【BioAIWeekly】20260309
本期共收录 42 篇文章：Cell 3 篇, Nature 17 篇, Nature Biotechnology 2 篇, Nature Communications 2 篇, Nature Computational Science 2 篇, Nature Machine Intelligence 1 篇, Nature Methods 2 篇, Science 5 篇, Science Advances 8 篇。
Cell
Dynamics of natural selection preceding human viral epidemics and pandemics
发布日期：2026-03-06 | 作者：Jennifer L. Havens, Sergei L. Kosakovsky Pond, Jordan D. Zehr, Jonathan E. Pekar, Edyth Parker, Michael Worobey, Kristian G. Andersen, Joel O. Wertheim
病毒跨物种传播（spillover）并引发人类流行病的进化机制一直是流行病学与进化生物学关注的核心议题。传统观点认为，病毒需在自然宿主中经历长期适应性进化才能成功感染人类。然而，Cell发表的一项最新研究通过系统发育选择分析（phylogenetic-based selection analysis）挑战了这一认知。
该研究利用大规模病毒基因组数据，对多次重大疫情暴发前后的病毒进化动态进行了精细的选择压力分析。研究发现，对于包括SARS-CoV-2在内的多种人畜共患病毒，其在自然宿主（如果蝠、啮齿动物）中的预适应并非引发人类大流行的必要前兆。这一发现表明，某些病毒可能具备”即插即用”的跨物种传播能力，无需在原始宿主中预先积累适应性突变，这对基于宿主监测的传统疫情预警策略提出了新的挑战。
值得注意的是，研究还揭示了1977年H1N1流感病毒重新出现的独特进化轨迹。与自然的跨物种传播不同，该病毒在重现前表现出与实验室连续传代（serial passage）高度一致的选择特征，为这一历史悬案提供了强有力的分子进化证据。
这项工作不仅深化了我们对病毒进化机制的理解，更为建立基于基因组监测的早期预警系统提供了理论框架。通过追踪病毒群体中的选择信号动态，科学家有望在未来疫情暴发前识别潜在的高风险毒株，为公共卫生决策提供关键依据。
原文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00171-6?rss=yes
β-hydroxybutyrate enhances the metabolic fitness of CAR T cells in cancer
发布日期：2026-03-06 | 作者：Shan Liu, Puneeth Guruprasad, Ranjani Ramasubramanian, Bhoomi Madhu, Luca Paruzzo, Kecheng Han, Andre Kelly, Alexander Shestov, He N. Xu, Alberto Carturan, Chaoting Zhou, Kevin R. Amses, Amichay Afriat, Lev Litichevskiy, Jason Lin, Ezra Dubowitz, Neil Tangal, Jing Zhang, Alana McSween, Melody Tan, Federico Stella, Andrew Lee, Siena Nason, Xianxin Hua, Michael Schneider, Madeleine Sleeman, Yunlin Zhang, Giulia Gabrielli, Ziqi Yang, Raymone Pajarillo, Ruchi Patel, Guido Ghilardi, Vrutti Patel, Akshita Joshi, Shunzhou Jiang, Yanqing Jiang, Patrizia Porazzi, Julia C. Tchou, Brian Keith, Mingyao Li, Elise Chong, Stephen J. Schuster, Michael Milone, Joshua Rabinowitz, Roddy S. O’Connor, Christoph A. Thaiss, Maayan Levy, Marco Ruella
近年来，CAR T细胞疗法在血液肿瘤治疗中取得了突破性进展，但面对实体瘤时，T细胞常因肿瘤微环境的代谢压力而发生耗竭，导致疗效受限。如何增强CAR T细胞的代谢韧性以维持其持久杀伤能力，成为当前免疫治疗领域的重要科学问题。
发表在《Cell》上的这项研究揭示，β-羟基丁酸酯（β-hydroxybutyrate, BHB）——一种生酮饮食诱导产生的酮体分子——能够显著重塑CAR T细胞的代谢网络。研究证实，BHB作为替代能源底物，通过代谢重编程为CAR T细胞提供高效能量供给，促进其体外增殖能力、细胞因子分泌水平及效应功能，并在多种实体瘤模型中展现出卓越的肿瘤控制效果。
该研究的创新之处在于将营养代谢干预与细胞免疫治疗有机结合，提出了一种简便易行的联合治疗策略：通过直接补充BHB或采用生酮饮食方案，即可在不改变CAR T细胞遗传背景的前提下，显著增强其代谢适应性和抗肿瘤功能。这一发现不仅为克服CAR T细胞在实体瘤治疗中的代谢瓶颈提供了新思路，也为临床转化提供了极具实用价值的辅助方案，有望通过饮食干预优化过继性细胞治疗的临床结局。
原文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00169-8?rss=yes
Light-directed evolution of dynamic, multi-state, and computational protein functionalities
发布日期：2026-03-06 | 作者：Vojislav Gligorovski, Marco Labagnara, Lorenzo Scutteri, Marius Blackholm, Andreas Möglich, Nahal Mansouri, Sahand Jamal Rahi
光导向进化技术实现计算蛋白质功能的连续定向进化
定向进化是蛋白质工程的核心策略，但传统方法在进化具有动态、多状态特性的复杂蛋白质功能（如逻辑运算行为）方面面临重大挑战。近期发表于《Cell》的研究报道了一种名为”Optovolution”（光进化）的创新平台，通过整合光遗传学操控与酵母细胞周期调控，建立了快速、可调的连续选择系统，成功突破了这一技术瓶颈。
该研究的核心创新在于利用光信号作为选择压力，结合细胞周期同步化技术，实现了对蛋白质功能状态的实时、可逆调控。这种设计允许研究人员在活细胞环境中对光响应调控因子、生物逻辑门等具有计算特性的复杂蛋白质行为进行连续多轮进化。与传统定向进化方法相比，Optovolution显著提高了筛选效率，并能够针对传统方法难以处理的动态功能进行优化。
研究结果表明，该平台不仅能够进化出高效的光响应转录调控因子，还能构建具有复杂逻辑运算能力的蛋白质线路。这一技术突破为合成生物学和计算生物学领域提供了强大的蛋白质工程工具，有望推动智能生物传感器、生物计算器件以及动态治疗蛋白的开发，具有重要的应用前景。
原文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00167-4?rss=yes
Nature
Uncharted: Understanding women’s health across the body
发布日期：2026-03-06 | 作者：Jyoti Madhusoodanan
在精准医学时代，数据的分层分析策略正成为突破性别健康差异的关键。这篇发表于《Nature》的观点性文章深入探讨了女性健康研究中一个长期被忽视的核心问题：性别特异性数据的系统性缺失。
研究团队指出，尽管按性别分解数据（sex-disaggregated data）被证实是开发女性特异性诊断标志物和治疗方案的有力工具，但在当前生物医学研究中，这一策略的应用远未达到理想水平。这种”数据盲区”导致女性在多种疾病的临床表现、药物代谢和治疗反应方面存在认知缺口，从心血管疾病到自身免疫疾病，性别差异常被掩盖在混合数据的统计平均之中。
文章强调，实现真正的性别精准医学不仅需要收集更多女性样本，更需要在实验设计、数据分析和临床解读的全流程中建立系统性的性别分层框架。这一范式转变将推动建立更具包容性的生物医学数据库，为女性健康领域的诊断创新和治疗优化奠定数据基础。
该研究对生物信息学和临床数据科学领域具有重要启示：在算法开发和预测模型构建中纳入性别变量，可能显著提升医疗AI系统的公平性和准确性，为缩小性别健康差距提供计算生物学层面的解决方案。
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00526-8
Daily briefing: How DNA testing can tell identical twins apart
发布日期：2026-03-05 | 作者：Flora Graham
同卵双胞胎（单合子双胞胎）因源自同一受精卵，其基因组序列传统上被认为完全一致，导致法医DNA短串联重复（STR）分析在面对双胞胎嫌疑人时面临”不可区分”的技术瓶颈。这一生物学特性长期制约着刑事司法的精准性，当双胞胎之一涉嫌犯罪时，现有遗传标记难以提供个体水平的鉴定证据。
新兴的法医基因组学方法通过整合高深度全基因组测序（deep WGS）与先进的生物信息学算法，能够精准捕捉同卵双胞胎在胚胎发育早期积累的体细胞突变（somatic mutations）差异，或利用全基因组甲基化测序（WGBS）识别表观遗传图谱的细微变异。这些体细胞突变虽以极低频率（通常<1%）嵌合于组织中，但具有高度个体特异性。研究涉及的关键计算挑战包括：测序错误校正、超低频变异（ultra-low frequency variants）的统计显著性评估，以及区分真实生物学变异与技术噪音的生物信息学流程优化。
该技术突破不仅为法医学提供了区分双胞胎嫌疑人的分子证据，也为移植医学中的供体溯源、亲子鉴定及体细胞嵌合体研究建立了新的分析范式，彰显了计算基因组学在精准司法科学中的变革潜力。
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00754-y
Identical twins on trial: can DNA testing tell them apart?
