科学

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激光在几个原子层上产生100度的温差

南京大学和清华大学的研究团队展示了一种全新的纳米尺度设备冷却方法,仅需一束激光和一对原子级厚度的半导体层。这项于6月24日发表在《自然》杂志上的方法,在不到一纳米的间隙上产生了超过100开尔文的温差,其热梯度之陡峭,为量子器件和超薄电子器件的片上冷却开辟了新可能。 研究人员将这种机制称为界面电荷转移(ICT)冷却,它代表着对数十年来激光冷却工作原理的根本性突破。 一种不同的冷却方式 传统的光学制冷(也称为上转换光致发光冷却)的工作原理是:用激光照射一种材料,该材料将吸收的能量以更高能量的光子形式重新发射出来。由于发射出的光子带走的能量比吸收的多,材料因此冷却。问题在于,这一过程需要近乎完美的外量子效率,材料必须重新发射出它吸收的几乎每一个光子,且几乎没有寄生加热效应。只有少数材料(如硫化镉纳米带和某些卤化物钙钛矿)能够达到这一标准,而且只能在精心调谐的共振条件下实现。 ICT冷却则基于完全不同的原理。研究人员构建了两种不同过渡金属二硫属化物(TMD)的堆叠结构,具体来说,是由二硒化钨(WSe₂)与二硒化钼(MoSe₂)或二硫化钨(WS₂)配对组成的异质双层。每一层只有三个原子厚。 其工作原理如下:连续波激光在WSe₂层中激发电子-空穴对。这些光激发载流子随后穿过II型能带对齐结,进入相邻的MoSe₂或WS₂层。电荷转移速度极快,在WSe₂/WS₂体系中室温下约为56飞秒。但关键在于,这种转移并非动量匹配的。电子必须从WSe₂晶格振动(声子)中获取能量,才能克服界面处的能垒。这种声子吸收过程直接冷却了WSe₂晶格。 同时,界面本身起到了热屏障的作用。分子动力学模拟显示,界面热阻非常大,且随层间距呈指数级增长。这阻止了热量从受主层回流到冷却的施主层,从而维持了温度梯度。 实际成果 作者报告称,在激光激发下,WSe₂层和MoSe₂层之间产生了超过100开尔文的温差。确切的大小取决于测量方法:WSe₂层的拉曼测温显示,相对于环境温度冷却了几开尔文;而跨越亚纳米层间间隙的温度梯度(从模拟中外推,并由光致发光和拉曼特征支持)则超过了100 K。冷却效应通过三种独立的光谱特征得到确认:反斯托克斯与斯托克斯拉曼强度比下降、光致发光蓝移以及从发射光谱中提取的电子温度降低。 该机制相比传统光学制冷具有若干实际优势。它不需要共振激发,冷却效应在1.7至2.0电子伏特(约620至730纳米)的宽波长范围内持续存在。它能容忍大范围的激光功率。最关键的是,它不依赖于光致发光量子产率:即使在量子产率仅为0.1%的化学气相沉积WSe₂中也观察到了冷却效应,远低于上转换冷却所需的近统一效率。 耦合的最佳点 该效应取决于在两个层之间实现团队所称的”中间耦合”状态。通过精确控制层间距和扭转角(使用对准干法转移堆叠技术),他们创造了一个既保持电荷转移效率又保留声子吸收所需动量失配的区间。耦合太强(层间距小、杂化强烈)会抑制动量失配,从而消除该效应。耦合太弱(间距大、相互作用可忽略)则完全阻止了有效的电荷转移。 研究团队确定了三种耦合区域:弱耦合(标记为T,摩擦学状态,层间相互作用可忽略)、最佳点(标记为H,异质双层,中间耦合)和强耦合(标记为S,强杂化状态)。只有中间H区域才会产生冷却效应。 应用前景 潜在的应用领域在于纳米尺度的热管理。目前量子器件的低温冷却需要庞大的低温恒温器,限制了小型化和集成化。一种在几纳米尺度工作且仅需激光源的片上冷却方法,可能会改变量子光电子系统、超薄电子器件和高密度光子电路中的热管理设计方式。所使用的材料(WSe₂、MoSe₂、WS₂)是研究最广泛的TMD半导体之一,可以通过标准方法制备。 局限性 该演示仍停留在单个异质结构薄片的水平。尚未解决向实际器件阵列的规模化问题。当异质双层悬浮且与基底隔离时,冷却效果更强,因为导热基底会充当散热器并降低效率,这意味着实际器件需要精心设计热隔离结构。实现温度梯度的界面热阻同时也限制了从冷却层排热的速度,可能会限制稳态冷却功率。 该机制仅在两种材料组合中得到验证:WSe₂/MoSe₂和WSe₂/WS₂。它是否能推广到其他TMD配对或其他二维材料家族(如黑磷或III-VI族化合物)仍有待证明。 南京大学的第一作者林佳民,清华大学的共同第一作者向百旭和刘仁光,以及通讯作者徐伟高、熊启华和高华健,共同展示了一种全新的激光冷却物理机制。温度梯度本身或许还无法与传统光学制冷在其最佳材料中达到的显著数据相媲美,但该机制(宽波长容限、耐受杂质、可在最常见的二维半导体家族中工作)打开了一个此前不存在的热工程工具箱。 来源: Lin J, Xiang B, Liu R, et al. Optical cooling by interfacial charge transfer in 2D heterostructures. Nature. 2026年6月24日在线发表. doi:10.1038/s41586-026-10662-w 婷 翻译

July 1, 2026 01:43 UTC
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已确定的科学:又一项重大研究发现孕期服用对乙酰氨基酚与自闭症或ADHD无关

