科学

现代物理学最基本的概念之一是自发对称性破缺。当系统经历相变进入有序状态时，它必须从无限多个等价可能性中看似随机地选择一个特定的构型。铁磁体选择磁化方向。晶体选择晶格的位置。而玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）——大量粒子占据同一量子态的物态——必须选择一个相位。 这个选择时刻，即从虚无中涌现出一个全局相位，是BEC理论的核心。它由弗里茨·伦敦于1938年预言，并自此成为凝聚态物理学的支柱。但它从未在时间域中被直接观测到。 现在，德国RPTU凯泽斯劳滕-兰道大学的物理学家们与科罗拉多大学科罗拉多斯普林斯分校的合作者一起，在毫米尺度的钇铁石榴石（YIG）晶体内部拍摄到了这一过程。他们的研究结果发表在《自然·物理学》上。 “我们首次能够直接测量磁子凝聚体中相干性的自发涌现，”该研究的第一作者马尔特·科斯特说。”我们可以证明凝聚体的相位与任何外部源无关，这证明了真正BEC的形成。” 磁子作为BEC平台 磁子是自旋波的量子准粒子，即材料中磁有序的集体激发。它们是玻色子，在适当条件下可以凝聚成BEC，就像原子可在激光冷却至纳开尔文温度的气体中凝聚一样。不同之处在于，磁子BEC在室温下并在固体晶体内部工作，使它们更易于实验研究。 研究人员使用了2.1微米厚的YIG薄膜，这是一种合成亚铁磁性石榴石，具有极低的磁阻尼——已知所有磁性材料中最低的。他们通过微带天线用7.8吉赫兹的1微秒微波脉冲泵浦薄膜，施加281毫特斯拉的磁场。在每个脉冲之后，薄膜中的磁子通过四磁子散射过程热化，当泵浦功率超过约21 dBm的阈值时，它们在磁子谱底部凝聚成相干态。 关键的创新在于检测方法：一个IQ混频器，可在单次测量中测量进动磁化的瞬时相位，无需跨周期平均。这保留了每个独立凝聚事件的相位信息。 相位的出现 三个观察结果证实了自发对称性破缺。第一，凝聚体的相位在1,000次独立实验运行中均匀分布在0到2π之间。泵浦相位是固定的，每次都相同，但磁子相位是随机的，证明它不是外部强加的。 第二，出现是突变的。在约21 dBm泵浦功率以下，没有相干性出现。超过此阈值，相干性指标急剧跃升至约0.9，这是经典的相变特征。 第三，一旦形成，凝聚体保持其相位直到磁子密度衰减至噪声基底以下。没有退相位现象；该状态在其整个寿命期间保持稳定。 “这是准粒子BEC中U(1)对称性破缺的确凿证据，”资深作者之一格奥尔格·冯·弗赖曼说。”相位不是由泵浦、几何形状或晶体决定的。它是每次重新自发选择的。” 为何重要 这项实验填补了BEC物理学中一个长期存在的空白。空间相位差已在干涉实验中被观察到，二阶相干性也已被间接测量。但是，从非相干态中涌现出全局相位的直接时间域观测此前在任何BEC系统中——无论是原子、激子-极化激元还是磁子——都未能实现。 该结果也验证了准粒子BEC尽管是非平衡耗散系统，却遵循与原子BEC相同的基本相干性物理规律。这具有实际意义：磁子BEC在室温下以微波频率工作，使它们成为基于相位的信息处理和磁子超流器件的潜在有用平台。 需要注意几个问题。磁子BEC是非平衡凝聚体，仅在连续泵浦下存在，这与平衡态原子BEC不同。测量是感应式的，不是对波函数的直接量子测量，天线作为空间滤波器对薄膜进行平均。尽管如此，观测结果是明确的：相位从虚无中涌现，由系统自身选择。 婷 翻译 Source: Koster, M., Schweizer, M.R., Noack, T. et al. “Emergence of phase coherence in a magnon Bose-Einstein condensate.” Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03373-6

几十年来，tau蛋白在阿尔茨海默病的故事中一直被描绘成反派角色。它形成该疾病的标志性神经原纤维缠结；其异常过度磷酸化是一个决定性的病理特征；而抗tau疗法是目前治疗痴呆症最积极追求的策略之一。但弗林德斯大学（澳大利亚阿德莱德）发表在《Nature Communications》上的一项新研究揭示，tau有着一个秘密角色——一个对健康记忆功能至关重要的角色。 这项由弗林德斯健康与医学研究所的Arne Ittner领导的研究表明，tau的一个精确、受控的化学修饰——在称为苏氨酸205（T205）的特定位点上的磷酸化——是小鼠形成长期记忆所必需的。如果没有它，记忆要么无法正确存储，要么无法自然回忆。 「Tau不仅仅是疾病中出现的问题蛋白，」Ittner说。「它在大脑如何编码信息方面发挥着基础性作用。这对抗tau疗法的发展具有直接影响，因为去除tau或阻断其功能可能损害正常认知。」 印迹组织者与噪音降低器 研究人员结合行为测试、基因操作、光遗传学和质谱分析，剖析了tau在记忆形成中的作用。他们采用了三种独立的记忆范式——线索恐惧条件反射、触摸屏配对辨别和莫里斯水迷宫——并追踪了从24小时到四个月不同时间点的记忆。 三种不同的功能显现出来。 首先，tau充当印迹细胞组织者。在记忆编码过程中，一个特定的神经元子集——印迹集合——被选中来存储痕迹。