发布日期：2026-03-05 | 作者：Rachel Fieldhouse
在法医学领域，同卵双胞胎的DNA区分长期困扰着司法实践。由于同卵双胞胎源自同一受精卵，其核DNA序列几乎完全一致，传统的短串联重复序列（STR）分析技术难以在分子层面区分个体身份。近期《Nature》报道的一起法国刑事案件凸显了该科学难题的紧迫性：当常规DNA检测无法鉴别双胞胎兄弟中的犯罪嫌疑人时，新兴的生物信息学分析方法为司法公正提供了潜在的技术突破口。
当前，基于高通量测序的生物信息学策略正展现出区分同卵双胞胎的可行性。通过全基因组测序（WGS）结合体细胞突变检测算法，研究人员能够识别双胞胎在胚胎发育早期积累的体细胞单核苷酸变异（sSNVs）；此外，表观基因组学分析（如DNA甲基化谱差异）和微生物组指纹图谱也为个体识别提供了补充维度。这些计算生物学方法通过挖掘传统法医遗传学忽略的细微分子差异，显著提升了DNA分型的分辨率。
该报道不仅揭示了基因组学技术在法医学中的创新应用，更引发了关于证据可靠性、技术标准化及隐私保护的深层讨论。随着生物信息学算法的持续优化，未来或能建立针对高度相似基因型的精准识别体系，为司法审判提供更为确凿的分子证据。
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00521-z
How these koalas bounced back from the brink of extinction
发布日期：2026-03-05 | 作者：Mohana Basu
《自然》杂志近期发表的一项研究通过基因组学追踪技术，揭示了考拉种群从灭绝边缘恢复的分子遗传机制，为濒危物种的遗传多样性恢复提供了重要见解。
该研究聚焦于DNA重组事件的追踪分析。DNA重组是减数分裂过程中产生遗传变异的关键机制，研究团队利用高通量测序结合生物信息学算法，精确解析了考拉基因组的重组图谱，从而评估种群在保护干预下的遗传多样性恢复动态。研究结果表明，即便经历过严重的种群瓶颈和遗传多样性丧失，通过有效的保护管理和自然重组过程，濒危物种仍有可能逐步重建其遗传变异库，摆脱近交衰退的威胁。
这一研究在方法学上具有创新性，将重组 landscape 分析引入保护基因组学领域。相较于传统的基于等位基因频率的遗传多样性评估，追踪DNA重组事件能够提供更精细的种群遗传健康指标，揭示基因组水平的恢复潜力。该研究不仅证实了考拉保护项目的遗传学成效，更为全球其他面临遗传多样性危机的濒危物种提供了可借鉴的监测框架和恢复希望。
这项研究凸显了现代基因组学技术在保护生物学中的关键作用，为制定基于遗传数据的科学保护策略提供了新思路。
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00746-y
Genome modelling and design across all domains of life with Evo 2
发布日期：2026-03-04 | 作者：Garyk Brixi, Matthew G. Durrant, Jerome Ku 等
Evo 2：跨越生命全域的基因组建模与设计新范式
研究人员开发了名为Evo 2的大规模人工智能基础模型，该模型基于9万亿个DNA碱基对的训练数据，涵盖细菌、古菌及真核生物等所有生命域，构建了迄今最为全面的基因组语言模型。这一突破性工作为计算生物学和合成生物学领域提供了强大的序列理解与生成工具。
Evo 2的核心创新在于其跨物种的统一建模框架。传统基因组分析工具多针对特定物种或基因家族设计，而Evo 2通过在海量异源基因组数据上的预训练，学习了生命普遍存在的序列语法与功能编码规律。该模型不仅能够从原始DNA序列精准预测基因功能、调控元件及表型效应，更具备生成符合生物学约束的全新基因组序列的能力，为从头设计具有特定功能的合成基因组奠定了技术基础。
该研究的发布标志着生物信息学进入”基础模型”时代。Evo 2的跨域泛化能力有望打破物种研究壁垒，促进对罕见生物遗传机制的挖掘，并在药物靶点发现、微生物组工程及作物改良等应用领域展现巨大潜力。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10176-5
DICER cleavage fidelity is governed by 5′-end binding pockets
发布日期：2026-03-04 | 作者：Minh Khoa Ngo, Cong Truc Le, Tuan Anh Nguyen
DICER是RNase III家族的关键酶，负责将双链RNA前体精确切割为21-23核苷酸的小RNA分子，这是RNA干扰通路的核心步骤。然而，DICER如何实现切割位点精确选择的分子机制长期不明。近期发表在《Nature》的一项研究通过冷冻电镜技术和大规模平行功能检测，系统解析了DICER切割保真性的调控机制。
该研究聚焦于DICER的5’端结合口袋（5′-end binding pockets），发现这些结构特征决定了酶对RNA底物的识别精度和切割位置的选择性。通过高分辨率结构解析，研究者揭示了DICER如何特异性结合RNA底物的5’端，并通过构象变化确保切割发生在特定位置。大规模平行功能检测进一步验证了关键氨基酸残基在维持切割精确性中的功能重要性。
这一发现不仅阐明了小RNA生物发生的核心分子机制，也为理解DICER在基因调控和抗病毒防御中的功能提供了结构基础。此外，对切割精确性决定因素的解析为优化RNA干扰技术和开发新型核酸酶工具提供了重要理论指导，对RNA生物学和基因治疗领域具有深远影响。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10211-5
Limited thermal tolerance in tropical insects and its genomic signature
发布日期：2026-03-04 | 作者：Kim L. Holzmann, Thomas Schmitzer, Antonia Abels 等
该研究通过整合生态学调查与基因组学分析，揭示了热带昆虫热耐受性的分子进化机制及其对气候变化的脆弱性。研究团队系统调查了热带昆虫种群的热耐受极限，发现低地物种在高温环境下的生存能力显著受限，且这种生理限制具有深刻的基因组印记。
研究的核心发现表明，热耐受性并非仅由生态适应决定，而是受到蛋白质结构基本特性的根本约束。通过基因组特征分析，研究者识别出与热应激响应相关的遗传变异和蛋白质结构特征，揭示了热带低地昆虫在进化过程中形成的蛋白质架构可能缺乏应对快速升温的分子可塑性。这一发现挑战了传统观点，即认为热带物种长期生活在稳定高温环境中应具有更强的热耐受能力。
该研究对理解气候变化背景下的生物多样性维持机制具有重要理论价值。随着全球气温持续上升，热带低地昆虫面临的灭绝风险可能被严重低估，其有限的分子进化潜力可能阻碍适应性进化。研究成果为预测物种分布变化、制定保护优先策略提供了基因组层面的理论依据，同时也为探索蛋白质温度适应性的进化规律开辟了新的研究方向。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10155-w
Merlin: a computed tomography vision–language foundation model and dataset
发布日期：2026-03-04 | 作者：Louis Blankemeier, Ashwin Kumar, Joseph Paul Cohen 等
Merlin模型的推出标志着医学影像人工智能领域的重要突破。该研究构建了一种基于计算机断层扫描（CT）的视觉-语言基础模型，通过整合大规模配对的CT影像、患者电子病历及放射学报告等多模态数据，建立了具有强泛化能力的医学AI系统。
该模型的核心创新在于其独特的多模态预训练策略与基础模型架构设计。Merlin不仅在多种神经网络架构下展现出稳定的性能表现，更在诊断分类和预后预测等关键临床任务中取得了优异效果。特别值得注意的是，该模型在跨机构的外部验证中同样保持了强劲的性能，证明了其出色的跨中心泛化能力和临床适用性，这对于解决医学AI模型在实际部署中面临的域迁移问题具有重要意义。