一个关联需要被否定多少次,才不再被视为一个悬而未决的问题?最新的答案来自香港。研究人员分析了超过70万对母婴,再次发现孕期使用对乙酰氨基酚与儿童自闭症或ADHD之间没有关联。 这项研究于6月29日发表在《JAMA Internal Medicine》上,由香港大学的Eric Yuk Fai Wan和阿斯顿大学的Ian Chi-Kei Wong领导的团队完成。这是自2024年以来关于该问题的第三项同胞匹配队列研究,也是在亚洲人群中进行的规模最大的一项。其结论明确无误:无论按孕早期、剂量还是持续时间衡量,产前对乙酰氨基酚暴露均未显示增加任一种神经发育障碍的风险。 研究的实际内容 研究人员利用了香港2001年至2023年的电子健康记录,涵盖超过70万对母婴。约43%的儿童(约30万人)有产前对乙酰氨基酚(北美以外称为扑热息痛)暴露的记录。 关键的设计特点是同胞匹配。通过比较同一母亲所生、一个暴露而另一个未暴露的同胞,该研究控制了先前研究中造成混杂的共享遗传和环境因素。自闭症亚分析包括超过12.4万名来自不一致同胞对的儿童,ADHD分析包括超过9.7万名。 无论检查哪个亚组,,药物在哪个孕早期被处方、剂量或使用频率如何,,关联的缺失均保持一致。研究人员还进行了针对父亲处方和母亲产后处方的阴性对照分析,同样得到了无效结果。这些对照很重要:如果先前的阳性信号是真实的,那么父亲暴露或同一母亲分娩后的结果不应出现无效结果。 不断积累的证据 这项研究加入了一个越来越难以否定的汇聚证据体系。迄今为止最大规模的研究仍然是2024年发表在《JAMA》上的瑞典全国同胞分析,涵盖约248万名儿童,未发现关联(自闭症风险比0.98,95%置信区间0.93至1.04,ADHD风险比0.98,95%置信区间0.94至1.02)。2025年发表的一项涵盖21万7602名儿童的日本全国性研究同样未发现关联。今年发表在《JAMA Pediatrics》上的一项涵盖约209万出生人口的台湾分析报告称,自闭症风险比为0.98(95%置信区间0.90至1.07),ADHD风险比为0.99(95%置信区间0.96至1.03)。2021年的一项挪威同胞研究也得出了无效结果。 综合来看,这五项同胞对照研究覆盖了瑞典、挪威、日本、台湾以及现在的香港,涉及来自不同人群和医疗体系的数百万儿童。每一项都得出了相同的结论。 2025年11月,Sheikh及其同事在BMJ发表的伞形综述审查了涵盖40项个体研究的九项系统综述,得出结论认为同胞对照分析未显示关联,先前的阳性信号可归因于混杂,,具体而言,服用对乙酰氨基酚的基础疾病(发热、感染、疼痛)本身与神经发育结局独立相关。 问题为何持续存在 尽管证据不断积累,孕期对乙酰氨基酚的安全性仍然是公众关注和诉讼的主题。2023年12月,在一起泰诺林自闭症和ADHD大规模侵权诉讼中,一名联邦法官禁止专家证人为原告作证,裁定他们的主张缺乏科学支持。2025年9月,白宫举行了一场简报会,质疑对乙酰氨基酚的安全性并将其与自闭症联系起来,,但正如《自然》杂志随后的事实核查所揭示的,这缺乏证据。美国妇产科学院继续推荐对乙酰氨基酚作为「孕期缓解发热或疼痛的首选和最安全选择」。 《JAMA Internal Medicine》上随附的社论由德雷塞尔大学的Brian K. Lee和卡罗林斯卡学院的Viktor H. Ahlqvist(两人均为2024年瑞典研究的作者)撰写,标题为「孕期使用对乙酰氨基酚与神经发育结局,,来自同胞匹配研究的令人放心的证据」。标题已经说明了一切。 局限性 这项研究存在局限性。它依赖于处方记录,这意味着非处方的对乙酰氨基酚使用,,很常见且大多未被测量,,未被纳入。然而,只有在非处方使用与处方使用存在系统性差异的情况下,这才会预期产生偏向无效的结果。同胞设计控制了共享的家庭因素,但无法完全排除个体妊娠间差异造成的混杂,,例如一次妊娠中出现严重发热而另一次没有。置信区间虽然狭窄,但无法明确排除临床上毫无意义的微小绝对风险差异。 然而,这些局限性是这一问题上所有观察性研究所共有的。五项独立同胞对照研究、一项BMJ伞形综述以及数百万儿童中一致的无效结果,使得很难再声称这个问题在科学上仍是悬而未决的。 到了某个时刻,证据就是证据。询问一个关联需要被否定多少次,,这不是一个反问句,而是数据现在已五次回答过的问题。 来源: Luo S, Gong Q, Ai Y, et al. Prenatal Acetaminophen (Paracetamol) Use and the Risk of Autism and/or ADHD Among Sibling-Matched Cohorts. JAMA […]

July 1, 2026 01:14 UTC
科学

NIH今年将减少25%拨款,政府停摆后果与人员短缺导致资金紧张

美国国立卫生研究院(NIH)正面临近年来拨款最紧张的局面之一。截至2026年6月中旬,距离本财年结束还有约三个月,该机构仅发放了约5000笔新的和竞争性续期拨款,而2025年之前的正常年份为9000至10000笔。预计缺口约为2800笔拨款,较历史水平减少约25%。 原因多样且相互叠加:43天的政府停摆导致财年初业务瘫痪,白宫预算发布延迟造成数月的不确定性,人员短缺使一些研究所忙于处理拨款申请,以及新的行政要求增加了审查层级。这些因素的叠加效应打击了生物医学研究事业,而此时该领域已因2025年资金周期而步履维艰,,2025年的资助成功率已降至11%。 数字解读 NIH的2026财年预算为472亿美元。根据法律,任何未使用的资金必须在9月30日财年结束时返还美国财政部。截至6月20日,总额中仅约160亿美元已拨付,这意味着最后一个季度将出现大规模支出冲刺,但处理拨款的人员却更少。 6月中旬约5000笔的拨款数量比2021至2024年同期平均水平下降了约25%。2024年为21%的资助成功率在2025年骤降至11%,预计2026年将远低于20%。 使问题雪上加霜的是,白宫要求多年期拨款以一次性预付总额而非年度分期方式发放。这减少了NIH用剩余资金资助新拨款和续期的数量,因为每笔拨款一次性消耗更多的一年预算。 人员短缺危机 财年初的43天停摆在关键时刻扰乱了拨款处理。但人员问题更加深层次。在NIMH(国立精神卫生研究所),情况变得如此严峻,以至于员工自愿承担拨款处理职责,以防止约5亿美元的资金未被使用。该机构一直在招聘新员工,但填补缺口需要时间。 新行政要求(包括现政府强制推行的DEI审查)增加了处理步骤,但NIH主任杰伊·巴塔查里亚表示,这些并非延误的主要原因。据机构工作人员称,更重要的原因是统一资助策略(通常称为支付线)的取消,这意味着研究所工作人员现在必须手动评估每笔拨款,而不是依赖既定的资助门槛。这大大增加了每笔拨款的工作量。 人力成本 对于早期职业研究人员来说,资助环境尤为严峻。NIMH优先考虑培训项目和早期阶段的研究人员,但这只是分诊策略而非解决方案。在资助成功率仅为11%的情况下,绝大多数拨款申请者(包括许多往年本应获得资助的科学家)都被拒之门外。 NIMH代理主任安德烈娅·贝克尔-米切纳直言不讳地描述了这一情况:”这又将是艰难的一年。” 美国医学院协会(AAMC)的希瑟·皮尔斯表示,研究人员和大学管理人员正在努力”逐个项目、逐笔拨款地想办法维持研究事业。” 实际后果远不止于拨款未获资助的实验室。每笔未获资助的R01拨款意味着博士后、研究生和研究人员的职位流失。这意味着实验取消、临床试验终止和项目推迟。对于早期职业科学家来说,一到两年没有资助可能意味着学术生涯的终结。NIH整体范围内连续两年资助成功率接近11%的累积效应,是生物医学科研队伍的结构性缩减,需要数年时间才能逆转。 更广泛的背景 当前的危机建立在长期趋势之上。NIH的购买力已被通胀侵蚀,而生物医学研究成本(设备、试剂、动物模型、人员)的上涨速度超过了一般通胀。拨款申请数量稳步增长,这意味着即使预算稳定,资助成功率也在下降。2025至2026年连续的资金冲击加速了本已逐步收紧的局面。 9月30日的最后期限日益临近。NIH能否在人员减少和行政负担增加的情况下,在保持质量标准的同时花完472亿美元的全部预算,目前尚不确定。可以确定的是,数千个研究项目以及依赖这些项目的职业生涯正处于危险之中。 来源: [Science AAAS] Kaiser J.”NIH likely to award fewer grants as it races to spend 2026 budget.”2026年6月29日。https://www.science.org/content/article/nih-likely-award-fewer-grants-it-races-spend-2026-budget 婷 翻译

