猪肾首次成功移植到活人体内；婴儿为何比青少年更好闻丨科技周览_风闻
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整理 | 周舒义、望乡
π精确到小数点后105万亿位，打破世界纪录
3月14日，总部位于美国加州的计算机存储公司Solidigm发布声明称，已将圆周率π计算到小数点后105万亿位，打破此前100万亿位的世界纪录。本次计算历时75天，占用近100万GB存储空间，需要的计算能力与数十万部智能手机相当。
2021年，瑞士科学家利用超级计算机历时108天，计算出小数点后62.8万亿位数。2022年，谷歌公司将圆周率计算到小数点后100万亿位，创下当时的世界纪录。2023年4月，Solidigm公司追平了这一纪录。人脑背诵圆周率的最高纪录是7万位，由印度韦洛尔科技大学的Rajveer Meena于2015年3月21日创下。
有趣（但没什么用）的知识：如果将此次的计算结果用10号字体打印成一行，这行数字大约长达37亿公里，可以从地球一直延伸到天王星和海王星之间。此外，圆周率的第105万亿位数是6。
来源：https://news.solidigm.com/en-WW/235709-another-serving-of-pi-solidigm-ssds-help-calculate-new-world-record
婴儿为何比青少年更好闻
3月22日发表于Communications Chemistry的一项小型研究描述了婴儿和青少年体味化学组成的差异，给出了婴儿通常比青少年更好闻的化学解释。研究人员比较了18名婴儿（0-3岁）和18名青少年（14-18岁）混合体味样本的化学成分。样本来自缝在衣物腋下的棉垫，受试者穿着这些衣物过了一夜。参与者在研究前48小时里避免食用味道强烈的食物和使用芳香产品及清洁剂。
研究发现，虽然两组体味的化学组成相似，但从青少年那里收集的样品中含有更多的羧酸3-甲基丁酸、2-甲基庚酸、辛酸、4-乙基辛酸、月桂酸和肉豆蔻酸，以及百秋李醇和一种未知气味。他们将羧酸的气味描述为“乳酪味”，“果味和干李子味”，“霉味、芫荽味和油脂味”、“山羊味”、“蜡味和肥皂味”，以及“泥土味、青草味和青椒味”，而那种未知气味则有“檀香和香氛”的味道，百秋李醇则有“泥土”味。
研究还识别出仅存于青少年的样本中的两种甾体化合物雄烯酮（5α-androst-16-en-3-one和5α-androst-16-en-3α-ol），据称这两种物质分别有“汗液、尿液和麝香”的气味，以及“檀香和麝香味”。此外，α-异甲基紫罗兰酮在婴儿组样本中的水平较青少年组更高，有一种“紫罗兰般的”气味和一种未知的被描述为“肥皂和香氛”的气味。
研究人员认为，青少年较高水平的羧酸和甾体可能是由于他们和婴儿的皮脂腺、大汗腺（都与毛囊相关）活跃度差异所致。百秋李醇和α-异甲基紫罗兰酮可能来自洗涤用品中持久性的芳香物质。他们推测，婴儿体味样本中没有难闻的甾体气味，羧酸水平也较低，这可能导致人们通常认为婴儿比青少年体味更好闻。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s42004-024-01131-4
全球变暖或进一步推高食品价格
3月21日发表于Communications Earth & Environment的一项研究显示，按照2035年的预计升温幅度，全球变暖可能导致食品通胀率每年最高上升3.2%，整体通胀率每年最高上升1.2%。这项研究发现还表明，尽管高、低收入国家都会经历气候带来的通货膨胀，但全球南部国家受到的影响更大。
研究人员分析了1991-2020年间121个国家的月度全国消费价格指数和气候数据，并将分析结果与物理气候模型的预测结果相结合，估算了2030-2060年间未来气候变暖对通胀的影响。
他们估计，按照2035年的预计升温幅度，全球变暖会导致食品通胀率每年上升0.9%-3.2%，整体通胀率每年上升0.3%-1.2%。研究还预计，这将同时影响高收入和低收入国家，但总体来看对全球南部国家的影响更大，特别是非洲和南美洲国家。
预测结果表明，气温上升会让低纬度地区全年的通胀加剧，而这些影响在较高纬度地区仅会发生在夏季。此外，该研究估计2022年夏季的极端高温使欧洲的食品通胀率上升了0.67%，在2035年变暖场景下这一增幅可能会放大30%-50%。
研究人员指出，气候变化或会提高未来食品价格，但减少温室气体排放和技术层面的适应措施或可大大限制这一全球经济风险。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s43247-023-01173-x
爱吃小龙虾，当心锂污染
锂离子充电电池驱动着众多电子产品，点亮了我们的生活。但随着电子产品的大量废弃，锂污染也日益严重。一项新研究显示，小龙虾（Procambarus clarkii）会大量吸收水环境中的锂，这些锂通过食物链移动、富集，最终很可能会进入人体。
高浓度的锂会损害人类心肌细胞，引起头晕和口齿不清等神经问题。研究表明，针对小龙虾的不同器官，其吸收锂的效率也各不相同。研究人员向5只小龙虾的食物中添加离子锂，一周后检查小龙虾各器官中的锂含量。结果发现，胃肠道中的锂含量最高，其次是鳃、肝胰腺，最后是尾部的肌肉。此外，在温暖的月份里，小龙虾体内的锂含量相对更高。小龙虾摄入的锂中有27.5%从胃肠道转移到了其他组织。研究人员表示，这一高吸收率可能会加剧人类和其他动物食用小龙虾时的锂累积。
来源：https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2024/march/crawfish-could-transfer-ionic-lithium-from-their-environment-into-food-chain.html