作为视觉-语言基础模型在医学影像学中的成功实践，Merlin为后续研究提供了重要的技术范式和大规模数据集资源。该研究不仅推动了计算影像学的方法学发展，也为构建下一代智能辅助诊断系统奠定了坚实基础，有望显著提升放射科医生的工作效率、减少漏诊风险，并促进精准医疗的临床应用。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10181-8
Cell-free chromatin state tracing reveals disease origin and therapy responses
发布日期：2026-03-04 | 作者：Xubin Chen, Xiaoxuan Meng, Weilong Zhang 等
该研究开发了一种名为cf-EpiTracing（cell-free chromatin state tracing）的创新性表观基因组学分析技术，实现了对血浆无细胞DNA（cfDNA）中组蛋白修饰的自动化精准解析，为液体活检领域带来了突破性进展。
cf-EpiTracing技术的核心在于能够在循环cfDNA分子上捕获并解析染色质状态信息，特别是组蛋白修饰模式。通过分析这些表观遗传标记，研究人员可以精确追溯cfDNA的组织细胞来源，识别特定细胞类型的基因表达调控状态。这种方法不仅克服了传统cfDNA分析仅关注基因突变或甲基化模式的局限性，更将表观基因组学的分辨率提升至单细胞水平，实现了对疾病起源组织的无创性鉴定。
该技术的应用前景广阔，在疾病早期诊断、肿瘤溯源监测以及治疗反应评估等方面具有重要价值。通过追踪特定细胞类型的染色质状态动态变化，cf-EpiTracing能够揭示疾病发生发展的分子机制，并为精准医疗提供实时的分子标志物监测手段。这一工作代表了计算表观基因组学与临床诊断学的深度融合，为开发下一代非侵入性诊断工具奠定了重要基础。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10224-0
A glucocorticoid–FAS axis controls immune evasion during metastatic seeding
发布日期：2026-03-04 | 作者：Monica Cassandras, Xavier Sanchez, Lauren Hsu 等
糖皮质激素受体（GR）信号在肿瘤转移中的免疫调节作用长期以来未被充分阐明。本研究揭示了一条糖皮质激素-FAS轴在三阴性乳腺癌（TNBC）转移播种阶段调控免疫逃逸的关键分子机制。研究团队发现，糖皮质激素受体的异常激活是TNBC细胞抵抗CD8+ T细胞和自然杀伤（NK）细胞介导的免疫攻击的核心驱动因素。该机制在肿瘤转移的初始播种阶段发挥决定性作用，帮助播散的肿瘤细胞有效逃避免疫监视，从而在远端器官成功定植并形成转移灶。这一重要发现不仅阐明了应激激素与肿瘤免疫微环境互作的新机制，也为理解转移性肿瘤的免疫编辑过程提供了新视角。从临床转化角度，靶向糖皮质激素-FAS信号轴有望恢复免疫系统对转移癌细胞的识别和清除能力，为转移性TNBC的免疫治疗开发新的干预策略，改善患者预后。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10222-2
Homologous recombination deficiency and hemizygosity drive resistance in breast cancer
发布日期：2026-03-04 | 作者：Anton Safonov, Minna Lee, David N. Brown 等
乳腺癌治疗耐药性的分子机制解析是精准肿瘤学领域的核心挑战。本研究发表于《Nature》，系统阐明了同源重组缺陷（homologous recombination deficiency, HRD）和半合子性（hemizygosity）在驱动乳腺癌获得性治疗耐药中的关键作用。
研究团队通过深度基因组测序和计算分析，揭示了胚系遗传变异与体细胞突变之间的复杂相互作用如何重塑肿瘤基因组演化轨迹。研究发现，HRD相关的基因组不稳定性与特定染色体区域的半合子性缺失形成协同效应，这种基因组架构的改变不仅促进了肿瘤异质性的产生，还为癌细胞提供了逃避PARP抑制剂等治疗压力的分子基础。通过整合大规模基因组数据，研究构建了可预测的耐药性基因组标志物图谱，识别出具有临床干预价值的分子靶点。
该研究创新性地将胚系基因组背景与体细胞演化动态相结合，深化了对肿瘤适应性进化机制的理解。这些发现为开发克服乳腺癌耐药性的联合治疗策略提供了重要的理论依据和潜在的临床转化方向。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10197-0
Exapted CRISPR–Cas12f homologues drive RNA-guided transcription
发布日期：2026-03-04 | 作者：Florian T. Hoffmann, Tanner Wiegand, Adriana I. Palmieri 等
该研究开发了一种基于外适应（exapted）CRISPR-Cas12f同源物的新型转录调控系统，突破了传统RNA引导基因激活对特定启动子基序的依赖。研究团队利用失活的Cas12f核酸酶（dCas12f）与特化的σ因子（specialized σ factors）相互作用，构建了一套紧凑而高效的RNA引导基因激活平台。
Cas12f蛋白因其分子量小（约400-500个氨基酸，仅为Cas9的一半）而具有显著的递送优势，尤其适用于体内基因治疗。本研究通过改造失活的Cas12f变体，使其在保留DNA结合能力的同时丧失切割活性，并能与工程化的σ因子形成复合物。该复合物通过向导RNA精准靶向基因组特定位点，招募RNA聚合酶并激活转录，且其功能不依赖于固定的启动子基序（fixed promoter motifs），极大地拓展了可调控基因的范围。
这一创新解决了现有CRISPR激活系统（CRISPRa）在靶基因选择上的局限性，为合成生物学提供了更灵活的工具。该系统不仅可编程性强，还能靶向更广泛的基因组区域，在基因治疗、细胞重编程及构建复杂基因调控网络方面展现出重要应用前景。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10166-7
Precancerous niche remodelling dictates nascent tumour persistence
发布日期：2026-03-04 | 作者：G. Skrupskelyte, J. E. Rojo Arias, H. Ajith 等
一项发表于《Nature》的重要研究深入解析了肿瘤发生早期微环境重塑的分子机制，阐明了癌前微环境（precancerous niche）如何通过基质重构决定新生肿瘤（nascent tumour）的命运。该研究为理解肿瘤初始阶段的存活机制提供了全新视角。
研究团队利用小鼠上消化道鳞状肿瘤模型，系统追踪了肿瘤发生早期阶段的细胞互作过程。研究发现，在肿瘤形成的初始阶段，恶性转化细胞会触发特定的应激反应信号级联，进而激活肿瘤相关成纤维细胞。这些活化的成纤维细胞通过重塑底层细胞外基质（stroma），特异性地沉积大量纤连蛋白（fibronectin），从而构建出一个富含纤连蛋白的癌前微环境。这一结构性改变不仅为肿瘤细胞提供了生存所需的机械支撑和生化信号网络，更重要的是，它构成了新生肿瘤能否逃避免疫清除、实现持续存活（persistence）的关键决定因素。
该研究突破了传统上对肿瘤发生机制的认知局限，首次系统阐明了基质微环境在癌症最早期阶段的主导作用。研究揭示了成纤维细胞介导的基质重塑是肿瘤持续存在的先决条件，而非单纯的伴随现象。这一发现为开发针对癌前病变的早期干预策略提供了新的分子靶点，特别是在上消化道鳞状细胞癌的预防和治疗方面具有重要的临床转化潜力，有望通过靶向纤连蛋白富集微环境来阻断肿瘤的早期发展。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10157-8
AI can write genomes — how long until it creates synthetic life?