June 30, 2026 20:40 UTC
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硝酸盐污染的

世界地下水中的硝酸盐问题不会很快消失,即使农民明天就停止使用氮肥。中国科学院和一支国际合作团队的赵文、贾晓旭及其同事在《自然·通讯》上发表的一项新研究,首次对潜伏在包气带(地表和地下水位之间的非饱和土壤和沉积物层)中的”遗留氮”储存库进行了全球综合估算。 这个数字令人震惊:截至2020年,全球包气带已累积了4037太克氮,约相当于40亿吨氮基化肥。这个在数十年集约农业过程中积累起来的储存库,正缓慢但不可阻挡地向地下水中迁移。到2020年,全球已有10%的陆地面积超过了世界卫生组织规定的每升11.3毫克硝酸盐氮的安全饮用水限值。 即使在最乐观的情景下,立即将氮盈余降至零,4%的受影响地区预计在2100年之后仍将高于世卫组织限值。 包气带”电池” 其机制十分直接。几十年来,农民施用的氮肥远远超过作物的吸收能力。以硝酸盐(NO3-)形式存在的过剩氮具有高度水溶性,会通过土壤剖面向下淋溶。在包气带,在中国华北平原或美国高平原等地区可延伸至数十米深的非饱和层,中,反硝化作用非常有限。该区域主要为好氧环境(充满氧气),反硝化细菌所需有机碳随深度急剧下降。 因此,包气带就像一个正在充电的电池。每年过量施肥都会为储存库增加更多硝酸盐。但与电池不同的是,它不会快速放电。穿过厚包气带的迁移时间可能长达数十年到数百年。农民在1990年代施用的硝酸盐可能要到2030年代才能到达地下水位。今天施用的硝酸盐将在本世纪下半叶才到达地下水位。 赵及其同事使用了一个0.5度分辨率的全球模型来模拟1961年至2100年的硝酸盐动态,整合了施肥量、作物吸收、气候、土壤性质和水文地质数据。目前包气带储存库的4037太克估算值,远高于Ascott等人(2017年)对2000年605至1814太克的先前估算,这既反映了到2020年的进一步累积,也反映了对深部包气带过程更精细的建模。 以世纪为衡量单位的治理问题 该论文最重要的发现是,当前的水质治理框架针对的是错误的时间尺度。农业政策以5至10年为周期运作,而地下水硝酸盐的响应时间尺度为30至100年甚至更长。 “年氮盈余,施用的氮与作物吸收的氮之间的差额,是环境影响的标准指标,”作者指出。”但它无法告诉您任何关于已在迁移中、无论明年采取何种措施都将到达地下水的硝酸盐的信息。” 该研究提出了四种管理原型,从”无需额外行动”(包气带储存库小、自然冲刷就足够的地区)到”多代修复”(受影响极为严重、只有经过数十年持续管理才能恢复地下水安全的地区)。该原型框架旨在帮助政策制定者根据其所在地区问题的实际严重程度和时间尺度来匹配干预强度。 拟议的具体干预措施包括:精准施肥以减少持续盈余、覆盖作物以捕捉生长季节之间的残留氮、受控含水层补给以刺激深层沉积物中的反硝化作用,以及在人类时间尺度内无法修复的情况下,改用替代饮用水源。 全球热点区域 受影响最严重的地区均具备厚包气带、高历史氮负荷和慢地下水补给这三个特点。华北平原是全球受影响最严重的地区之一,数十年来在深层土壤和深水层之上集约使用化肥。印度的印度河-恒河平原是另一个优先区域,约5亿人口依赖地下水,且硝酸盐中位浓度正在上升。在北美,高平原(奥加拉拉含水层区域)、加利福尼亚州中央谷地和俄勒冈州威拉米特谷均有记录的遗留硝酸盐问题。中欧和东欧部分地区,特别是德国下莱茵湾,也面临类似挑战。 在中国,周等人(2024年)的一项独立研究发现,地下水硝酸盐中位浓度从1990年的3.84 mg/L上升到2020年的6.94 mg/L,北方(8.54 mg/L)远高于南方(7.15 mg/L)。这一增长中有很大一部分来自几十年前作为化肥施用的硝酸盐。 核心结论 该论文向农业政策传达了一个令人不安的信息:硝酸盐问题不会通过明年的法规或下一部农业法案得到解决。将在2050年至2100年间污染地下水的硝酸盐,大部分已经存在于土壤中。唯一的问题是,当前的盈余削减努力能否防止情况对下一代人变得更加糟糕。 主动监测包气带,在硝酸盐到达水井之前进行钻探取芯和传感器安装以跟踪其运移,是切实可行的建议。等到硝酸盐出现在饮用水井中时,污染在几十年前就已经根植于系统之中。行动的最佳时机是过去。其次好的时机是现在。 来源: Zhao W, Jia X, Niu L, Hu W, Yang T, Turkeltaub T, Binley A, Xia Y, Wei X, Li Y, Shao M, Liao X. “The long tail of nitrate pollution in groundwater […]

