一文看全！《细胞》年度精选：不容错过的9篇论文

本月，顶尖学术期刊《细胞》杂志再次推出年度最佳论文（Best of 2021）合集，精选了过去一年里不容错过的9篇研究论文（Article）。值得一提的，其中由华人科学家主导的研究占了三分之一。

这期杂志的前言介绍，精选的这些研究代表了生命科学和生物医学研究领域的精彩工作，不仅是编辑部认为最有趣和最有影响力的内容，而且在外界引起了广泛的关注。这篇文章中，学术经纬将与读者朋友们一起分享这些重磅研究的主要内容。

1、来自T细胞的长期保护

Robust T Cell Immunity in Convalescent Individuals with Asymptomatic or Mild COVID-19

在新冠大流行的第二年，依然有很多关于新冠病毒的重要论文发表，帮助我们寻找尽快终结疫情的方法。

在这篇文章中，瑞典卡罗琳斯卡医学院的科研人员重点关注了那些无症状或症状轻微的感染者。他们发现，感染新冠病毒后，即使体内没有可检测到的病毒特异性抗体反应，也会引发强烈、广泛且功能强大的记忆T细胞应答反应。这意味着，自然暴露或感染能够产生适应性免疫反应，这种长期保护有助于预防再次发生严重疾病。

Doi: 10.1016/j.cell.2020.08.017

2、教科书上不存在的糖RNA

Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells

这项研究描述了一个颠覆教科书的惊人发现：各种细胞的表面，不仅分布着糖基化修饰的蛋白质和脂质分子，还有一类过去未知的新型生物分子：糖基化的RNA（glycoRNA）。

借助“生物正交化学”等新技术，研究人员发现了细胞表面的这种聚糖分子，并最终证明这是一类保守的非编码RNA带有富含唾液酸结构的聚糖。

论文通讯作者是糖基化修饰领域的专家Carolyn Bertozzi教授，她指出：“这项发现意味着，细胞中存在着我们完全未知的生物分子途径，这无疑是颗重磅炸弹。”这个发现或将改变生物化学许多研究领域的面貌。

Doi: 10.1016/j.cell.2020.08.017

3、让癌症患者受益于免疫疗法

Meta-analysis of tumor and T cell-intrinsic mechanisms of sensitization to checkpoint inhibition

免疫疗法的问世给许多癌症患者带来了新生。进一步提高疗效的重点研究方向之一是，通过生物标志物识别、选择最有可能从免疫疗法中获益的患者。

这项大规模荟萃分析收集了1000多个正在接受免疫检查点抑制剂治疗的病例，涵盖7种不同类型的癌症，分析了全外显子组和转录组测序得到的海量数据，是同类研究中规模最大的一项。

研究人员分析验证了多种生物标志物，可用于预测患者对免疫检查点抑制剂的反应，其结果有助于将来向癌症患者提供更精准的治疗。

Doi: 10.1016/j.cell.2021.01.002

4、改造基因疗法的递送载体

Directed evolution of a family of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species

在基因疗法领域，基于腺相关病毒（AAV）的载体使用广泛，可递送有治疗作用的基因或基因编辑工具。通过改造AAV的“外表”——衣壳蛋白，研究人员可以让这些载体更精准地靶向特定的组织器官，避免在体内受到中和抗体的影响，并且更加安全。

美国Broad研究所和哈佛大学的研究团队开发了一种优化AAV衣壳的体内策略，并且通过定向进化和筛选，获得了一类AAV衣壳变异体，可以高效地把基因递送到肌肉组织，实现定向转导。疾病动物模型的实验结果还表明，这些AAV载体有望推进肌营养不良等遗传性肌肉疾病的治疗。

Doi: 10.1016/j.cell.2021.08.028

5、人-猴混合胚胎诞生

Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo

2021年4月，由中美科学家共同领衔的一支科研团队宣布他们制造出了首个由人类细胞和猴子细胞共同组成的胚胎，堪称干细胞和跨物种嵌合体领域的里程碑。

研究人员从食蟹猴体内分离出受精卵并在培养皿生长，随后在猴子胚胎中注入了人类的扩展多能干细胞。在存活下来的嵌合胚胎中，人类干细胞成功增殖并进行了一定程度的分化。

长远来看，这样的嵌合体可以用于研究人类早期发育，开发疾病模型，筛选潜在新药，并制造可用于移植的细胞、组织或是器官，拯救需要接受移植的患者。与此同时，这一突破性的成果也带来了伦理上的讨论。