发布日期：2026-03-04 | 作者：Ewen Callaway
近日，国际顶尖学术期刊《Nature》在线发表了一篇关于人工智能基因组设计的深度报道，介绍了基因组语言模型Evo2的最新进展及其在合成生物学领域的应用前景。该研究标志着计算生物学与合成基因组学的交叉融合迈入新阶段。
Evo2作为当前最先进的基因组基础模型，基于海量生物序列数据训练，具备了生成短片段基因组序列的能力。这一技术突破使得科学家首次能够利用人工智能算法从头设计具有特定功能的DNA序列，为合成生物学研究提供了全新的计算工具。然而，研究人员指出，尽管Evo2在序列生成方面展现出强大潜力，但目前生成的基因组片段距离在活细胞内正常运作仍存在显著差距。真正的合成生命设计不仅需要准确的序列组成，更需要精确调控基因表达、代谢通路协调以及细胞环境适应等复杂生物学过程。
该研究的意义在于架起了计算预测与实验验证之间的桥梁。随着模型规模的扩大和训练数据的优化，未来AI有望辅助设计具有特定功能的合成基因组，推动个性化医疗、生物制造和生命起源研究等领域的发展。然而，从”写序列”到”创生命”的跨越仍需解决蛋白质功能预测、调控网络构建等关键科学问题。
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00681-y
Cancer blood tests are everywhere. Do they really work?
发布日期：2026-03-04 | 作者：Nic Fleming
液体活检技术作为精准医疗领域的前沿方向，正推动癌症筛查模式从传统影像学向无创血液检测转变。本文针对当前市场上层出不穷的多癌种早期检测（Multi-Cancer Early Detection, MCED）血液检测技术进行了深度评述与风险警示。这类检测通常整合循环肿瘤DNA（ctDNA）测序、DNA甲基化分析、蛋白质组学等多组学数据，并依赖机器学习算法对癌症信号进行识别与组织溯源。尽管制造商宣称其可一次性筛查数十种癌症类型，但科学界对其临床有效性提出尖锐质疑：现有技术可能因生物标志物特异性不足导致假阳性率偏高，或因早期肿瘤释放的生物标志物浓度过低而漏诊早期病变，进而引发过度诊疗和患者心理负担。文章强调，在缺乏大规模前瞻性临床试验验证其敏感性、特异性及成本效益比的情况下，盲目推广此类检测存在重大公共卫生风险。该文对当前液体活检技术的算法优化、验证标准制定及监管政策完善具有重要启示，凸显了计算生物学方法在提升检测准确性与可靠性中的关键作用。
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00661-2
Radiology AI makes consistent diagnoses using 3D images from different health centres
发布日期：2026-03-04
该研究开发了一种名为Merlin的三维视觉-语言模型，旨在解决医学影像人工智能跨机构泛化的关键挑战。随着放射学AI工具临床需求的持续增长，模型在不同医疗中心间的性能一致性成为制约其广泛应用的主要瓶颈。
研究团队利用腹部计算机断层扫描（CT）图像、放射学报告及电子健康记录对Merlin进行训练。该模型整合了3D医学影像分析与自然语言处理能力，能够同时理解影像学特征与临床文本信息。值得注意的是，在不同于初始训练中心的三个独立医院站点进行验证时，Merlin展现出优于其他视觉-语言模型的开箱即用性能（off-the-shelf performance），无需针对特定机构进行额外的微调或适配。
这一成果凸显了该模型在跨机构临床部署中的巨大潜力。传统医学AI模型常因不同医疗机构的设备差异、扫描协议及患者群体特征变化而出现性能衰减，而Merlin的强泛化能力为开发具有广泛适用性的放射学诊断工具提供了新范式。该研究不仅推动了医学影像分析技术的发展，也为实现AI辅助诊断的标准化临床应用奠定了重要基础。
原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00645-2
Genetically encoded assembly recorder temporally resolves cellular history
发布日期：2026-03-03 | 作者：Yuqing Yan, Jiaxi Lu, Zhe Li 等
Nature重磅：基因编码”时光机”首次实现细胞历史全程记录
你是否想过，如果细胞能写日记，记录下自己从诞生到分化每一步的”心路历程”，我们将能解开多少生命奥秘？近日，Nature在线发表了一项突破性研究，研究团队开发出一种”基因编码组装记录器”（Genetically encoded assembly recorder），让细胞拥有了”记忆”过去的能力，首次实现时间维度上的细胞历史精准重建。
这项技术如同在细胞内部安装了一台微型”黑匣子”，能够在DNA层面连续记录细胞状态的动态变化。不同于传统的谱系追踪技术只能提供细胞”家谱”的静态快照，这种新型记录器可以捕获细胞随时间的组装过程，通过生物信息学算法解码这些分子记录，科学家们能够像回放录像一样重建单个细胞的完整生命历程。
该研究代表了合成生物学与计算生物学交叉领域的重大进展，为解析发育生物学、组织再生乃至肿瘤演化中的细胞命运决定提供了前所未有的时间维度工具。结合高通量测序和智能数据分析，这一技术不仅将推动基础发育生物学研究，更可能在疾病机制解析和细胞治疗领域带来革命性应用。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10323-y
Nature Biotechnology
Quantification and transcriptome profiling reveal abundant, dynamic and translatable dephospho-CoA-capped RNAs
发布日期：2026-03-04 | 作者：Hao Hu, Qiyue Zhang, Xuan Ma 等
RNA的5’端帽结构是调控基因表达稳定性的关键元件，传统研究主要集中于经典的m7G帽。本研究聚焦近年来新发现的dephospho-CoA（dpCoA）帽结构，开发了一种基于特异性酶识别的高灵敏度定量与转录组分析平台。研究团队利用能够特异性识别dpCoA帽的酶，结合高通量测序技术，系统绘制了dpCoA-RNA的全转录组图谱，全面揭示了其在细胞内的丰度分布、动态变化规律及潜在生物学功能。
研究发现，dpCoA帽RNA在多种细胞类型中广泛存在且丰度可观，其表达水平呈现显著的动态调控特征，提示其在细胞生理状态转换或应激响应中可能发挥重要调控作用。更重要的是，研究证实dpCoA帽RNA具有翻译活性，能够被核糖体机器识别并编码功能性蛋白，这一发现拓展了对非经典帽结构RNA功能认知的边界，挑战了传统认为只有m7G帽才能有效启动翻译的观点。
该研究不仅建立了dpCoA-RNA研究的标准化技术流程，更为转录组学和表观转录组学研究开辟了新的维度。dpCoA帽作为一种可逆、动态的RNA修饰，其调控机制可能与代谢重编程、细胞应激等重要生物学过程密切相关，为理解转录后调控网络提供了全新视角，也为开发基于RNA修饰的新型治疗策略和疾病生物标志物奠定了重要理论基础。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-026-03040-4
Sharing big data for sustainable agri-food innovation
发布日期：2026-03-03 | 作者：Erik Alexandersson, Thies Marten Heick, Anna Chailyan 等
该研究深入探讨了农业食品领域大数据共享的机制建设与战略价值，为破解全球农业可持续发展面临的数据壁垒提供了重要思路。
随着基因组学、表型组学、微生物组学及环境组学技术在现代农业中的广泛应用，农业食品系统正积累海量异质性生物数据。然而，数据孤岛、标准化缺失、隐私安全顾虑及跨机构协作激励机制不足等问题，严重制约了这些高维生物数据的潜在价值释放与跨领域再利用。文章系统阐述了构建农业食品大数据共享生态系统的关键挑战与技术路径，重点讨论了跨物种组学数据的互操作性标准、多模态生物数据的整合分析框架，以及兼顾数据开放共享与知识产权保护、商业机密维护的治理模式。
通过分析全球农业数据共享平台的典型案例与最佳实践，该研究揭示了开放科学范式在加速精准育种、智慧农业决策和可持续食品供应链优化中的变革性潜力。该工作强调，建立标准化的数据共享基础设施与协同创新机制，能够显著提升研究者利用人工智能和机器学习方法深度挖掘农业生物大数据的能力，从而更有效地应对气候变化、资源约束和粮食安全等重大挑战，对推动全球农业生物技术的创新发展具有深远意义。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-026-03052-0
Nature Communications