June 30, 2026 20:10 UTC
科学

LLM遭遇收益递减,AI转向模拟世界寻求人类级智能

近十年来,人工智能的发展轨迹遵循着一个简单的公式:采用更大的神经网络,输入更多的文本,观察性能的提升。扩展定律曾经非常可预测,直到不再如此。随着构建更大更好的聊天机器人变得更加困难、更加昂贵且收益递减,越来越多的AI研究人员正在追求一种根本不同的方法:教AI系统通过在模拟3D世界中行动来学习。 这一转变在Matthew Hutson为《科学》杂志撰写的全面报道中得到了记录,它代表着一种认识:无论用多少参数或数万亿词元进行训练,下一个词元预测可能永远无法产生那种构成人类级智能的因果性、具身性的理解。 “认为仅仅通过扩展LLM就能达到AGI的想法完全是无稽之谈,”新成立的AMI Labs首席科学家Yann LeCun告诉《科学》杂志。”这就好比说通过把飞机造得更大就能进入轨道。” 从语言到世界 这种新范式通常被称为”世界模型”,学习模拟物理世界而非仅仅处理语言的神经网络。与学习文本中统计模式的LLM不同,世界模型学习因果关系:杯子被推下桌子时会掉落,水往低处流,物体相互遮挡。 目前已经出现了两种子方法。在离线世界模型中,智能体通过在模拟中试错进行训练,然后将技能迁移到现实世界。在在线世界模型中,智能体携带一个内部预测模型,使其能够在执行行动之前在脑海中模拟行动的后果,规划、推理和修正方向,这种方式看起来远比模式匹配更像动物认知。 “AI的发展顺序搞反了,”普林斯顿大学的Brenden Lake说。LLM从语言开始,而不是从人类婴儿用来学习物理、因果和物体永存性的具身探索开始。Lake认为,结果是系统”如此陌生、如此不像人类”,以至于它们无法成为通用智能的基础。 资金正在跟进 这一转变不仅仅是理论上的。大量投资正在涌入世界模型研究: Google DeepMind开发了Genie 3,这是一个系统,可以从文本提示或图像实时生成完全交互式的逼真3D世界(720p分辨率下20-24帧/秒)。它模拟物理、水、光照、地形,并且现在可以集成Google Maps数据进行真实感模拟。DeepMind的SIMA 2智能体能够在它从未见过的商业视频游戏(包括《瓦尔海姆》、《无人深空》和《模拟山羊3》)中导航并遵循指令,甚至可以在它首次遇到的Genie 3生成世界中运行。 NVIDIA正通过其GR00T平台探索用于机器人技术的世界模型,在Isaac Sim物理模拟中训练人形机器人。该公司的Cosmos世界基础模型生成合成训练数据,其DreamZero系统让机器人能够预测行动后的世界变化。 Yann LeCun的AMI Labs由NVIDIA、三星和Bezos Expeditions提供10.3亿美元资金,正在构建LeWorldModel,这是一个仅有1500万个参数(而前沿LLM有数千亿个参数)的紧凑型世界模型,可以在单个GPU上训练数小时。它在机器人Push-T基准测试上达到了96%的成功率,超越了规模大得多的系统。2026年5月发表的一项正式证明(arXiv)表明,LeCun的LeJEPA架构实现了线性可识别性,仅从原始像素就能恢复真实的潜在因果变量(位置、速度、方向)。 General Intuition由Adam Jelley、Pim de Witte和Eloi Alonso创立的初创公司,正在利用Medal游戏平台(每月1000万活跃用户)每年超过20亿游戏剪辑训练世界模型。该公司在种子轮融资中筹集了1.34亿美元,据报道正在以20亿美元估值筹集3亿美元,得到了Jeff Bezos、Eric Schmidt和Vinod Khosla的支持。 World Labs由李飞飞创立,从AMD、NVIDIA、Autodesk和Fidelity筹集了10亿美元,用于其”空间智能”平台Marble,该平台可以从文本、图像或视频生成持久、可编辑的3D环境。 聊天机器人为何碰壁 扩展方法面临三个根本性制约。第一,扩展的幂律意味着每一次额外的性能提升都需要不成比例地增加计算、数据和参数,而其成本现已达数千亿美元。第二,高质量的公开文本数据即将耗尽;2024年的一项研究估计,可用存量将在几年内消耗殆尽。第三,也是最根本的,下一个词元预测无法构建因果模型。LLM可以生成关于球从桌子上掉落的合理句子,但它没有关于重力、动量或物体永存性的内部表示。它无法预测在训练文本中未见过的新情况中会发生什么。 “我们今天拥有的最聪明的系统还不如一只家猫聪明,”LeCun说。 未解之问 并非所有人都相信具身性是必要的。定义了LLM时代的2020年开创性扩展论文的合著者、Anthropic的Jared Kaplan告诉《科学》杂志:”有人提出没有具身性就无法训练AGI,我个人对此非常怀疑。” General Intuition的de Witte从成本的角度提出了这个问题:”LLM能否发展出隐式世界模型,还是显式模拟是必要的?问题在于成本。” 答案不仅可能决定AI研究的未来,还可能决定技术本身的形态。如果世界模型被证明对于稳健推理、规划和物理理解至关重要,那么LLM扩展的这些年将看起来像一条绕路,富有成效的一条,但仍然是绕路。如果Kaplan是对的,隐式世界模型可以从足够大的语言模型在足够多样化的数据上训练中涌现出来,那么这条绕路可能最终被证明是最直接的路径。 无论如何,这个领域不再仅仅押注于文本。 来源: [Science AAAS] Hutson M. “As better chatbots […]