Doi: 10.1016/j.cell.2021.03.020

6、海马的记忆模型

The Tolman-Eichenbaum Machine: Unifying Space and Relational Memory through Generalization in the Hippocampal Formation

海马是大脑中与空间导航、记忆密切相关的关键区域。几十年的研究让人们了解到，执行空间记忆和关联记忆任务，有赖于海马及其附近内嗅皮层的各类神经细胞。

在这项研究中，英国牛津大学的科学家通过分解和重组的方法构建出一套框架，提供了空间和关联记忆的共同原则，这些原则整合了多种不同属性的内嗅细胞和海马细胞，可用来解释海马在各种空间和非空间问题中的泛化作用，并预测海马在复杂的空间任务和非空间任务中如何重新映射。

为纪念认知领域的两位重要专家，即第一个提出“认知地图”的Edward Chase Tolman教授和阐明海马在空间和非空间记忆中作用的Howard Eichenbaum教授，研究作者将这套关联记忆模型命名为The Tolman-Eichenbaum Machine（TEM）。

Doi: 10.1016/j.cell.2020.10.024

7、驯化野生稻的新策略

A route to de novo domestication of wild allotetraploid rice

随着世界人口增长与气候变化，全球粮食生产仍面临着严峻挑战。目前种植的水稻都是由二倍体野生稻驯化而来，但在稻属中，还有多种四倍体野生稻。它们在遗传多样性、产量、适应能力等方面均拥有优势，但遗憾的是，人们仍未找到驯化方法。中国科学院种子创新研究院、中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队在这项研究中，提出了快速从头驯化四倍体野生稻的新策略。

这一策略包括4个主要阶段：收集并筛选具有优秀性状的四倍体野生稻资源；建立快速从头驯化的技术体系；品种分子设计与快速驯化；新型水稻作物的推广应用。其中，研究团队筛选出一份优秀的野生稻资源，并且突破了第二阶段的全部技术瓶颈。这项研究为未来新型作物的培育奠定了重要基础。

Doi: 10.1016/j.cell.2021.01.013

8、基因组揭示犀牛的演化历史

Ancient and modern genomes unravel the evolutionary history of the rhinoceros family

在数千万年的演化历史上，犀牛曾经种类繁多，演化出了上百个物种。但如今，整个犀科只剩下了5个物种。要从这样的小种群濒危物种中重建犀牛的演化历史，无疑是一项巨大的挑战。

在这项研究中，中国农业大学刘山林博士课题组与哥本哈根大学、斯德哥尔摩大学等机构合作，通过对5种现生犀牛、3种已灭绝犀牛的基因组进行测序分析，揭示了犀牛小种群物种的演化历史。

研究指出，现生犀牛的祖先在约1600万年前分化为非洲和亚欧大陆两个支系，现存的亚欧支系包括独角犀牛及双角犀牛。这项研究还发现，在这段演化历史中，现生物种的杂合度最低、近亲交配程度最高，这一现象很可能反映了人类活动导致的犀牛种群数量下降。

Doi: 10.1016/j.cell.2021.07.032

9、一起通勤的数万种病毒细菌

A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance

在全世界六大洲的60个城市，包括上海、香港、台北等，研究人员在地铁、公车中，发现了12000多种过去不为人知的细菌、病毒。这项研究是迄今为止规模最大的全球城市微生物宏基因组学研究，由一个国际联盟的研究人员和志愿者历时三年，收集了近5000份样本分析所得。

研究人员由此绘制出了全球首个系统性的城市微生物生态系统目录。有31种细菌在绝大多数城市中都显现身影，被称为“核心城市微生物物种”。就像每个城市拥有标志性的建筑一样，每个城市有其独特的微生物组成。

Doi: 10.1016/j.cell.2021.05.002

注：原文有删减