示,与之伴随的是,人与人之间的社会关系也将发生变化,AI将成为人类从事各种生产和活动的代理,「人与机器之间的关系、机器与机器之间的关系,将不可避免地纳入我们对社会关系的考察范围」。

「从治理的角度来看,我们需要新的治理架构和体系,以因应不同国家和地区的情况。」沉向洋强调,在人工智慧颠覆性力量逐步显化的过程中,须重视AI的治理,打造负责任的AI。

2024年外滩大会于9月5日至7日召开。今年大会主题延续“科技·创造永续未来”,致力于建构一个促进国际交流、科技与人文融合的对话平台

カテゴリー: 1文娱频道 | 投稿者booty2 17:32 | コメントをどうぞ

可移植人類血液幹細胞在實驗室製成 有望開發白血病個人化療法

北京9月8日电(记者张佳欣)根据最新一期《自然·生物技术》杂志报道,澳洲默多克儿童研究所领导的研究团队首次在实验室中制造出与人体组织极为相似的造血干细胞。这项成果或为白血病和骨髓衰竭患者带来个人化治疗方案。

先前,在实验室中开发出能移植到动物模型中,且能产生健康血球的人类血液干细胞一直无法实现。现在,研究人员开发出一种工作流程,可创建出与人类胚胎中的血液干细胞非常相似的可移植血液干细胞。重要的是,这些干细胞可依照临床使用所需的规模和纯度进行培养。

人类血液或皮肤细胞透过「重编程」

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转化为多能干细胞。在这个过程中,4个基因被暂时激活,这些细胞回到发育的早期阶段,并可变成体内的任何细胞。

研究人员将这些多能细胞转化为血液干细胞。他们制造了数千个悬浮在液体培养基中的细胞球,每个球中含有数百个细胞。大约两周时间,干细胞可分化成血管细胞,进而产生数百万个血球。

研究人员接着将这些血球注入免疫缺陷小鼠体内。其中50%的血球变成了功能性骨髓。这意味着它们产生了与健康人类骨髓中相同的携带氧气和抵抗感染的细胞。这种在较长时间内产生所有血球类型的独特能力,促使研究人员将这些细胞定义为血液干细胞。

研究也发现,实验室培养的干细胞可在成功移植到小鼠之前进行冷冻保存,模拟了供体血液干细胞在移植给患者之前的保存过程。

造血干细胞往往能给

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血液疾病患者“第二次生命”,然而,並非所有患者都能配型成功。

新流程意味着,研究人员可利用患者身上的任何细胞,重新编程为干细胞,然后将其转化为特定的血液细胞进行移植,这将对患者的生命健康产生巨大影响。

研究人员表示,这项研究标志着血液性癌症新疗法开发取得了重大突破。但在将方法应用于临床之前,还需在人类身上进行大量测试。

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