June 30, 2026 15:58 UTC
科学

物理学家检验最简原子核,,未发现新物理学迹象

氘核是现存最简单的原子核:一个质子与一个中子由强力束缚而成。正是这种简单性使其对物理学家极具价值。在仅有两个粒子的系统中,理论预测可以达到异常高的精度,任何与预测的偏差都会成为新物理的明确信号。 JEDI合作组(Jülich电偶极矩研究组)在德国于利希研究中心的COSY储存环上进行的新测量,首次直接实验限定了氘核是否存在永久电偶极矩(EDM),即原子核内部正负电荷的分离,这种分离将指示基本对称性的破缺。该结果发表在《物理评论快报》上,在95%置信水平下设定上限为|d^d| < 2.5 × 10^(-17) e·cm。 未发现不对称性。但这一搜索本身是解释物理学最深奥谜题之一,宇宙为何有物而非空无一物,的重要一步。 电荷与对称性 永久电偶极矩顾名思义:粒子内部正负电荷的分离,使其具有明显的”正端”和”负端”,如同微观电池。对于基本粒子或简单原子核,这种分离将同时违反宇称(P)对称性,左右等价性,和时间反演(T)对称性,时间正向与反向的等价性。通过CPT定理,这也意味着CP对称性(电荷共轭与宇称的组合)的破缺。 粒子物理标准模型预测氘核EDM极其微小,约10^(-32) e·cm,远低于任何可想象的实验范围。因此,任何可测量的EDM都将成为”新物理学”的证据,即引入额外CP破缺来源的超越标准模型的粒子或力。 CP破缺为何重要?解释大爆炸为何产生物质多于反物质所需的三个条件(萨哈罗夫条件)之一,就是物理定律必须破缺CP对称性。标准模型包含一定的CP破缺(通过夸克混合中的CKM矩阵),但远不足以解释观测到的物质-反物质不对称性。寻找新的CP破缺来源有助于弥合这一差距。 氘核是特别干净的探针,因为其两体结构使理论家能够从量子色动力学和手征有效场论高精度计算EDM。对氘核的测量约束了一组特定的CP破缺参数组合,包括同位旋矢量介子-核子耦合和夸克色电偶极矩,这不同于中子或原子EDM搜索所探测的组合。 储存环技术 JEDI实验采用了与传统EDM搜索截然不同的方法。研究团队没有将中性粒子(中子)或原子捕获在电场中,而是让极化氘核,自旋沿已知方向排列的氘核,在COSY磁储存环中循环。 在磁储存环中,氘核的自旋围绕磁场进动。如果氘核具有EDM,该EDM将与氘核在相对论性地穿过环的磁场时在其自身静止系中感受到的运动电场相互作用。这将导致自旋轴略微倾斜出水平面,倾斜度与EDM大小成正比。 团队使用射频维恩滤波器来操控自旋并探测不变自旋轴(ISA),自旋绕其进动的轴。超导西伯利亚蛇(一种螺旋磁装置)控制自旋方向,而电子冷却螺线管则维持束流极化并抑制系统效应。偏振计测量了最终自旋极化的垂直分量。 测量的倾斜度为数毫弧度,主要来自系统效应,磁场不完善、对准误差,而非EDM信号。这使得团队能够设定2.5 × 10^(-17) e·cm的上限。 意义 这一上限尚无法与中性系统的最佳EDM约束竞争,中子(约1.8 × 10^(-26) e·cm)和汞原子(约7 × 10^(-30) e·cm),但这是有史以来首次对带电强子进行的直接测量。它对CP破缺参数的线性组合敏感度不同于中子或原子EDM,因此提供了正交约束。例如,预测小中子EDM但大氘核EDM的理论无法躲过这次测量。 标准模型的许多扩展,超对称、左右对称模型、多希格斯模型,预测氘核EDM在10^(-24)至10^(-28) e·cm范围内。当前上限尚未排除这些模型,但它确立了实验方法学,并验证了储存环技术用于未来更灵敏的搜索。 下一步是建设专用储存环EDM设施,目前正在CERN和于利希讨论中,目标灵敏度为10^(-24)至10^(-29) e·cm,针对质子、氘核和氦-3原子核。在这一灵敏度下,搜索将直接探测TeV级能量范围的CP破缺,补充LHC对撞机对新物理的搜索。 “氘核是最简单的复合原子核,”Steven Hoekstra在《自然》新闻与观点栏目中随结果发表的评论文章中写道。”这次测量是一项原理验证,表明借助专用设施,该技术可以达到所需的灵敏度,以探测解释宇宙物质-反物质不对称性所需的CP破缺。” 婷 翻译 来源: Andres A, et al. (JEDI Collaboration). “First Experimental Limit on the Permanent Electric Dipole Moment of […]

June 30, 2026 14:57 UTC
科学

《自然·医学》撤回声称早晨癌症治疗可使生存率翻倍的高调研究

2026年2月2日,《自然·医学》发表了一篇论文,该论文似乎提供了改善肺癌患者预后最简单、最廉价的方法之一:只需在下午3点前对他们进行治疗。这项名为LungTIME-C01的研究报告称,接受清晨或午后早期免疫化疗的晚期非小细胞肺癌患者的中位总生存期为28.0个月,而下午3点后治疗的患者为16.8个月。死亡风险降低58%,仅通过改变药物输注的时间就实现了这一效果。 2026年6月24日,《自然·医学》在经过四个月的调查后撤回了该论文,调查结论是该期刊”不再对结果的完整性有信心”。 论文声称的内容 该试验在ClinicalTrials.gov(NCT05549037)注册,将晚期NSCLC患者随机分组,接受PD-1免疫检查点抑制剂(默克的Keytruda或信达的Tyvyt)联合铂类化疗,在15:00之前或之后给药。前四个周期定时给药,后续周期不限制时间。 报告的数据令人震惊: 中位无进展生存期: 早期治疗组11.3个月对比晚期治疗组5.7个月,风险比为0.40,意味着进展或死亡风险降低60%。 中位总生存期: 早期治疗组28.0个月对比晚期治疗组16.8个月,风险比为0.42。 客观缓解率: 69.5%对比56.2%。 其机制相关性是早期治疗组早晨循环CD8+ T细胞计数更高,活化与耗竭CD8+ T细胞比率更优,这与已知的免疫功能的昼夜节律调控相一致。 该论文立即产生了影响。它被主要新闻媒体报道,被肿瘤学家在社交媒体上引用为改变实践的结果,并被奉为时间点对免疫治疗有影响的首个前瞻性随机证据。 问题出在哪里 发表后数周内,危险信号就出现了。Dana-Farber/哈佛大学的肿瘤学家Paolo Tarantino和加州大学旧金山分校的内科医生Anil Makam在PubPeer和社交媒体上发表了批评性评论,指出了多个异常。该期刊于2026年2月19日发布了编辑说明,并启动了调查。 调查揭示了一系列问题: 方案不一致。 ClinicalTrials.gov的注册信息显示,在试验过程中对终点、入选标准、样本量和研究设计进行了实质性修改。这些修改报告不一致并随时间不断变化。当期刊要求提供原始方案时,作者提交了一份日期为2022年的英文翻译版,但其中包含了2023年和2024年发表的研究参考文献。这个翻译版方案是年代错误的。作者将其归因于”行政错误”,而不是提供有记录的前瞻性修订。 过于干净的数据。 统计学家将无进展生存曲线描述为比”类似大规模III期试验中最常见的观察结果更平滑”,缺乏固定间隔影像评估产生的阶梯式下降。在随访的第一年没有删失数据:没有一名患者退出。在整个试验过程中,两组均无因不良事件导致治疗中止的情况。类似规模的比较研究通常显示约4.5%因不良事件而中止治疗。尽管疗效差异很大,但两组免疫相关不良事件的发生率相似,这是一个生物学上非典型的发现。 方法学问题。 几乎所有患者的随机化都是在治疗当天进行的,这是一种不常见的做法。由于COVID-19延误和基于周期的时间安排,偏离固定日历RECIST影像评估计划的情况进一步引入了不一致性。 编辑们认为,这些问题的累积使得结果不可靠。撤回声明由期刊编辑签署,而非作者。 作者的回应 在28位作者中,有17位(包括主要作者Zhe Huang和Liang Zeng,以及资深作者Tony Mok、Francis Levi、Christoph Scheiermann和Yongchang Zhang)同意撤回。十一位作者未回应编辑的信函。截至撤回日期,湖南省肿瘤医院或中国当局尚未公开宣布任何正式的机构调查。 这对时间治疗学意味着什么 时间治疗学的概念,根据昼夜节律调整药物给药时间,在生物学上是合理的。免疫功能的昼夜节律调控在分子水平上已得到充分证实。多项回顾性研究提示清晨免疫治疗有益的信号,包括黑色素瘤的MEMOIR研究(Qian等人,《柳叶刀·肿瘤学》,2021年)以及汇总数千名患者的荟萃分析。 但此次撤回消除了支持该假说的唯一前瞻性随机试验。正如Paolo Tarantino所说:”时间点对免疫治疗有影响的唯一前瞻性证据现在已经消失了。” 最有力的反证来自i-TIMES研究,该研究由洛桑大学医院的Solange Peters在2026年欧洲肺癌大会上发表。这是一项涉及3060名肺癌患者的八项国际随机对照试验的大规模汇总分析。使用倾向评分匹配比较早期与晚期免疫检查点抑制剂给药,i-TIMES发现总生存期无临床意义的差异,中位17.3个月(早期)对比16.1个月(晚期),甚至未能达到非劣效性界值。 该领域现在发现自己处于一个尴尬的境地:一个生物上有吸引力的假说得到回顾性数据支持,却被唯一具有足够效能的前瞻性分析所否定,并因一项结果过于干净而不具可信度的被撤回研究而名誉扫地。 几项时间免疫疗法的前瞻性试验仍在进行中。其结果将决定时间治疗学是作为严肃的临床问题存活下来,还是被归入听起来合理但未能经受实验检验的想法的类别。 同行评审问题 此次撤回也重新引发了关于高影响力期刊同行评审充分性的长期争论。Tarantino等人指出,危险信号,过于平滑的生存曲线、零退出、年代错误的方案,本应在发表前被发现。Tarantino呼吁使用付费的专业同行评审员而非负担过重的无薪志愿者,认为当前系统不足以检测故意的数据造假。 婷 翻译 来源: [撤回说明] Nature Medicine (2026). DOI: 10.1038/s41591-026-04508-1 [Science […]