Multimodal evidence for hippocampal engagement and modulation by functional connectivity-guided parietal TMS
发布日期：2026-03-08 | 作者：Zhuoran Li, Nicholas T. Trapp, Joel Bruss 等
精准”遥控”大脑记忆中枢：科学家实现非侵入式海马调控新突破
想象一下，无需手术刀，只需利用精准的磁场刺激，就能调节大脑深处负责记忆的海马体活动——这听起来像科幻小说，但最新发表在《Nature Communications》上的研究让这一设想成为了现实。
海马体作为记忆形成与情绪调节的核心脑区，其功能障碍与阿尔茨海默病、抑郁症等多种神经系统疾病密切相关。然而，由于海马体位于大脑深部，传统的非侵入性脑刺激技术难以直接精准靶向。这项研究巧妙地利用计算神经科学方法，通过功能连接组学图谱为每位受试者”量身定制”刺激方案。
研究团队采用多模态脑成像技术，首先绘制出个体化的脑功能连接网络，精准识别出与海马体功能连接最强的顶叶皮层靶点——这就像是找到了控制海马体的”远程开关”。随后，研究者利用经颅磁刺激（TMS）对这一表面脑区进行调控，成功实现了对深部海马体活动的因果性调节。这种方法通过调节与海马功能相连的外部脑区，间接但精准地影响了深部结构的活动状态。
这项突破不仅为海马体相关疾病的非侵入性治疗开辟了新途径，更展示了基于脑网络连接的个性化神经调控策略的巨大临床潜力。未来，通过计算模型引导的精准刺激方案，有望为每位患者量身定制针对性的脑功能康复治疗。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-70346-x
Accelerated discovery of highly active enzyme nanohybrids with parallelized Bayesian optimization in hybrid space
发布日期：2026-03-07 | 作者：Yu Liu, Haoyang Hu, Yueheng Han 等
酶固定化技术在现代生物催化工业中具有重要应用价值，然而传统固定化方法常导致酶分子构象改变或活性位点遮蔽，从而造成催化活性显著下降。如何在保持酶稳定性的同时最大化保留其生物活性，一直是蛋白质工程领域面临的核心挑战。近日，Nature Communications发表了一项突破性研究，研究人员开发了一种基于机器学习的高通量筛选策略，利用并行贝叶斯优化技术在混合特征空间中加速发现高活性酶纳米杂化物。
该研究创新性地构建了融合纳米材料物理化学特性与酶分子结构特征的混合优化空间，通过并行贝叶斯优化算法高效探索了复杂的材料-酶界面相互作用。这一计算框架能够系统预测不同纳米载体与目标酶的组合效应，精准识别具有优异活性恢复能力的纳米杂化体系。研究表明，该策略可广泛应用于多种酶类，显著缩短了高性能生物催化剂的开发周期。
这项工作不仅建立了人工智能驱动的酶工程新范式，更为设计高效稳定的固定化酶提供了通用性解决方案。通过计算优化与实验验证的深度融合，该研究为合成生物学、生物能源及绿色化学工业的发展提供了重要的技术支撑和方法学参考。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-70251-3
Nature Computational Science
Guiding molecular design with flow models
发布日期：2026-03-06 | 作者：Andreas Luttens
分子设计是药物发现和材料科学面临的核心挑战，传统方法往往受限于化学空间的巨大复杂性以及实验筛选的高成本与低效率。近期发表于《Nature Computational Science》的研究提出了一种基于流匹配（flow matching）的生成式AI框架，为性质导向的分子设计提供了创新解决方案。
该研究开发的PropMolFlow模型创新性地将流匹配技术应用于三维分子生成，能够高效构建化学结构有效且具有特定目标性质的分子构象。与传统生成模型相比，该方法不仅在保持化学合理性和合成可及性方面表现优异，更实现了对分子物理化学性质的精确调控，有效弥合了生成式AI与实际应用需求之间的差距。三维生成能力对于准确预测分子-靶标相互作用、立体化学特性及材料性能具有关键意义。
PropMolFlow在计算效率和生成质量方面展现显著优势，可加速从虚拟筛选到先导化合物优化的药物发现全流程，同时适用于功能材料的理性设计。该研究不仅拓展了生成式AI在化学信息学领域的应用边界，也为面向特定功能的分子工程提供了可靠计算方法，对推动计算驱动的创新药物研发和新型功能材料开发具有重要的理论与实践价值。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s43588-026-00961-7
TANGO: direct optimization of constrained synthesizability for generative molecular design
发布日期：2026-03-03 | 作者：Jeff Guo, Philippe Schwaller
在生成式分子设计领域，如何确保AI生成的分子不仅具有理想的生物活性，还能在实验室中实际合成，一直是制约药物发现的关键瓶颈。传统方法往往先生成候选分子再评估可合成性，导致大量虚拟分子因合成路线复杂或前体难以获取而被废弃，造成计算资源的巨大浪费。针对这一挑战，研究人员开发了TANGO（直接优化约束可合成性）奖励函数，为生成具有预测合成路线的性质优化小分子提供了创新解决方案。
TANGO的核心突破在于将可合成性约束直接嵌入生成模型的优化目标中。该方法通过引入少量共享前体（shared precursors）的概念，使生成模型在优化分子性质（如靶点结合亲和力、类药性）的同时，自动考虑分子的合成可及性。这种”端到端”的优化策略不仅显著提高了生成分子的可合成率，还能为每个生成的分子提供具体的合成路线预测，有效架起了计算设计与实验化学之间的桥梁。
该研究为AI驱动的药物发现提供了重要的方法论创新。通过将化学合成约束与分子生成过程深度融合，TANGO有望加速先导化合物的发现与优化进程，降低药物研发后期的合成失败风险，对推动人工智能在制药工业的实际应用具有重要价值。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s43588-026-00959-1
Nature Machine Intelligence
Reinforcement learning-based design of sequential drug treatment targeting the evolving tumour landscape with SequenTx
发布日期：2026-03-04 | 作者：Xiaohan Chen, Yue Deng, Xingbo Yang 等
针对肿瘤治疗中耐药性进化这一关键难题，Chen等研究人员在Nature Machine Intelligence发表了创新性研究，提出了SequenTx——一种基于强化学习的序贯治疗计算设计框架。该研究通过整合计算生物学与人工智能，为精准医疗中的适应性治疗策略提供了全新范式。
SequenTx受虚拟细胞（virtual-cell）概念启发，创新性地将肿瘤治疗过程建模为动态细胞状态转换系统。通过强化学习算法，该框架能够预测肿瘤群体在药物压力下的进化轨迹，并优化治疗序列的决策过程。不同于传统的静态给药方案，SequenTx主动引导肿瘤细胞向可控状态演化，通过精准调控治疗顺序和时机来延缓甚至规避耐药性的产生。
该方法的核心突破在于将单细胞水平的异质性动态与宏观治疗策略优化相结合，实现了从”被动应对耐药”到”主动引导进化”的策略转变。SequenTx不仅为克服肿瘤异质性和药物抗性提供了可计算、可预测的技术平台，更为临床实践中个性化序贯治疗方案的理性设计奠定了理论基础，具有重要的转化医学价值。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s42256-026-01192-1
Nature Methods
High-throughput phenomics of global ant biodiversity
发布日期：2026-03-05 | 作者：Julian Katzke, Francisco Hita Garcia, Philipp D. Lösel 等
随着全球生物多样性危机日益严峻，高通量表型组学技术为大规模物种形态学研究提供了新的解决方案。近期发表于Nature Methods的研究介绍了Antscan——一个涵盖全球近800种蚂蚁的开放获取表型组学数据库，为昆虫形态进化与功能基因组学的整合分析奠定了重要基础。