研究团队发现，由学习事件本身触发的tau在T205位点的磷酸化，是正确选择哪些神经元成为印迹一部分所必需的。没有它，印迹的定义就会很差。 其次，tau降低背景神经噪音。通过分析c-Fos表达（神经活动的标志物），研究人员发现，在缺乏tau或携带阻止T205磷酸化突变的小鼠中，附近的非印迹神经元在回忆期间不适当地放电。记忆信号被淹没在过度活动中，就像在拥挤的房间里进行的谈话。脑电图证实整体海马网络活动正常；缺陷是特定的局部失调，而非全局性过度活跃。 第三，tau将感官线索与印迹耦合。在tau缺陷小鼠中，直接光遗传学刺激印迹细胞——绕过自然感觉输入——成功检索了记忆，证明记忆痕迹仍然存在。问题在于访问：没有tau，自然线索无法触发回忆。「记忆还在那里，」Ittner解释说。「只是无法通过正常通道触及。」 一个微妙的开关 关键的修饰是T205位点的磷酸化。利用CRISPR基因编辑，研究团队创建了T205无法被磷酸化的小鼠（T205A敲入）。这些小鼠表现出与完全tau敲除相同的远程记忆损伤。质谱分析证实T205是记忆编码诱导的最丰富的磷酸化位点。另一组实验表明，p38γ——一种磷酸化T205的激酶——是负责的酶。 该研究还探讨了tau的健康功能与其病理作用之间的关系。当研究人员在印迹细胞中特异性表达一种疾病相关突变形式tau（P301S）时，它在编码期间存在时产生顺行性遗忘症（新记忆形成受损），在回忆期间存在时产生逆行性遗忘症（现有记忆丢失）。这为tau在组织印迹方面的生理作用与其在瓦解印迹方面的病理作用之间提供了机制性桥梁。 对药物开发者的警示 这些发现对开发抗tau疗法传递了直接的警示信息。包括tau降低反义寡核苷酸、靶向tau抗体和激酶抑制剂在内的几种方法，正在进行阿尔茨海默病的临床试验。如果tau对正常记忆功能至关重要，那么消耗它或阻断其磷酸化可能导致认知副作用。 「未来研究有望能够证实我们研究中在人类记忆中发展的概念，」作者写道。该研究完全在小鼠中进行，特定的磷酸化位点（T205）及其调节激酶（p38γ）已被确定为更精细治疗干预的潜在靶点——不是完全去除tau，而是只纠正病理修饰，同时保留其生理功能。 该研究由澳大利亚国家健康与医学研究委员会、澳大利亚研究委员会、BrightFocus基金会和澳大利亚痴呆症研究基金会资助。Ittner和合著者Lars Ittner是与靶向p38γ和Thr-205 tau相关的专利的发明人，这些专利已授权给Celosia Therapeutics。 婷 翻译 来源： Kosonen, R., Stefanoska, K., Lin, Y. 等。「Tau T205 phosphorylation modulates engram cell recruitment and remote memory in mice.」《Nature Communications》(2026). DOI：10.1038/s41467-026-73207-9

传统观点认为，人类大脑无法真正实现多任务处理。所谓的”同时做两件事”，实际上只是快速的任务切换——前额叶皮层一次只能有意识地处理一项高要求任务。这一限制被称为”前额瓶颈”，是人类认知的基本约束。 但乔治城大学发表在《Journal of Cognitive Neuroscience》上的一项新研究揭示，大脑可以学会摆脱这一瓶颈。通过充足的练习——数周内数万次试验——任务的神经回路可以从前额叶皮层重新定位到颞叶中的专门化区域，从而解放前额叶皮层同时处理其他任务。 “我们的研究表明，经验可以重塑大脑以绕过那个前额瓶颈，”资深作者、乔治城大学医学院神经科学教授马克西米利安·里森胡贝尔说。”前额叶皮层随后保持自由，可用于你想做的任何其他事情，从而增加你的能力。” 三万次训练试验 这项由帕特里克·H·考克斯（现就职于里海大学）领导的研究采用了密集的纵向设计。31名参与者接受了5至10周的智能手机应用训练，将经过形态处理的灰度汽车图像分类为两个任意类别——”SOVOR”或”ZUPUD”——这是一项微妙的视觉辨别任务，要求他们识别每张图像位于50%形态边界的哪一侧。训练通过难度递增的级别推进，参与者必须达到至少90%的准确率才能晋级。 完整的训练方案涉及超过30,000次试验。14名参与者完成了所有阶段，其中11人（8名女性，平均年龄23.4岁）提供了可用的神经影像数据。每名参与者在两个时间点接受了功能性磁共振成像和脑电图扫描：一次在初始学习后（约6,000次试验，持续1至2周），另一次在密集训练后（完整的30,000多次试验，持续5至10周）。 从前额控制到自动感知 在第一次扫描阶段，初始学习后，分类任务强烈激活了前额叶皮层——这是受控的、费力处理的经典特征。腹侧枕颞皮层（vOTC）是一个专门化于视觉物体识别的区域，它对图像的物理形状有反应，但对类别归属没有选择性。 经过密集训练后，情况发生了巨大变化。vOTC中出现了此前不存在的类别选择性反应：该区域现在信号表明图像是”SOVOR”还是”ZUPUD”，而不仅仅是它的外观。功能连接性发生了转移：vOTC与前额叶皮层的耦合减少，与运动输出区域的耦合增加。 