June 30, 2026 10:52 UTC
科学

FDA肽类小组充斥可能从自身裁决中获益的从业者

美国食品药品监督管理局(FDA)已任命八名新成员加入其药房配药咨询委员会(PCAC),该委员会负责就配药房允许使用的散装药物原料向该机构提供建议。STAT新闻、CNN和美联社的一项调查发现,绝大多数新任命的成员经营的诊所直接提供肽类疗法、配药GLP-1减肥药物或再生医学治疗,而这些治疗将受益于该委员会被要求做出的监管决策本身。 这些任命正值该委员会为2026年7月23日至24日的一次关键会议做准备之际,届时委员会将投票决定是否将七种受限肽类重新纳入503A散装清单,该清单决定了配药房可以为患者特定处方合法配制哪些物质。这一结果不仅对这七种肽类(BPC-157、TB-500、MOTS-c、KPV、DSIP、Semax和Epitalon)有影响,也对更广泛的配药GLP-1药物、远程医疗诊所和数十亿美元的肽类市场产生影响。 小组情况 药房配药咨询委员会有12个有投票权的席位。在现任成员中,有八人是在2026年4月和5月任命的。其中包括: Melissa Loseke医生(骨科医学博士)在内布拉斯加州奥马哈拥有Re-New Institute,这是一家长寿诊所, prominently 宣传”肽类疗法”以及GLP-1减肥项目和激素优化。她公开表示对自己的十几岁儿子施用肽类。 Haleem Mohammed医生(医学博士)担任Gameday Men’s Health的全球首席医疗官,该公司在美国拥有300多家诊所网络,销售配药肽类、睾酮疗法和配药GLP-1减肥注射剂。该公司网站声明”通过我们的服务提供的配药药物未经FDA批准”。 Asare B. Christian医生(医学博士)在宾夕法尼亚州韦恩创立了Aether Medicine,这是一家依赖不受限制的配药肽类可用性的”细胞医学和再生疗法”诊所。 Joshua Starbuck医生(医学博士)在夏威夷州怀莱阿拥有Makena Health,一家提供基于肽类治疗的功能医学诊所。 Kris Wusterhausen医生(骨科医学博士)在得克萨斯州韦瑟福德创立了The Resurge Clinic,一家再生医学诊所。 Gerald E. Morris医生(医学博士)在亚利桑那州图森担任AMG再生医学与美容中心的医疗主任。 Gabriel Alizaidy医生(医学博士、理学硕士)在爱荷华州科拉尔维尔担任Maximus Health的科学主任,专注于临床研究。 David D. Pope(药学博士)在圣地亚哥的XiFin Pharmacy Solutions担任首席药房官。 参议员Robert Harshbarger三世(药学博士)既是田纳西州参议员,也是一名执业药剂师。 在此次任命浪潮之前,只剩下三名原有投票成员。主席和消费者代表席位仍然空缺。 背景:围绕肽类的监管战争 PCAC的任命是围绕配药肽类不断升级的监管斗争中的最新举措,这场斗争在Robert F. Kennedy Jr.于2025年初成为HHS部长后加速进行。 2023年底,在拜登政府领导下,FDA将19种肽类或肽类相关散装药物原料列入”第2类”(具有重大安全问题的药物),实际上禁止配药房配制它们。2026年2月,肯尼迪在乔·罗根的播客上宣布,他希望将19种受限肽类中的14种恢复到第1类。4月,FDA在《联邦公报》上发布通知,安排7月的PCAC会议审查前七种。 更广泛的GLP-1环境构成了背景。在2022年至2025年期间,品牌司美格鲁肽(Ozempic/Wegovy)和替尔泊肽(Mounjaro/Zepbound)短缺,配药房被允许生产这些药物的”基本仿制品”。一个庞大的市场应运而生,Hims & Hers、Ro等数十家远程医疗公司以每月150至300美元的价格开具配药GLP-1处方,而品牌版本则超过1000美元。 随着短缺在2025年初得到解决,FDA开始着手关闭大规模配药。2026年4月30日,该机构提议将司美格鲁肽、替尔泊肽和利拉鲁肽完全排除在503B散装清单之外,实际上结束了外包设施大规模配药GLP-1仿制品的行为。 PCAC即将对七种受限肽类进行的投票被视为肯尼迪领导的HHS将如何处理更广泛的肽类监管框架的风向标。7月的会议涵盖BPC-157(用于伤口愈合和肠道健康的合成肽)、TB-500(胸腺素β-4片段,用于恢复和损伤修复)、MOTS-c(参与代谢调节的线粒体衍生肽)、KPV(具有抗炎特性的三肽)、DSIP(δ睡眠诱导肽)、Semax(一种益智肽)和Epitalon(一种研究抗衰老作用的肽类)。 这些都不是FDA批准的药物。它们对于诊所开具处方的病症的安全性和有效性尚未得到证实。FDA的第2类指定是基于对免疫原性、纯度和缺乏人体安全性数据的担忧。 批评者怎么说 消费者权益组织Public Citizen警告说,委员会的职位空缺可能会由那些会对更广泛的肽类获取”盖章通过”的任命者填补。CNN报道称,该小组”将包括推广RFK Jr.偏好的未经证实的化学品的专家”。 肿瘤学家和卫生政策研究员Vinay […]