David Baker团队利用生成式AI从头设计抗体
人工设计蛋白领域先驱David Baker教授团队3月18日在bioRxiv上发文，通过对生成式AI系统RFdiffusion进行微调，他们成功针对任意选定的抗原表位从头设计出了全新抗体。这项进展有望加速抗体疗法开发。
目前开发治疗性抗体的过程主要依赖于动物免疫或抗体库筛选，不仅费时费力，而且可能无法产生与治疗表位相互作用的目标抗体。RFdiffusion是一款结合了结构预测网络和生成式扩散模型的生成式AI系统，可以创造出不同于已知蛋白质的全新蛋白。
新研究使用已有抗体和抗原结合生成复合体的结构数据库，对RFdiffusion模型进行训练，并在此基础上进行微调。随后研究人员通过该模型设计了一系列抗体重链可变区（VHH）结构，再利用经过微调的RoseTTAFold2网络对设计的抗体进行筛选。为了评估抗体的结合精度，研究团队通过冷冻电镜（cryo-EM）结构测定，考察了设计靶向流感病毒H1血凝素（HA）的VHH与天然糖基化的三聚体流感病毒HA糖蛋白复合物的相互作用。具有原子级解析度的cryo-EM显示，设计的一种VHH能够有效与完全糖基化的HA三聚体结合，验证了通过计算方法从头设计VHH的可行性，展示了RFdiffusion在抗体设计方面的潜力。
这项研究结果显示，采用RFdiffusion及其相关方法，能够精确地针对特定的抗原表位进行抗体设计、优化抗体的关键药物属性、扩大靶向抗原范围，有望在未来大幅改善现有抗体疗法开发的效率与成本。（药明康德）
论文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.14.585103v1
猪肾首次成功移植到活人体内，患者预计很快出院
美国哈佛大学麻省总医院3月21日宣布，全球首次将基因编辑猪肾成功移植到活人体内。器官接受者Richard Slayman是一名患有终末期肾衰竭的62岁男子，目前恢复良好，预计很快可以出院。
手术于当地时间3月16日进行，历时4小时左右。专家表示，肾脏在完成连接后“立即变成粉红色”，很快开始产生尿液，到目前为止并未出现排异迹象。患者已经能在医院大厅里走来走去，可能很快就会出院。
Slayman多年来患有2型糖尿病、高血压，并因此诱发肾病。早在2010年，他的肾脏就已失去正常功能。由于缺乏合适供体，Slayman不得不接受了7年血液透析。2018年12月，他接受了人类肾脏移植手术，但移植肾脏在五年后同样出现衰竭迹象。2023年5月，他重新开始接受透析治疗，遇到了反复的透析并发症，生活质量受到严重影响。此次移植的猪肾由eGenesis公司提供，通过CRISPR-Cas9技术进行了69处基因组编辑，旨在消除内源性逆转录病毒的感染风险、提高肾脏与人类的相容性。Slayman还接受了专门用于抑制排异反应的新型单克隆抗体药物。
据介绍，手术成功的标准是Slayman无需再接受透析治疗。研究人员表示，猪肾能改善Slayman的健康状况，为他等待下一个合适的人类供体争取时间。目前尚不清楚新肾脏可以存活多久，设定的目标是两年以上。统计显示，美国有超过10万人在等待器官移植，平均每天有17人在等待移植的过程中死亡。
来源：https://hms.harvard.edu/news/first-genetically-edited-pig-kidney-transplanted-human
阿尔茨海默病的根源是脑细胞脂肪堆积？
Nature近日发表的一项研究显示，阿尔茨海默病的根本原因可能是脑细胞内的脂肪堆积。脂质加工运输相关基因APOE（尤其是APOE4）与阿尔茨海默病的小胶质细胞中脂滴异常积累密切相关，新发现或为阿尔茨海默病的预防和治疗开辟了全新道路。
此前研究表明，阿尔茨海默病存在两项特征性病理改变：β淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的老年斑（SPs）和tau蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内神经元纤维缠结（NFTs）。APOE基因编码参与将脂肪滴运送到脑细胞的蛋白质，编号从1到4，分为四种变体，其中APOE4运送脂肪的量最大。针对APOE变体是否会增加阿尔茨海默病的患病风险，研究人员进行了一系列实验。
第一项实验中，研究团队收集了阿尔茨海默病患者脑组织样本，这些人具有APOE4或APOE3的双重拷贝。通过单细胞RNA测序（snRNA-seq）来鉴定患者脑细胞内的蛋白质差异表达，他们发现了一种名为ACSL1的脂滴相关酶，这种酶能促进脂肪滴进入脑细胞。ACSL1在APOE4基因携带者的脑细胞中高表达，并且ACSL1阳性的小胶质细胞在APOE4/4基因型阿尔茨海默病患者中最为丰富。
第二项实验中，研究团队在多能干细胞（hiPSC）来源的小胶质细胞中诱导Aβ的积累。他们发现，Aβ以APOE依赖的方式诱导ACSL1表达、甘油三酯合成和脂滴积累。
上述结果表明，在携带APOE4或APOE3变体的人中，Aβ会使其脑细胞积累更多的脂肪。与之相印证，富含脂滴的小胶质细胞条件培养基同样以APOE依赖的方式导致Tau蛋白磷酸化和神经毒性。在APOE4/APOE3携带者的大脑中，Aβ的积累会促进脂肪进入脑细胞，进而加剧阿尔茨海默病的发生发展。
论文链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07185-7
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出品：中国科协科普部
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