分类的神经位点已从受控的、依赖于前额叶的回路转移到一条从视觉系统直接通向运动输出的流线型感知-行动环路，完全绕过了前额瓶颈。 “这不仅仅是速度提升，”里森胡贝尔解释道。”这是神经架构的真正改变。” 真正的多任务处理，而非快速切换 为了测试这种神经转变是否真正实现了并行处理，研究人员让参与者接受了一项双任务测试：他们执行汽车分类任务，同时进行第二项无关任务。关键发现是一个相关性：汽车任务从前额叶皮层卸载得越多——以vOTC-前额叶连接性的下降来衡量——参与者在第二项任务上的表现就越好。 这一相关性是真正并行处理的标志。如果参与者只是在任务之间快速切换，就不会存在这样的相关性。相反，这两个任务同时在不同的神经回路上运行。 作者们谨慎地指出了这一效应的边界。共享相同感觉模态的任务——例如开车时发短信，两者都消耗视觉资源——无法并行化，因为它们竞争相同的输入通道。只有那些可以通过完全独立的神经回路路由的任务才能并行运行。 对专长、习惯和安全的影响 这项研究有助于解释专家——几秒钟内发现肿瘤的放射科医生、一眼识别物种的观鸟者、几乎瞬间评估局面的国际象棋大师——如何能够以最小的有意识努力做出快速、准确的分类。大脑已将技能卸载到自动运行的专门化颞叶皮层回路，使前额叶皮层可用于其他需求。 它还揭示了为什么深度学习到的习惯——包括强迫行为——如此抗拒有意识的控制。一旦行为被编码到颞叶皮层回路中，推理和意志力（前额叶功能）对其的访问就非常有限。”想点别的”策略之所以失败，正是因为该习惯由不响应前额叶皮层的大脑区域执行。 该研究的局限性包括最终样本量较小（11名参与者）以及密集纵向研究中典型的高流失率。任务是人为的——带有任意类别标签的形态处理汽车图像——研究结果在多大程度上可推广到现实世界的专长仍有待检验。作者们将触发从前额叶到颞叶皮层重新定位的细胞和分子信号确定为下一个主要研究问题。 婷 翻译 Source: Cox, P.H., Scholl, C.A., Laws, M.L., Jaimes, N.E., Jiang, X. & Riesenhuber, M. “Extensive Experience Remodels Neural Task Circuitry to Escape the Frontal Bottleneck and Increase Automaticity of Categorization.” Journal […]

朊病毒病是医学上最具破坏性和最难治的疾病之一。散发性克雅氏病（sCJD）是最常见的人类朊病毒疾病，从首发症状到死亡的中位时间仅为四到六个月。目前尚无治疗方法。根本问题不在于缺乏候选药物，而在于缺乏测试工具：人类朊病毒无法在分裂细胞培养物中增殖，研究人员只能依赖缓慢、昂贵的小鼠生物测定，需要数月甚至数年才能得出结果。 这一障碍现已突破。英国医学研究理事会朊病毒组（伦敦大学学院）的一个团队开发了一种可扩展的分裂细胞系，称为EKV细胞，能够稳健地增殖感染性sCJD朊病毒，并以与金标准小鼠测定相当的灵敏度进行定量。该研究成果于6月30日发表在《PNAS》上。 “这是我们一直等待的工具，”该研究的第一作者、UCL的MRC临床研究培训研究员Akin Nihat说。”我们首次拥有了一种可再生的高通量平台，用于理解人类朊病毒的传播和筛选药物。” EKV突破 关键的进展在于EKV细胞系本身。此前在分裂细胞中增殖人类朊病毒的尝试均告失败，因为细胞要么无法维持朊病毒复制，要么随着时间的推移失去朊病毒株的特征性特性。EKV细胞由该团队从表达人类朊病毒蛋白（PrP）的人源化小鼠细胞系衍生而来，被证明能够无限期地增殖sCJD朊病毒，同时保持核心的毒株特异性特征，包括正确的糖型比例和疾病相关PrPSc的构象特性。 研究人员证明，在EKV细胞中产生的朊病毒是真正的感染因子。将细胞裂解物注射到人源化转基因小鼠中，会导致致命的神经退行性疾病，其在临床和神经病理学上与接种sCJD感染的人类脑组织引起的疾病无法区分。毒株特异性特征得以保留。 “这些细胞复制了真正的人类朊病毒感染性，”作者写道。”这不仅仅是蛋白质，而是整个感染因子。” 人类朊病毒测定 基于EKV平台，该团队开发了人类朊病毒测定（HPA），一种基于细胞的定量感染性测定。HPA将实验时间从数年缩短至数周，同时与之前的金标准终点滴定小鼠生物测定灵敏度相当。 这种加速对药物发现具有直接影响。此前，筛选一种化合物的抗朊病毒活性需要注射数十只小鼠，并等待长达一年时间让疾病发展，如果它确实发展的话。低通量使得筛选大型化合物库或系统优化先导化合物变得不切实际。HPA改变了这一格局：一名研究人员现在可以在数周内使用标准细胞培养板测试数百种化合物。 为了验证该平台在药物发现中的有效性，团队证明，使用抗朊病毒蛋白抗体（由UCL衍生公司D-Gen Ltd.提供的ICSM35）可以治愈EKV细胞中已建立的sCJD感染。这表明该系统能够区分有效化合物和无效化合物，这是任何筛选平台的先决条件。 通往治疗的桥梁 这项工作的更广泛意义在于其弥合基础朊病毒生物学与治疗开发之间关键差距的潜力。人类朊病毒疾病是由正常朊病毒蛋白（PrPC）错误折叠成病理形式（PrPSc）引起的，后者招募并转化额外的PrPC分子，像链式反应一样传播。