该研究利用同步加速器X射线计算机断层扫描（synchrotron X-ray CT）技术，对来自200多个属的蚂蚁标本进行了高分辨率三维成像，构建了迄今为止规模最大的蚂蚁形态数据库。Antscan不仅提供了标准化的三维形态数据，还与正在进行的基因组测序项目深度整合，实现了从基因型到表型的跨尺度关联分析。
这一高通量表型组学平台的建立，突破了传统形态学测量通量低、主观性强的局限，为宏观进化生物学、生态功能形态学以及生物多样性监测提供了标准化数据基础设施。研究者可通过该平台开展跨物种的形态进化分析、生态位预测及保护优先性评估。Antscan的开放获取特性将促进全球科研协作，推动生物多样性研究从描述性科学向数据密集型预测科学的范式转变。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-026-03005-0
It’s a colorful pangenome world
发布日期：2026-03-04 | 作者：Vivien Marx
《自然-方法学》近期发表评论文章，深入探讨了泛基因组（pangenome）研究在解析物种内基因组变异谱方面的核心地位，并指出该领域正迎来分析工具多元化发展的关键阶段。
泛基因组通过整合来自多个个体的全基因组序列，构建能够全面代表物种遗传多样性的参考框架，从而有效克服传统单一参考基因组在变异检测中存在的偏好性和盲区问题。该评论强调，随着图形基因组（graph-based genome）技术的成熟，针对泛基因组的计算工具箱正在快速充实，涵盖从序列组装、变异图谱构建、可视化展示到功能注释与比较分析的全流程解决方案。
这一工具生态的完善标志着泛基因组研究正从早期概念验证迈向标准化、规模化的深度应用阶段。丰富的计算方法不仅将显著降低构建和分析泛基因组的技术门槛，还将推动其在作物遗传改良、复杂疾病关联分析、微生物组研究及进化基因组学等领域的广泛应用，为系统理解基因组结构变异与表型多样性的内在联系提供强有力的技术支撑。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-026-03021-0
Science
Repeated convergent evolution of bradykinin mimics as defensive toxins
发布日期：2026-03-05 | 作者：Naiqi Shi, Axel Touchard, Vanessa Schendel, Thomas Lund Koch, Hana Starobova, Pancong Niu, Hue Tran, Lotten Ragnarsson, Helena Safavi-Hemami, Irina Vetter, Samuel D. Robinson
当进化”英雄所见略同”：不同毒物竟独立演化出相同”暗器”
发表于《Science》的最新研究揭示了一个惊人的进化秘密：在地球的不同角落，各类有毒动物在数百万年的独立进化中，竟然不约而同地开发出了同一种生化武器——能够模拟缓激肽（bradykinin）的防御性毒素。
毒素界的”趋同设计”
缓激肽是人体内调节血压、炎症和疼痛的关键信号分子。当蛇、蜘蛛或其他有毒动物将”缓激肽模拟物”注入猎物或天敌体内时，这些分子 mimic 会干扰正常的生理信号，引发剧烈的炎症反应、血压骤降或神经性疼痛，从而达到防御或捕食的目的。
这项研究最令人惊叹的发现是”重复趋同进化”（repeated convergent evolution）的证据。研究人员发现，在系统发育上相距甚远的不同动物类群中，编码这类毒素的基因独立起源，却演化出了功能相似的蛋白质。这就像不同的工程师在隔离的环境中，却设计出了相同原理的机械装置。
生物信息学揭示的进化密码
借助比较基因组学和转录组学分析，研究团队梳理了这些毒素基因的进化历史。数据显示，面对相似生态压力（如需要快速制服猎物），自然选择反复青睐那些能够靶向缓激肽系统的分子解决方案。这种进化上的”可重复性”暗示，在分子层面，优化的功能解决方案可能比我们想象的更为有限和确定。
从毒液到药物的启示
理解这些趋同进化的毒素不仅有助于我们认识生命的多样性，也为药物设计提供了天然模板。由于缓激肽系统与慢性疼痛、炎症性疾病和高血压密切相关，这些经过自然选择优化的分子结构，或许能为开发新一代靶向药物提供关键线索。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adx0452?af=R
Multiple chromosomal inversions modulate continuous local adaptation along a steep thermal cline
发布日期：2026-03-05 | 作者：Maria Akopyan, Arne Jacobs, Jessica A. Rick, Aryn P. Wilder, Zofia A. Baumann, David Conover, Hannes Baumann, Nina O. Therkildsen
《Science》发表的一项进化基因组学研究系统阐明了染色体倒位在连续性局部适应中的调控机制。该研究以陡峭温度梯度下的自然种群为模型，深入解析了多个染色体倒位变异如何协同作用，驱动种群沿环境梯度形成连续的适应性景观。
传统观点认为染色体倒位主要通过抑制重组维持”超基因”的多态性，呈现简单的二元分布模式。然而，本研究通过高分辨率群体基因组学分析发现，多个倒位变异沿温度梯度呈现渐进式频率变化，形成连续的适应cline。这种”多倒位梯度调控”模式表明，基因组结构变异能够以更精细、连续的方式调节局部适应，而非简单的开关效应。研究揭示倒位区域内部可能存在复杂的遗传互作网络，允许适应性等位基因在倒位背景下逐步积累并频率渐变。
该研究颠覆了倒位遗传学中长期存在的离散多态性范式，为理解基因组结构变异在微进化中的动态作用提供了理论突破。研究成果不仅深化了我们对适应性进化分子基础的认识，也为预测全球气候变化背景下物种的适应性潜力和分布范围变化提供了重要的群体遗传学框架，在进化生物学、保护基因组学和生态预测领域具有深远影响。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.ady6774?af=R
Escaping bottlenecks: The demographic path to genetic recovery in koalas (Phascolarctos cinereus)
发布日期：2026-03-05 | 作者：Collin W. Ahrens, Adam D. Miller, Luke W. Silver, Elspeth A. McLennan, Carolyn J. Hogg, Andrew R. Weeks
《科学》杂志发表的一项群体遗传学研究通过基因组学分析揭示了考拉（Phascolarctos cinereus）从遗传瓶颈中实现遗传恢复的种群统计机制。该研究利用全基因组测序数据与群体遗传学模型，系统重建了考拉种群的历史动态，阐明了其遗传多样性恢复的潜在路径。
考拉作为澳大利亚的标志性有袋类动物，因栖息地破碎化、疾病和气候变迁等因素经历了严重的种群衰退，导致遗传多样性显著降低并积累有害突变。本研究通过高分辨率基因组扫描与种群历史推断算法，定量分析了考拉有效种群大小的历史波动、近交系数变化以及遗传负荷的清除效率。研究发现，尽管该物种曾面临极端的种群瓶颈，但通过特定的种群统计过程（如种群扩张、基因流恢复或选择作用），考拉展现出遗传恢复的生物学潜力，其基因组中可能保留了关键的适应性遗传变异。
该研究不仅深化了对濒危大型哺乳动物进化响应机制的理解，还为保护遗传学提供了重要理论框架。通过识别促进遗传恢复的关键人口学参数，该研究为制定精准的考拉保护策略、优化种群管理方案提供了科学依据，对全球范围内濒危物种的遗传拯救与种群复壮具有重要指导意义。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adz1430?af=R
Structural modeling reveals phage proteins that manipulate bacterial immune signaling
发布日期：2026-03-05 | 作者：Nitzan Tal, Romi Hadary, Renee B. Chang, Ilya Osterman, Roy Jacobson, Erez Yirmiya, Nathalie Bechon, Dina Hochhauser, Miguel López Rivera, Barak Madhala, Jeremy Garb, Moshe Goldsmith, Tanita Wein, Philip J. Kranzusch, Gil Amitai, Rotem Sorek
该研究运用结构建模技术，系统解析了噬菌体蛋白调控细菌免疫信号的分子机制。在噬菌体与宿主的长期军备竞赛中，噬菌体演化出多种策略以逃避或抑制细菌的免疫系统，但其具体分子机制尚不完全清楚。本研究通过计算结构生物学手段，预测并分析了噬菌体编码蛋白的三维结构特征，揭示了这些蛋白如何模拟宿主信号分子或干扰免疫复合物组装，从而有效”关闭”细菌的防御响应。