June 30, 2026 08:43 UTC
科学

Two Calcium Sensors, One Synapse: How Evolution Fine-Tuned the Brain’s Fastest Switch

神经递质释放是神经系统中最快的信息处理事件。在动作电位到达突触后的几百微秒内,突触囊泡与突触前膜融合,将其内容物释放到突触间隙中。这种速度是通过钙传感器实现的,这些蛋白质能够检测钙离子的流入并触发融合机制。 几十年来,该领域已知大多数突触使用两种钙传感器协同工作:一种用于快速同步释放,另一种用于慢速异步释放。在哺乳动物中,这些是突触结合蛋白-1(Syt1)和突触结合蛋白-7(Syt7)。但关于它们如何协作的精确分子细节,以及这些机制是否在不同物种间相同,此前一直不清楚。 香港城市大学、昆士兰大学和伊利诺伊大学芝加哥分校的Lei Li、Janet Richmond、Haowen Liu、Zhitao Hu及其同事在《PNAS》上发表的一项新研究,提供了关于两种钙传感器如何分担工作的最详细机制解析。利用线虫C. elegans,研究团队表明这两种传感器(SNT-1和SNT-3)依赖于重叠但不同的分子策略,并且这些策略既深度保守又微妙分化。 两种传感器,一项任务 在C. elegans中,哺乳动物Syt1-Syt7系统的等效物是SNT-1和SNT-3对。SNT-1(快速传感器)通过N末端跨膜结构域锚定在突触囊泡上。SNT-3(慢速传感器)位于细胞质中,缺乏这种锚定。两者都是突触结合蛋白同源物,共同负责C. elegans神经肌肉接头处几乎所有诱发的钙依赖性神经递质释放。在缺乏这两个基因的双突变体中,诱发的突触传递被完全消除。 Li及其同事利用靶向诱变结合全细胞膜片钳电生理学,在线虫神经肌肉接头处系统探测了这些蛋白质的哪些部分是必需的。他们聚焦于C2结构域(突触结合蛋白家族的特征性钙结合模块),特别是C2B结构域与SNARE复合体(将囊泡与质膜物理融合的蛋白质机制)之间的界面。 共享核心 两种传感器需要相同的基本相互作用。每种蛋白质的C2B结构域必须与SNARE复合体结合才能触发释放。利用AlphaFold 3结构建模,研究团队确认SNT-1和SNT-3中的C2B-SNARE界面与哺乳动物Syt1通过X射线晶体学解析的经典排列一致(Zhou等人,《自然》,2015年)。这一界面从线虫到人类在进化上是保守的,经过约6亿年的分化,核心几何结构保持不变。 两种传感器还需要聚碱性基序(C2结构域中带正电荷氨基酸的簇)来进行膜结合。破坏SNT-1或SNT-3中的这些基序会损害诱发的释放,证实了与质膜的静电相互作用是一个保守的要求。 分歧之处 尽管共享相同的核心界面,但两种传感器以不同的方式使用它。 SNT-1通过多个接触点(主要界面加上加强相互作用的额外结合位点)与SNARE复合体结合。这种多方位结合提供了快速同步释放所需的速度和可靠性。相比之下,SNT-3更限制性地依赖于C2B-SNARE界面的特定子区域,其结合模式中内置的冗余较少。 这两种传感器在处理自发释放(维持基线突触张力的随机、钙非依赖性的单个囊泡融合)方面也有所不同。SNT-1通过多种途径介导自发释放,包括主要的C2B-SNARE界面和额外的SNARE结合相互作用。这种冗余表明,自发释放不仅仅是诱发释放机制的副产品,而是一个具有自身分子逻辑的独立调控过程。 研究团队还发现了细胞类型特异性差异。在抑制性(GABA能)运动神经元中,C2B-SNARE界面的次级和三级区域比兴奋性(胆碱能)运动神经元发挥更主导的作用,补偿了聚碱性基序介导的膜相互作用的缺失。这意味着相同的两种传感器可以根据细胞类型使用不同的分子策略,增加了另一层调控复杂性。 意义何在 该研究建立了一个理解大脑如何实现其非凡的神经递质释放动态范围的框架。快速传感器(SNT-1/Syt1)提供了使大脑能够计算的精确毫秒级释放爆发;慢速传感器(SNT-3/Syt7)在更长的时间尺度上维持释放,有助于短期可塑性(突触根据近期活动增强或减弱信号传导的方式)。 这些发现也与神经系统疾病直接相关。突触结合蛋白基因的突变与癫痫、自闭症谱系障碍、智力障碍和运动障碍有关。SYT1突变导致严重的神经发育障碍;SYT2突变导致先天性肌无力综合征。通过绘制每种传感器功能所需的精确残基和界面,该研究为解读疾病相关突变提供了分子路线图,从而在原则上可以预测特定突变是破坏快速释放、慢速释放还是两者都破坏。 “这确立了C. elegans作为解析突触结合蛋白生物学的强大模型,”作者写道,”表明尽管经历了约6亿年的分化,核心机制从线虫到哺乳动物是保守的。” 婷 翻译 Source: Li L, Wang J, Xia J, Yu X, Hu J, Zhang Q, Richmond JE, Liu H, Hu Z. “Evolutionarily conserved and divergent mechanisms of dual […]