任何有效的治疗都必须阻止这种转化或清除现有的PrPSc。如果没有可扩展的细胞模型，测试一种化合物是否对人类朊病毒实现其中任何一个目标，基本上是不可能的。 “存在着巨大的未满足需求，”通讯作者Parmjit S. Jat说。”药物发现一直依赖于替代工具或长期的动物试验，产生的候选药物在临床试验中失败。这个平台直接解决了这一问题。” 该团队向研究界提供了所有细胞系和方案。该研究由英国医学研究理事会和国家健康研究院UCLH生物医学研究中心资助。 包括D-Gen Ltd.（提供验证实验中使用的抗体）董事John Collinge在内的几位资深作者，在该技术的商业化中拥有竞争性经济利益，如论文中所披露。下一个关键步骤将是证明HPA能够识别不仅在细胞中活跃，而且在活体动物中，并最终在患者中有效的化合物。 来源： Nihat, A., Arora, P., Schmidt, C. et al. “A scalable, dividing cell model for the robust propagation and quantification of human sporadic Creutzfeldt–Jakob disease prions.” PNAS 123(27), e2600341123 (2026). DOI: 10.1073/pnas.2600341123 婷 […]

压力会在触发事件结束后长期存在。经历过创伤事件的人可能会继续回避某些地方、某些情境，这种持续的内在状态会在数天、数周甚至更长时间内影响其行为。生物学家早就知道这种现象并非人类独有，但其背后的机制却一直令人沮丧地难以捉摸。 一项由香港科技大学（HKUST）、东北大学和东京都医学综合研究所的研究人员发表在《PNAS》上的新研究，确定了产生这种持续性压力诱导内在状态的神经和分子机制——在果蝇中。 这一发现是理解焦虑和恐惧状态基础生物学的重要一步。 果蝇表现出的现象 由香港科技大学的Yukinori Hirano领导的研究团队设计了一个简单而巧妙的行为实验。果蝇被放置在一个双臂迷宫中：一个臂宽4毫米，另一个仅宽2毫米，两者都仅略宽于雄性果蝇的身体。未经处理的果蝇对两臂的探索程度相同。但在进入迷宫前接受了5分钟脉冲电击（60伏特，1.5秒通电，3.5秒断电）的果蝇明显回避窄臂，在较宽空间中停留的时间显著更长。 研究人员称之为”类幽闭恐惧行为”（CLB），而且它具有显著的持续性：一次5分钟的电击就产生了持续长达7天的回避行为。个体果蝇在不同时间点表现出一致的回避水平，表明这是一种内在状态的稳定改变，而非简单的习惯化。 重要的是，这种行为并非经典的联想记忆。携带阻断厌恶记忆形成突变（dumb²突变，该突变使蘑菇体中的多巴胺受体功能失效，而蘑菇体是昆虫大脑的联想学习中枢）的果蝇表现出正常的CLB。这种分离是论文的核心发现：泛化的、持续的压力诱导状态在生物学上与线索特异性恐惧记忆是不同的。 这种效应也并非电击所特有。热击（40摄氏度，持续10分钟）也能产生同样的行为。但其他压力源——振动和束缚——则没有效果，表明内在状态机制是由某些特定类型的强烈刺激选择性激活的。 两条通路，一个内在状态 研究人员将这一现象追溯到两条独立的分子通路，每条通路本身都足以产生CLB。 第一条通路涉及一种名为allatostatin-A（AstA）的神经肽，它是哺乳动物神经肽甘丙肽在果蝇中的类似物，后者已被发现与焦虑和压力反应有关。利用遗传工具，研究团队确定了果蝇大脑食管下区的一对AstA产生神经元，它们在电击期间被激活。沉默这些神经元——无论是永久性地还是仅在电击期间——都阻止了CLB的发展。在电击后敲低AstA受体（AstA-R1）也能抑制该行为，表明该受体不仅对内在状态的诱导是必需的，对其随时间的维持也是必需的。 第二条通路令人惊讶：它通过血脑屏障中的免疫信号发挥作用。对单个果蝇头部进行的转录组分析显示，参与Toll先天免疫通路（相当于哺乳动物的TLR2/4信号）的基因在神经周胶质细胞（昆虫血脑屏障的最外层）中表达上调。即使没有压力暴露，在这些屏障细胞中遗传学激活Toll信号也足以触发CLB。这表明血脑屏障不仅仅是一个被动过滤器，而是行为状态形成的积极参与者。 “我们确定了至少两条独立的分子途径能够产生相同的类恐惧内在状态，”Hirano说。”这可能有助于解释为什么焦虑症如此异质化，以及为什么不同的患者对不同的治疗有反应。” 对焦虑研究的意义 这些发现与越来越多将血脑屏障功能障碍和神经炎症与人类压力、焦虑和创伤后应激障碍联系起来的文献相呼应。AstA-甘丙肽的联系尤其引人注目：甘丙肽已被作为抗焦虑药物的潜在靶点进行研究，而本研究发现受体不仅对状态诱导是必需的，对其维持也是必需的，这表明在创伤事件后阻断甘丙肽信号可能潜在地阻止持续性恐惧状态的发展。 “恐惧记忆和焦虑状态之间存在概念上的差距，”Hirano说。”我们的工作为这一区别提供了生物学基础。” 有几个注意事项。在果蝇中观察到的”幽闭恐惧症”是一种类比——昆虫缺乏杏仁核、屏状核以及与人类焦虑相关的其他脑结构。行为读数只是对更宽臂的简单偏好，而果蝇是否经历任何类似于人类主观恐惧的体验则无法确定。