研究团队利用先进的结构预测算法与分子对接技术，在原子水平阐明了噬菌体效应蛋白与细菌免疫传感器之间的特异性相互作用界面。这一发现不仅拓展了我们对原核生物免疫逃逸机制的认知边界，也为理解病毒-宿主共进化提供了新的结构视角。该工作展示了计算结构生物学在解析复杂生物分子互作中的强大能力，突破了传统实验结构生物学在解析动态复合物时的技术局限。
研究成果对开发新型噬菌体治疗策略具有重要指导意义。通过精准识别噬菌体抑制细菌免疫的关键结构域，研究人员可理性设计具有增强免疫逃逸能力的工程化噬菌体，或开发靶向细菌免疫检查点的新型抗菌药物。此外，该研究建立的计算分析框架可推广应用于其他病原-宿主系统的结构功能研究。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aea1761?af=R
Protein therapy with self-amplifying RNA
发布日期：2026-03-05 | 作者：Lien Ervijn and Niek N. Sanders
自扩增RNA（self-amplifying RNA, saRNA）技术为蛋白质治疗领域开辟了创新的治疗范式。该技术利用源自甲病毒（alphavirus）复制子系统，使导入细胞的RNA模板能够在细胞内自我复制，从而在极低剂量下实现治疗性蛋白质的高效、持久表达。相比传统mRNA疗法，saRNA可将蛋白表达水平提升数个数量级，显著降低所需剂量和给药频率；相较于DNA基因治疗，saRNA不整合入宿主基因组，避免了潜在的插入突变风险，具有更高的安全性优势。
本研究探讨了saRNA在蛋白质替代疗法中的临床应用潜力，通过优化RNA序列设计、非编码区结构及递送载体系统，有效解决了saRNA免疫原性高、细胞内稳定性差等关键技术瓶颈。研究展示了saRNA在表达单克隆抗体、凝血因子、酶替代蛋白等治疗性分子中的应用，为血友病、遗传性代谢疾病及癌症免疫治疗提供了新的解决方案。此外，该研究还评估了脂质纳米颗粒（LNP）等递送系统在靶向特定组织中的效率，为临床转化奠定了基础。
这一技术平台不仅拓展了RNA疗法的应用边界，也对生物信息学在RNA二级结构预测、序列优化及免疫原性计算评估方面提出了新的研究需求，具有重要的临床转化价值和科学意义。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aef5270?af=R
Science Advances
Transcriptional regulation of ventral hippocampus-nucleus accumbens circuit excitability drives cocaine seeking
发布日期：2026-03-04 | 作者：Andrew L. Eagle, Chiho Sugimoto, Marie A. Doyle, Daniela Anderson, Seyedeh Leila Mousavi, Megan M. Dykstra, Hayley M. Kuhn, Brooklynn R. Murray, Ryan M. Bastle, Sarah Simmons, Jin He, Ian Maze, Michelle S. Mazei-Robison, Alfred J. Robison
该研究聚焦于药物成瘾的神经生物学机制，深入探讨了腹侧海马（ventral hippocampus, vHipp）至伏隔核（nucleus accumbens, NAc）神经环路兴奋性的转录调控机制如何驱动可卡因渴求行为。药物成瘾是一种慢性复发性脑疾病，其核心病理特征在于长期戒断后仍持续存在的心理渴求及高复吸率。vHipp-NAc环路作为大脑奖赏系统的关键组成部分，在药物关联记忆的形成与复吸行为中发挥重要作用，但其分子层面的调控机制尚未完全阐明。
研究团队通过整合电生理记录、病毒示踪技术与转录组学分析，系统解析了调控vHipp-NAc环路兴奋性的关键转录程序。研究发现，特定转录因子或表观遗传修饰通过调控突触可塑性相关基因的表达，显著影响该神经环路的兴奋性水平，进而促进可卡因渴求行为的表达。这一发现揭示了转录调控与神经环路功能之间的因果联系，为理解成瘾记忆的长期维持提供了新的分子视角。
该研究不仅深化了我们对成瘾神经环路分子机制的认识，更重要的是为开发针对转录调控靶点的成瘾干预策略提供了理论依据。通过调控特定转录程序来降低病理性神经环路的过度兴奋，可能成为治疗药物成瘾的新途径。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.adv1236?af=R
Epithelial plasticity shapes intratumoral heterogeneity and cell lineages in early-stage lung cancer
发布日期：2026-03-06 | 作者：Yangjie Xiong, Xiaofang Wang, Kai Yan, Ning Xin, Weiqing Li, Zhengwei Zhang, Yumei Cheng, Chunling Zeng, Yuxiang Luo, Xiaoxiao Liu, Xiaojing Lu, Xinhui Yan, Haoqi Lan, Tanwen Wu, Yue Dong, Xu Lin, Ying Li, Xiaona Jia, Simin Wang, Hua Tang, Yuexiang Wang
该研究聚焦于早期肺癌发生过程中上皮可塑性对肿瘤内异质性和细胞谱系演化的调控机制。通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和计算生物学方法，研究团队系统解析了早期肺癌组织中的细胞异质性图谱，深入刻画了上皮细胞状态转换的分子特征和动态轨迹。
研究揭示了上皮可塑性在塑造肿瘤细胞组成和进化路径中的核心作用，阐明了不同细胞谱系在早期肿瘤微环境中的分化命运和相互作用网络。通过伪时间分析和谱系重构算法，该工作鉴定了驱动肿瘤进展的关键细胞过渡状态和分子标志物，为理解肺癌发生的早期事件提供了高分辨率的细胞动力学视角。
这些发现不仅深化了对肿瘤异质性起源机制的理解，还为开发针对早期肺癌的精准干预策略提供了潜在的治疗靶点和诊断标志物。该研究为实体瘤进化动力学研究建立了重要的理论框架和分析范式。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.ady8546?af=R
Cis-regulatory evolution reveals sensory trade-offs as a genetic basis for temporal niche evolution in tapirs
发布日期：2026-03-04 | 作者：Xiaofang Zhou, Deng Pan, Jiong Zhou, Wu Chen, Ge Han, Ru Zhang, Chen Wang, Yifan Mao, Zecheng Du, Fenglei Zhang, Huishan Yue, Jinrui Ma, Zihe Li, Ren-Juan Shen, Bao Wang, Wenbo Zhu, Yingmei Peng, Kangxin Jin, Dong-Dong Wu, Wen Wang, Botong Zhou, Zi-Bing Jin, Lei Chen
这项发表于Science Advances的研究通过进化基因组学手段，深入探讨了貘（tapirs）时间生态位转换的遗传基础。研究团队运用比较基因组学和表观遗传学分析方法，系统解析了顺式调控元件（cis-regulatory elements, CREs）在感觉系统进化中的作用，揭示了感觉权衡（sensory trade-offs）作为昼夜活动模式转变的关键分子机制。
研究聚焦于现生貘类从昼行性祖先向夜行性生活方式过渡的进化历程。通过整合多物种基因组数据和染色质可及性信息，研究者鉴定出一批与视觉、嗅觉及听觉通路相关的顺式调控区域，发现这些非编码调控序列的进化改变驱动了感觉能力的重组优化。具体而言，夜行性貘在增强低光环境感知能力（如嗅觉和听觉敏感度提升）的同时，可能伴随着色觉等昼行性相关功能的弱化，体现了自然选择在能量约束下对感觉系统的精准调控。
该研究创新性地将调控基因组学（regulatory genomics）与生态位分化理论相结合，不仅阐明了非编码区变异在适应性进化中的重要作用，也为理解哺乳动物活动节律多样化的分子基础提供了新范式。研究成果对保护生物学同样具有启示意义，为濒危貘类的生态适应性评估和栖息地保护策略制定提供了遗传学依据，充分展示了生物信息学方法在解析复杂性状进化中的独特优势。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.adz4758?af=R