June 30, 2026 07:56 UTC
科学

科学家发现首个电场分子受体 — 破解130年未解之谜

一个多世纪以来,生物学家们知道细胞能够感知并跟随电场。这种现象被称为趋电性(galvanotaxis),,以18世纪发现生物电的物理学家路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani)的名字命名。但细胞究竟如何检测这些电场的问题,一直是细胞生物学中最棘手的谜团之一。现在,由华盛顿大学和霍华德·休斯医学研究所的Nathan Belliveau和Julie Theriot领导的一个团队已经确定了这个分子传感器:一种名为TMEM154的单次跨膜蛋白,,更名为Galvanin,,它充当着电化学梯度的细胞天线。 这项发现发表于2026年5月12日的《Cell》期刊,解决了一个自1889年以来一直悬而未决的问题,当时德国生理学家Max Verworn首次观察到细菌在电场中定向游动。两年后,比利时显微镜学家E. Dineur记录了脊椎动物细胞中的相同行为,,蛙类白细胞向阴极(负极)迁移。但没有人能找到负责的分子。 一个会移动的传感器 Galvanin的机制与趋化性(chemotaxis)中看到的任何现象都完全不同,趋化性是细胞跟随化学梯度的更被充分理解的过程。在趋化性中,信号分子与细胞表面的受体结合,触发细胞内信号级联反应。Galvanin做的事情根本不同:电场物理性地推动蛋白质本身。 Galvanin是一种小蛋白,仅由161个氨基酸组成,其带负电的细胞外域携带约-18电子当量的净电荷。当直流电场施加到细胞上时,这种负电荷会经历库仑力,,使电子在导线中流动的相同力,,驱动蛋白质在质膜内向正极(阳极)横向移动。这种重新分布速度很快:活细胞成像显示在一分钟内就有明显的阳极积累。 Galvanin积累的细胞阳极侧成为后部。缺乏Galvanin的阴极侧成为前部,,向前突出的部位。关键的是,Galvanin的胞内尾部对于这种定向反应是必需的。当团队截断尾部(一种称为Δ108的突变体)时,蛋白质在膜中仍然正常重新分布,但细胞不再能够定向迁移。传感器重新定位本身就是方向性线索;胞内域将该空间信息传递给肌动球蛋白机制。 “我们认为这是一种’传感器重新定位’范式,”作者们写道,,一种机制,其中受体在膜内的物理运动就是信号本身,而不是触发独立的信号级联反应。 从CRISPR到斑马鱼 Belliveau及其同事通过详尽的两阶段CRISPRi筛选确定了Galvanin。首先,他们在放置在定制电场装置中的人中性粒细胞样HL-60细胞中测试了18,901个基因,,基本上是整个基因组。二次筛选将候选基因缩小到1,070个特异性影响电趋性(但不影响非定向迁移)的基因。其中,111个基因是电场引导迁移唯一需要的。TMEM154是具有最强电场特异性表型的顶级跨膜命中基因。 该团队在四个物种中验证了这一发现:人中性粒细胞样细胞、小鼠T细胞、斑马鱼角质细胞(皮肤细胞)和狗源MDCK上皮细胞。在每种情况下,敲除Galvanin都会减少或消除定向电趋性,同时保持其他形式的迁移(包括趋化性)完整。 “这使他们能够将电场特异性基因与一般迁移机制区分开来,”德累斯顿工业大学的Michael Riedl和ISTA的Michael Sixt在论文附带的评论中写道。”在1,070个候选基因中,只有111个是电趋性特异性的,,一个非常精确的过滤器。” 最有力的证据来自功能获得实验:通常显示弱电趋性的MDCK上皮细胞,在被工程化表达Galvanin-GFP后,获得了向阴极定向迁移的强大能力。这种效应是剂量依赖性的,,更多的Galvanin意味着更强的偏向。 电荷即信息 为了确认电荷本身驱动这一机制,团队用合成的替代物替换了Galvanin的天然胞外域。一个超负电荷-42e构建体(带有额外负电荷的绿色荧光蛋白,通过柔性XTEN连接子连接)恢复了定向迁移。弱正电荷的+9e构建体则没有。结果明确无误:胞外域上的净负电荷对于Galvanin的重新定位既是必要的也是充分的。 生物物理测量将Galvanin的净电荷定为-15至-22e,扩散系数约为每秒0.53平方微米,,与驱动重新分布的电泳漂移一致。 为何重要 内源性电场遍布全身。当跨上皮电位被破坏时,伤口会产生50至500 mV/mm的电场,,与实验室实验中使用的300 mV/mm相当。最早到达伤口的中性粒细胞表达Galvanin,快速的一分钟重新定位时间与伤口诱导电场的时间尺度兼容。闭合伤口的皮肤细胞,,角质形成细胞,,也表达它。 这一发现的意义超越了伤口愈合。电场在胚胎发育过程中引导集体细胞迁移,,神经嵴细胞、肢芽形成和器官形态发生都涉及内源性生物电信号。在癌症中,肿瘤细胞已被证明在侵袭过程中跟随电场,而特异性分子传感器的鉴定为阻断转移提供了潜在的药物靶点。 “这是第一个被证明作为直接电场传感器用于单细胞迁移的分子受体,”Riedl和Sixt写道,称Galvanin是一个”细胞天线”,填补了对生物电理解的主要空白。 注意事项 Galvanin胞内域下游的确切信号通路仍然未知。论文暗示了与GIT1/2、α/β-PIX或磷酸肌醇信号传导(PI3K/PTEN)的关联,但结合伙伴尚未被鉴定。对于伤口愈合和癌症应用,Galvanin在复杂的体内环境,,电场与化学梯度、机械力和细胞间信号共存,,中的相关性仍有待证明。斑马鱼实验显示出减少但未消除的阴极偏向,表明某些细胞类型中可能存在一些冗余或替代感应机制。 未来展望 Theriot和Belliveau实验室目前正在探究不同细胞类型如何解读电信号,包括肿瘤微环境中的细胞。通过调节Galvanin的电荷来设计合成传感器的能力,,如-42e构建体所展示的,,提出了设计具有可编程电趋性反应的细胞的可能性,应用于免疫疗法(引导免疫细胞到肿瘤)和再生医学(引导修复细胞到伤口)。 经过130年,细胞生物学终于拥有了它的电觉。 来源: Belliveau NM, Footer MJ, Platenkamp A, Rodriguez C, Kim H, Prinz CK, van Loon AP, Lin Y, Eustis TE, Chan MM, […]

June 30, 2026 02:15 UTC
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