仅测试了雄性果蝇，性别差异尚未探索。从果蝇胶质细胞到哺乳动物血脑屏障——涉及不同的细胞类型（内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞终足）——的转化差距是显著的。 尽管如此，这项研究详细描述了短暂的应激源如何产生持久的、泛化的行为改变，并为理解和治疗焦虑开辟了新策略。研究人员已将其转录组数据存入Gene Expression Omnibus（登录号GSE294159），并将所有果蝇品系提供给进一步研究使用。 来源： Alia, A.G., Hu, X., Gu, Y. et al. “Neuropeptide signaling and the blood–brain barrier generate a persistent stress-induced internal state in Drosophila.” PNAS 123(27), e2517987123 (2026). DOI: 10.1073/pnas.2517987123 婷 翻译

PARP抑制剂（如奥拉帕利）是过去十年中最重要的一类抗癌药物，但它们有一个内在局限性：它们只在已经存在DNA修复缺陷的肿瘤中效果良好——最著名的是BRCA突变。对于大多数”同源重组功能完整”的癌症——约90%的乳腺癌和80%的卵巢癌——PARP抑制剂几乎没有益处。 达特茅斯癌症中心的研究人员在《癌症免疫治疗杂志》上发表的一项研究现在揭示了一种绕过这一局限性的潜在方法：替米沙坦，一种廉价且广泛使用的降压药，通过激活先天免疫系统，显著增强奥拉帕利的疗效——即使在BRCA阴性的肿瘤中也是如此。 “在临床前模型中，替米沙坦和奥拉帕利的联合使用能有效控制肿瘤生长，而任何一种药物单独使用效果甚微，”资深作者、达特茅斯盖塞尔医学院医学教授Tyler J. Curiel说。”而且它的作用机制与传统PARP抑制剂方法完全不同。” 多管齐下的机制 替米沙坦属于血管紧张素II受体阻滞剂（ARB）类降压药，但研究表明其增敏抗癌作用并非该类药物的共同特性。在测试的六种ARB中，只有替米沙坦能够消耗肿瘤PD-L1并与奥拉帕利在细胞系中产生协同作用。 该机制涉及多个层面。在细胞水平上，替米沙坦和奥拉帕利联合使用可大幅增加DNA损伤——以γH2AX（双链断裂标志物）来衡量——而不会在正常细胞中诱导类似损伤。这种损伤并非通过损害肿瘤的DNA修复途径（如传统PARP抑制剂增敏策略那样）引起，而是通过一条完全不同的途径：泄漏到细胞质中的DNA片段激活cGAS-STING通路——细胞质DNA的中央传感器。这触发了I型干扰素（协调免疫反应的信号分子）的产生。 在小鼠模型中，这种干扰素应答对于联合用药的抗肿瘤效果至关重要。当研究人员用抗体阻断I型干扰素信号传导或使用缺乏干扰素受体的小鼠时，联合疗法便失去了效果。 第三个层面涉及PD-L1，这是许多癌症用来逃避T细胞攻击的免疫检查点蛋白。替米沙坦能消耗肿瘤细胞中的PD-L1，但达特茅斯团队表明这对协同作用并非必需——联合疗法在PD-L1缺陷细胞中同样有效。联合用药中观察到的PD-L1升高实际上是干扰素应答的结果，而非该效应的驱动因素。 BRCA阴性肿瘤也有反应 关键的转化研究发现是，这种协同作用在没有BRCA突变或其他同源重组缺陷的肿瘤中同样有效。研究人员在多种细胞系——卵巢癌、结直肠癌、三阴性乳腺癌、膀胱癌——以及小鼠肿瘤模型中进行了测试。在每种情况下，替米沙坦和奥拉帕利的联合使用在控制肿瘤生长方面显著优于任何一种药物单独使用。 “这可以将PARP抑制剂的适用范围扩大到更广泛的患者群体，”该研究的第一作者Clare E. Murray说，她在UT Health San Antonio生物医学科学研究生院攻读博士学位期间进行了这项工作。 由Curiel领导的两项临床试验已在达特茅斯·希区柯克医学中心进行。一项1期试验（NCT06168487）正在测试替米沙坦联合奥拉帕利及其他标准治疗药物对转移性去势抵抗性前列腺癌男性患者的效果；第一名参与者显示出研究者所说的”超常反应”。一项2期试验（NCT06815497）正在测试替米沙坦联合化疗对铂类耐药卵巢癌女性患者的效果。 这两项试验都是早期、单中心、开放标签的研究——常规的注意事项适用。临床前研究完全在细胞系和小鼠模型中进行，替米沙坦的非ARB部分（负责协同作用的分子部分）的精确分子靶点尚未确定。研究人员指出，他们”并未排除观察到的效应存在其他机制”。 尽管如此，替米沙坦在药物再利用方面的优势是明确的：它已获得美国食品药品监督管理局批准，可作为仿制药使用，即使在血压正常的人群中也是安全的，并且作为每日一次的药片服用。如果临床试验证实临床前发现，该联合疗法可能比新药更快地惠及患者。 婷 翻译 来源： Murray, C.E., Ontiveros, C.O., Wentworth, J. 等。”Telmisartan increases olaparib efficacy in homologous recombination proficient tumors by augmenting type I interferon production.”《癌症免疫治疗杂志》14(3), e012426 (2026). DOI：10.1136/jitc-2025-012426