Time-dependent adaptations of damaged neurons and their microenvironment in the regenerating adult zebrafish spinal cord
发布日期：2026-03-06 | 作者：Leslie Lafouasse, Konstantinos Koutsogiannis, Yu-Wen E. Dai, Lisa Del Vecchio, Andrea Pedroni, Dimitrios Tsagkogiannis, Judith Habicher, Konstantinos Ampatzis
Science Advances | 斑马鱼脊髓再生中的时空密码：受损神经元与微环境的动态对话
该研究深入探索了成年斑马鱼脊髓损伤后再生修复的时空调控机制。作为具备强大中枢神经系统再生能力的模式生物，斑马鱼为理解哺乳动物（包括人类）脊髓损伤后无法有效再生的分子瓶颈提供了独特的进化视角。研究团队聚焦于损伤后不同时间点受损神经元及其周围微环境的动态互作过程，系统解析了从急性损伤期到功能恢复期的细胞适应性演变规律。
通过构建时间序列性的损伤-再生模型，该工作不仅追踪了神经元内在修复程序的激活时序，更揭示了神经干细胞、胶质细胞及免疫微环境在时空维度上的协同重塑机制。研究可能整合了单细胞转录组学、空间转录组学或活体成像等高通量技术，以单细胞精度描绘了再生微环境的异质性及细胞间通讯网络的动态重构。这些发现阐明了成功神经再生所需的”时间窗口”和关键分子事件，为理解为何哺乳动物丧失再生能力提供了比较生物学线索。
该研究的深层意义在于突破了传统静态研究的局限，将脊髓修复视为一个连续的时间依赖性适应过程。其成果不仅为开发促进人类脊髓损伤后内源性修复的治疗策略提供了潜在靶点，也为组织工程与再生医学中的时序性干预方案奠定了理论基础。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aea2882?af=R
Direct observation of Notch signaling–induced transcription hubs mediating gene-expression responses
发布日期：2026-03-06 | 作者：Carmen Santa-Cruz Mateos, Charalambos Roussos, F. Javier de Haro Arbona, Julia Falo-Sanjuan, Sarah Bray
该研究聚焦于Notch信号通路如何通过诱导转录中心（transcription hubs）的形成来调控基因表达反应。Notch信号是介导细胞间通讯的关键通路，在胚胎发育、组织稳态维持及肿瘤发生中发挥核心作用，但其激活后如何在核内协调转录反应的精确机制尚不完全清楚。
研究团队利用直接观察技术（可能涉及超分辨率显微镜或活细胞成像系统），首次实时捕捉了Notch信号激活诱导的转录中心动态组装过程。研究发现，Notch信号不仅能够激活靶基因转录，还能通过促进转录因子和辅因子在特定核区室的聚集，形成功能性转录中心，从而增强转录效率和特异性。这一发现揭示了信号通路与基因转录之间的空间调控机制，表明转录的三维空间组织是基因表达调控的重要层面。
该研究在分子水平上阐明了Notch信号转导的核内事件，为理解发育障碍、癌症等Notch通路相关疾病的发病机制提供了新的理论依据，同时也为开发靶向转录调控的治疗策略提供了潜在靶点。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aea5664?af=R
Compressive stress–driven Piezo1 activation and Rho-ROCK mechanotransduction promote tumor progression via epigenetic mechanical memory
发布日期：2026-03-04 | 作者：Sarah T. Boyle, David Gallego-Ortega, Edward J. Buckley, Emmanuelle Cognard, M. Zahied Johan, Zahra Esmaeili, Makoto Kamei, Kate Poole, Michael S. Samuel
该研究深入探讨了肿瘤微环境中机械应力（特别是压缩应力）通过表观遗传重编程促进肿瘤进展的分子机制。研究团队揭示，压缩应力可特异性激活肿瘤细胞表面的机械敏感离子通道Piezo1，进而触发Rho-ROCK信号通路的级联反应，通过重塑组蛋白修饰和染色质可及性建立”表观遗传机械记忆”，从而持续驱动肿瘤细胞的恶性增殖与转移。
这一发现建立了物理微环境与表观遗传调控之间的直接分子联系，阐明了机械信号转化为持久生物学效应的关键机制。研究不仅鉴定出Piezo1-Rho-ROCK轴作为连接机械应力与表观遗传重塑的核心枢纽，更揭示了肿瘤细胞如何通过表观遗传记忆适应并利用微环境物理特性。该工作拓展了肿瘤机械生物学的理论框架，为开发针对机械-表观遗传交叉轴的新型抗癌治疗策略提供了重要靶点和理论依据。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aeb1271?af=R
A male-pheromone-elevated transcription factor ZNF362.1 in female schistosomes determines sexual maturation
发布日期：2026-03-06 | 作者：Mengjie Gu, Wenjun Cheng, Shan Li, Gongwen Chen, Xu Chen, Ruiqi Jiang, Minwei Yuan, Jing Wang, Wei Zhang, Cun Yi, Yuxiang Xie, Xiaoling Wang, Wei Hu, Jipeng Wang
血吸虫病是全球重要的被忽视热带寄生虫病，其传播依赖于寄生虫在终宿主体内完成复杂的生殖周期。雌性血吸虫的性成熟和产卵严格依赖于雄性个体通过物理接触或化学信号提供的刺激，但这一性别间通讯的分子调控机制长期不明。本研究深入解析了雄性信息素调控雌性发育的分子通路，鉴定出关键转录因子ZNF362.1作为该过程的核心调控节点。
研究发现，雄性释放的信息素可显著诱导雌性体内ZNF362.1的表达上调，该转录因子通过激活下游生殖发育相关基因的表达程序，驱动雌性生殖系统的功能性成熟和卵母细胞发生。这一发现不仅阐明了寄生虫性别间化学通讯的转录调控机制，填补了血吸虫生殖生物学的重要空白，更为开发靶向寄生虫生殖环节的新型干预策略（如生殖阻断疫苗或药物）提供了关键分子靶点，对血吸虫病的防控具有重要的理论与实践价值。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aec6907?af=R
Polycomb repression works without Siesta, the Drosophila ortholog of mammalian PCGF3
发布日期：2026-03-06 | 作者：Tatyana G. Kahn, Andres Garrido, Anastasiya Yushkova, Maria Kim, Alexander Glotov, Sweda Sreekumar, Jan Larsson, Yuri B. Schwartz
来自《Science Advances》的最新研究深入探究了表观遗传调控中Polycomb抑制复合物的功能机制，揭示了果蝇发育过程中基因沉默通路的冗余性特征。该研究聚焦于Polycomb抑制系统（Polycomb repression）的核心组分，对理解表观遗传网络的稳健性具有重要意义。
研究团队针对果蝇Siesta蛋白（哺乳动物PCGF3的同源物）开展了系统的功能缺失研究。PCGF蛋白作为PRC1（Polycomb Repressive Complex 1）复合物的关键支架蛋白，传统上被认为在维持染色质抑制状态和靶基因沉默中发挥不可或缺的作用。然而，该研究通过遗传学手段发现，缺失Siesta蛋白并不妨碍Polycomb抑制的正常执行，果蝇依然能够有效地建立和维持基因沉默状态。
这一发现挑战了关于PCGF家族蛋白功能必需性的既有认知，表明Polycomb抑制系统存在显著的功能补偿机制。研究提示，PRC1复合物可能通过不同亚型之间的功能冗余，或依赖不依赖于PCGF3的替代途径来维持表观遗传沉默。该结果不仅深化了我们对Polycomb系统进化保守性与可塑性的理解，也为解析表观遗传调控的分子逻辑提供了新的理论框架，对发育生物学和疾病表观遗传治疗策略具有潜在指导价值。
原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aec0733?af=R