溶酶体贮积症 (LSD) 是一组 50 多种遗传性疾病，每种疾病都是由细胞垃圾处理系统的缺陷引起的。溶酶体是负责分解脂肪、糖和蛋白质的细胞器，它无法清除某些分子，这些分子会累积到有毒水平。大多数LSD都会影响大脑，但每种基因缺陷如何导致神经元功能障碍一直很难研究：每种突变都很罕见，并且为每个突变生成模型都需要耗时的基因工程。 哈佛医学院 J. Wade Harper 领导的团队消除了这一瓶颈。研究人员建立了一个由 23 个人类胚胎干细胞系组成的文库，每个细胞系都具有不同 LSD 基因的纯合敲除，研究人员将它们分化为皮质样神经元和多巴胺能样神经元，并分析了它们的蛋白质组（每系大约 10,000 个蛋白质），以绘制每个缺陷的下游后果。该作品于 7 月 1 日发表在 PNAS 上。 “这是一个强大的社区资源，”该研究的共同第一作者菲利克斯·克劳斯（Felix Kraus）说。 “我们第一次可以在同一实验系统中直接比较许多不同溶酶体缺陷的分子后果。” 系统化方法 研究中针对的 23 个基因包括最常见的鞘脂沉积症 — GBA1（戈谢病）、ASAH1（法伯病）、HEXA（Tay-Sachs）、SMPD1（尼曼-匹克 A 型和 B 型） — 以及负责神经元蜡质脂褐质沉积症（Batten 病家族）的 12 个基因，以及其他基因，包括 NPC1、NPC2 和MCOLN1（粘脂沉积症 IV 型）。所有这些都是在相同的 H9 胚胎干细胞背景下创建的，具有可诱导的基因开关，可快速转化为神经元。 该团队使用了两种分化方案：一种产生皮质样神经元（iN 细胞），另一种产生中脑多巴胺能样神经元（iDA 细胞）。后者尤其重要，因为导致戈谢病的基因 GBA1 的突变是帕金森病已知最强的遗传风险因素，帕金森病选择性地杀死多巴胺能神经元。 研究人员使用高分辨率质谱法，在多个时间点（分化第 30 天、50 天和 […]

全球咖啡产业是一个规模达2000亿美元、支撑着1.25亿人生计的企业，却建立在极其脆弱的基础之上。每年消费的约1000万吨咖啡豆几乎全部来自仅有的两个物种：阿拉比卡种（Coffea arabica），约占全球贸易量的60%；以及罗布斯塔种（Coffea canephora），构成其余的大部分。两者都对气候变化极其敏感，科学家警告说，如果不采取协同努力来实现多样化和适应性调整，每日一杯咖啡的仪式可能沦为越来越多人负担不起的奢侈品。 「情况十分危急，」埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴大学的植物遗传学家卡萨洪·特斯法耶表示。「咖啡正受到气候变化的严重威胁。」 这些威胁已有充分记录。阿拉比卡种是一种四倍体物种，约5万年前由另外两个物种自发杂交形成，当温度仅比其最佳范围18至21摄氏度（华氏64至70度）高出几度时，就会受损或死亡。罗布斯塔种虽然以耐性著称，但需要大量水分，且当其最佳范围16.2至24.1摄氏度（华氏61至75度）以上每升高1摄氏度（1.8华氏度），产量就会下降约14%。 2022年发表在《Nature Food》上的一项由南昆士兰大学的贾罗德·凯斯领导的重要研究指出，蒸气压亏缺（VPD），即大气从植物中抽取水分的能力，是阿拉比卡种生产力下降的关键驱动因素。一旦VPD超过0.82千帕，产量就会迅速下降。在升温2.9摄氏度（5.2华氏度）的情况下，生产全球90%阿拉比卡咖啡供应的国家很可能超过这一阈值。一些主要生产国，肯尼亚、墨西哥、坦桑尼亚，已经跨过了这条线。 超越我们所知的咖啡豆 面对这些预测，研究界分化为两大战略。一方由埃塞俄比亚机构主导，认为阿拉比卡种活体收藏中已经保存的遗传多样性，埃塞俄比亚生物多样性研究所和埃塞俄比亚农业研究所持有的1.2万多株植物，可能足以培育耐热耐旱品种。「我相信我们有足够的基因库来应对气候变化，」特斯法耶说。 另一方由伦敦邱园皇家植物园咖啡研究负责人亚伦·P·戴维斯带头，认为解决方案应完全超越阿拉比卡和罗布斯塔种。在已知的134种野生咖啡物种中，有几种对高温、干旱和病害具有显著的适应力。戴维斯参与描述了已知咖啡物种中约三分之一的物种，他特别推崇两种：Coffea liberica（利比里亚种）和Coffea excelsa（艾克塞萨种）。 2026年5月，戴维斯及其同事在《Scientific Reports》上发表了一项基因组分析，正式描述了两者之间自然产生的杂交种，命名为Coffea × libex（乘号表示种间杂交）。该杂交种发现于马来西亚婆罗洲的砂拉越，遍布东南亚、印度、中美洲和非洲。利贝克斯兼具双亲的最佳特性：来自艾克塞萨的耐热和耐旱性，来自利比里亚的病害抗性（包括对咖啡叶锈病的抗性），以及中等大小的种子和更薄的内果皮，简化了采后加工。 也许最重要的是，专业品鉴师在盲测中经常无法区分利贝克斯和阿拉比卡。当《Nature》记者达维德·卡斯特尔韦基访问邱园的品鉴室时，他发现利贝克斯的亲本之一艾克塞萨在他的未经训练的味觉中「与精品阿拉比卡无法区分」，并描述其带有果味和杏仁味。利贝克斯本身也与阿拉比卡相似。 「潜力巨大，」戴维斯说。「这些适应力强的植物可以轻松满足习惯了阿拉比卡的消费者。」 解决方案组合 除了替代物种，研究人员还在追求多种方法。利用阿拉比卡深层基因库的育种计划正在埃塞俄比亚进行。气候模型表明，一些阿拉比卡种植可能会向高海拔地区转移，尽管这对无法轻易搬迁的小农户来说是一个重大挑战。甚至研磨的物理学也在被探索：研究人员已经证明，在咖啡豆冷却时研磨会产生更小、更均匀的颗粒，而2024年《iScience》论文中描述的研磨过程中受控摩擦起电可以改善萃取化学并减少浪费。 然而，重大障碍依然存在。利贝克斯杂交种虽然前景广阔，但尚未成为规模化的商业解决方案。挑战包括砂拉越的炭疽病、炎热潮湿条件下发酵控制的困难、种植群体的老化和婆罗洲内陆地区土著农业社区的衰退。品鉴测试虽然令人鼓舞，但尚未作为正式的感官试验经过同行评审和完整统计分析。而将整个咖啡种植区域过渡到新物种的社会经济维度也十分艰巨。 尽管如此，赌注不可能更高了。随着全球咖啡需求持续上升，缓解气候变化最坏影响的窗口正在缩小，问题不是咖啡产业是否会转型，而是能否足够快地转型。正如凯斯的VPD研究所揭示的，利润空间极其微薄。供应全球90%阿拉比卡咖啡的国家已经接近其咖啡变得不可持续的阈值。 关于什么将取代晨间阿拉比卡卡布奇诺的问题，答案很可能是一种非常相似的东西，但来自大多数咖啡饮用者从未听说过的植物。 婷 翻译 来源： Castelvecchi, D.「Coffee is under threat: how scientists are fighting to save it from extinction.」《Nature》655, 287–288 (2026). DOI：10.1038/d41586-026-01965-z

2012年，诺贝尔奖得主弗兰克·威尔切克提出了一个激进的想法：一种不仅在空间中重复、而且在时间中也重复的晶体，一种自发产生周期性运动的物质相，就像一个永不停止的钟摆，无需周期性推动。这一想法受到了激烈的理论审视，多年来，威尔切克的”时间晶体”似乎可能在热平衡下不可能存在。但自2017年以来的一系列卓越实验证明了相反的情况，首先是在 trapped ions 中的离散时间晶体，随后是在原子-腔系统中的连续时间晶体。 现在，上海交通大学的研究人员迈出了下一步：他们构建了一个肉眼可见的宏观经典时空晶体，并首次观察了它的融化过程。 这项实验发表在PNAS上，由Matteo Baggioli和张洁领导，涉及大约10,000个3D打印的圆盘形粒子，每个粒子相当于一枚大硬币的大小（直径8.8毫米），放置在一个约50厘米（20英寸）宽的振动铝板上。每个粒子有六个交替倾斜的支腿（就像一个小转子）和一个用于跟踪方向的标记点。当板以100 Hz（约为地球重力3倍的加速度）振动时，倾斜支腿与板之间的碰撞产生主动力，使粒子开始运动。 在高密度下，非凡的事情发生了：所有10,000个粒子自发同步成一个单一的、连贯的刚体旋转，周期约为4.7至5.5小时，比100 Hz驱动慢了大约六个数量级。该系统自发地打破了连续时间平移对称性：它选择了自己的节奏。傅里叶谱显示在约5.5×10⁻⁵ Hz处有一个尖锐的峰值，确认了真正的时间周期性秩序。这种旋转持续近一整天（仅受设备限制），并能承受强烈的声学噪声注入。在七个较小副本的对照实验中，起始时间和旋转方向是随机的，证实了有序化的自发性质。 三阶段瓦解过程 论文的核心见解来自于研究人员降低粒子密度时发生的情况。通过从板上缓慢移除粒子（降低填充率），他们观察到时空晶体通过三个不同阶段融化，这是任何时空晶体系统中从未观察到的进展。 在第一阶段，填充率约为0.734时，系统进入研究人员称之为”T-共存”的状态。时间（时间晶体）秩序开始瓦解：板的一些区域继续连贯旋转，而其他区域变得时间无序。与此同时，空间晶格已经从一个晶体融化成六角相，这是一种具有准长程取向序但只有弱平移序的状态，是Kosterlitz、Thouless、Halperin、Nelson和Young的经典二维融化理论中常见的中介状态。 在第二阶段，填充率约为0.709时，时间秩序完全丧失；不再有连贯的旋转。此时空间秩序开始自身的崩溃，进入团队称之为”S-共存”的状态：六角域和流体域在板上共存。 在第三阶段，填充率低于0.687时，所有空间秩序消失，系统变成进行随机布朗运动的各向同性流体粒子。 “最惊人的发现是空间秩序和时间秩序解耦，它们通过完全不同的机制融化，”共同第一作者刘国庆说。”时间秩序是通过多体相互作用减弱时方向持久性的丧失而被破坏的，而空间秩序则经历了经典的KTHNY缺陷介导融化场景。” 为何重要 该实验提供了时空晶体的第一个完整实验相图。先前的工作集中在实现这些奇特的物质状态上；没有人系统地研究过它们如何崩溃。 空间和时间对称性破缺的解耦是一个基本的物理洞察。这表明，时空晶体尽管有其名称，但并不是一个秩序共同维持或崩溃的统一对象。空间和时间中的两种周期性由不同的物理机制支撑，可以独立地被破坏。 “这是一个经典系统，而不是量子系统，”Baggioli指出。”但对称性破缺的原理是普遍的。我们能够在一个使用3D打印部件的桌面实验中观察到这些效应，这非常了不起。” 这项工作还开辟了一个新方向：研究广为人知的空间相的时间类比。例如，六角相有一个时间对应物，”时间六角相”，可能在T-共存区域中可观测到。时空晶体的相图概念现在是一个具体的实验追求，而非理论抽象。 有几个注意事项值得指出。系统中的旋转始终是逆时针的，这是一个小实验缺陷的产物，而不是真正的自发手性破缺。该系统是一个经典的、驱动的、非平衡稳态，并非威尔切克最初设想的那种量子时间晶体。具体的融化场景可能取决于颗粒系统耗散和驱动机制的细节。 尽管如此，该实验证明了一个经典的时空晶体可以被构建、观察和系统地拆解，这是威尔切克14年前首次提出这一概念时看起来像科幻小说般的壮举。 来源： Liu, G., Bai, J., Baggioli, M. & Zhang, J. “Three-stage melting of a macroscopic continuous spacetime crystal.” PNAS 123(27), e2613063123 (2026). DOI：10.1073/pnas.2613063123 婷 翻译

计算科学最深远的抱负之一，是观察复杂系统——湍流流体、化学反应、生态系统——并提取支配其行为的数学规则。这就是”方程发现”或”符号回归”，几十年来人们一直在追求这个目标。挑战在于，现实世界的数据嘈杂、多尺度且不完整。SINDy（非线性动力学稀疏辨识）等经典方法即使在适度噪声存在的情况下也会失效。神经网络方法虽然稳健，但会产生黑箱：它们可以预测但无法解释。 中国科学院沈阳自动化研究所的一个团队现在开发了一个结合两者优点的框架。该框架名为PK-MCL（物理-Koopman多尺度对比学习），可以从受高达10%噪声污染的数据中提取干净、物理可解释的控制方程，包括缺失的空间区域和时间间隙。该成果于7月13日发表在《自然·通讯》上。 “我们的框架将问题从静态曲线拟合转向受约束的动态推理，”通讯作者周晓峰表示。”恢复的方程不仅要拟合训练数据，还要在长时间范围内产生稳定、有物理意义的预测。” 三个模块 PK-MCL集成了三个组件。第一个是多尺度Koopman神经算子，它使用傅里叶变换将输入场分解为不同的频带，本质上分离了快速和慢速动力学，并在学习的潜在空间中线性演化每个频带。这种频谱分解对于不同物理过程在不同时间尺度上运行的系统至关重要，例如嵌入流动流体中的化学反应。 第二个组件是物理引导的稀疏投影，它约束输出方程由预先指定的库中的少量物理有意义的项组成，这些项包括多项式、空间导数和其他可解释的构建模块。这直接嵌入到训练过程中，而不是作为事后修正应用，因此神经网络从一开始就被明确引导向识别紧凑方程。 第三个组件是多视图一致性正则化，借鉴自自监督学习（BYOL架构），它迫使模型在输入的不同扰动（掩码、噪声注入、时间丢弃）下产生不变表示。这极大地提高了鲁棒性。 这三个组件通过一个平衡预测精度、方程稀疏性和表示一致性的单一损失函数进行联合训练。 基准测试 研究人员在一系列标准系统上测试了PK-MCL：Burgers方程（非线性对流扩散模型）、二维FitzHugh-Nagumo反应扩散系统和二维Navier-Stokes涡度方程。在所有情况下，PK-MCL都能以高保真度恢复正确的控制方程，即使在10%测量噪声下也是如此，而经典SINDy及其变体在相同条件下完全失效。 该框架还展示了稳定的长期预测能力，在数百个时间步长上保持精度，并推广到未见过的初始条件和运行状态。在Navier-Stokes基准测试中，它保留了基线方法未能捕捉到的大尺度涡旋结构和能量级联。 除了合成基准测试，团队还在来自工业研磨和分级回路的真实传感器数据上验证了PK-MCL，这是一个具有八个测量变量、传感器噪声和缺失样本的矿物处理系统。该框架提取了变量之间物理有意义的关系，这些关系与已知的工厂行为相匹配。 可解释性的原因 与标准神经网络不同，PK-MCL输出一组稀疏系数，这些系数直接映射到可解释的数学项：对流、扩散、反应速率。用户不仅仅得到预测，他们得到的是一个方程。频谱分解揭示了哪些频带支配哪些现象，提供了额外的物理洞察。 有几个注意事项。该方法需要一个预先指定的候选项库；如果真实控制方程使用了库中没有的函数，恢复将失败。基准测试仅限于一维和二维系统；三维问题在计算上要求很高。该框架尚未在具有不连续性或随机噪声的系统上进行测试。该论文作为预印本发表，尚未经过最终编校。 尽管如此，PK-MCL向自动化科学发现的目标迈出了重要一步：将原始数据输入机器，并得到简洁、人类可读的方程，从而增进对基础物理学的理解。从气候科学到系统生物学再到工程学，这种能力可能改变模型的构建方式。 婷 翻译 Source: Jia, D., Li, S., Zuo, X. et al. “From data chaos to physically interpretable deterministic mapping.” Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75164-9