【Nature:揭示真核生物细胞核中染色质分离新机制】在细胞核中基因组的活性部分与它的非活性部分在空间上分隔开来对于基因表达控制至关重要。在一项新的研究中,来自德国慕尼黑大学、美国麻省理工学院和马萨诸塞大学医学院的研究人员揭示了这种分离的主要机制,并颠覆了我们对细胞核的认识。相关研究结果近期发表在Nature期刊上,论文标题为“Heterochromatin drives compartmentalization of inverted and conventional nuclei”。

#森林中的鼠—种子互作网络# 杨锡福 中国科学院动物研究所
森林生态系统的健康得益于动物与植物间的相互作用。作为森林中的重要成员,鼠在森林生态系统中扮演了什么样的角色?它与种子之间有怎样的关系呢?

不论是旧“四害”还是新“四害”,鼠都名列其中。但近年来,“凡鼠皆有害”的观点被越来越多的研究人员摒弃。实际上,“四害”中的鼠主要指的是偷吃粮食、传播病原菌的家鼠。作为森林生态系统中的重要成员,鼠在植物的更新过程中扮演着重要角色,是森林的“大功臣”。

鼠与种子之间的关系
为什么种子掉落不久就“不翼而飞”了?原来,是鼠在种子成熟季节将种子大量搬离母树,并在适宜场所贮存起来,以备食物短缺之需。为什么春季在没有母树的地方却长出了幼苗?这是因为虽然鼠有一定的空间记忆能力,但能力有限,记忆时间也较短,总有部分埋藏的种子被遗忘了,当环境条件适宜的时候,这些种子便萌发长成了幼苗。由此可见,鼠与种子之间不仅存在捕食关系(取食),更存在互惠关系。鼠对种子的取食和传播是种子消失和向其他生境扩散的重要原因之一。
需要注意的是,森林中不可能只有一种鼠和一种植物,通常是多种动植物共存于一片森林中。因此,一种鼠不会只取食或扩散一种植物的种子,一种植物的种子通常也不是只被某一种鼠专性取食或扩散。鼠与植物种子间这种一对多或多对多的复杂关系,被科学家形象地称为“种子扩散网络”。自然界中还有很多动植物间的复杂关系,如植物与访花昆虫间的“传粉网络”,蚂蚁与植物间的“蚁—树网络”,鸟类与植物果实(种子)间也是一种“种子扩散网络”。在生态学中,动植物间这种复杂的相互关系统称为“生态网络”(种间互作网络)。为了区别于其他网络,我们将鼠与种子间的复杂关系称为“鼠—种子互作网络”。

什么是生态网络?
近年来,“生态网络”已经成为生态学领域的热门话题。实际上,在19世纪中叶达尔文撰写的《物种起源》一书中,这个概念已初现端倪,书中描述了这样一个“纷繁喧闹的河岸”:林木交错、虫鸟欢叫、蚯蚓蠕动,这是何等复杂和繁荣的景象。而后,英国海洋生物学家福布斯在描述水生生态系统时提及:动植物相互联系地共存于一个有机复杂的体系中,它们之间的相互作用又影响着这个复杂体系的状态。这或许就是“生态网络”概念的萌芽。
再往后,美国生态学家林德曼和美国生态学家、系统理论家奥德姆等率先使用网络来描述食物网。1991年,西班牙生物和生态学家玛格列夫在《生态中的网络》中使用了“生态网络”一词,用来描述生态系统中生物间复杂的相互关系。
或许是由于网络的复杂性以及研究技术手段缺乏等条件的限制,生态网络的研究在很长一段时间里都处于提出概念和定性描述的阶段,缺乏系统的定量分析研究,因此,生态网络作为生态学的一个分支学科发展缓慢。直到最近,研究人员整合数学、物理学、社会学和信息论等多学科思维,解析了很多网络概念,在英国《自然》、美国《科学》和《美国科学院院报》等国际学术期刊上相继发表了几十篇关于生态网络研究的报道,使其重新成为生态学界的重要话题。

如何研究鼠—种子互作网络?
为了探明鼠与种子的相互关系、网络特征和它们对环境因素的响应机制,以及森林在遭到干扰后依然郁郁葱葱的原因及其机制,我国科研人员对鼠—种子网络开展了长达20年的研究,取得了一系列重要成果。
过去,由于野外工作难以开展,我们主要在野外建立的半自然围栏内进行研究,探讨哪些因素对鼠扩散种子的行为产生了影响,以及鼠与种子的相互关系。我们从野外捕获鼠在实验室喂养1—2周后进行围栏实验,分别统计种子被鼠原地吃掉和被搬运的数量、搬运后被吃掉或埋藏的数量,以及搬运距离等信息。经过多次重复(一般3次以上)和多鼠种实验,我们初步了解了鼠与种子的相互关系,并以此构建起互作网络。
目前,我们采用标志重捕法(笼捕法)和种子标签追踪法等手段,结合红外线感应相机监测及物联网等技术,在自然条件下从个体水平到群落水平探究鼠—种子的捕食互惠复杂网络及弥散协同演化关系。
在种子成熟的季节,我们用种子收集网(筐)定期收集种子,统计其种类和数量;用笼捕法调查样地中鼠群落的组成和密度。待种子采集完成后,采用种子标签法和红外线感应相机技术来研究鼠—种子互作关系,构建鼠—种子互作网络。
需要注意的是,野外工作要与室内实验结合,后者必不可少。此外,网络模型的模拟研究也是一大助力。
鼠—种子互作网络是森林生态系统中一类重要的生态网络,在维护生物多样性、保持生态系统的稳定性和持续性方面发挥着十分重要的作用。同时,研究鼠—种子互作网络对于指导森林培育和生态管理等工作有着极大的帮助。

(2019年第三期《大自然》杂志的专栏策划工作,得到了华中师范大学张洪茂老师的大力支持,在此表示衷心地感谢!)
(本文图片出说明外,均由作者提供))

图1,正在吃东西的花鼠-程鲲供图
图2,被鼠搬运到树上贮藏的栓皮栎种子
图3,冬季的松鼠-戎可供图
图4,鼠埋藏的栓皮栎种子生成的幼苗
图5,鼠埋藏后的麻栎种子萌发长出新叶
图6,被笼子捕获后的小泡巨鼠在被称量体重
图7,红外线相机监测释放的带编号标签的枹栎种子
图8,多台红外线相机同时监测释放的带标记的种子
图9,用人染发剂染色的社鼠

ASCO重磅:完胜化疗!一线单用PD1抑制剂Keytruda显著延长晚期患者生存期!



Keynote042试验结果今天公布:全球超过1200名非小细胞肺癌患者参与了这个大型3期临床对照试验。
作为一线治疗,免疫药物帕博利珠单抗(Pembrolizumab,商品名Keytruda,俗称K药)在目标人群中单药完胜目前的标准疗法化疗,显著延长了患者总生存期,提高了生活质量。
符合条件的肺癌患者可能将不再需要先化疗,而选择直接使用免疫药物。
免疫疗法成功需要健康的免疫系统,适用的患者应该尽早考虑,而不只是当作最后救命稻草。
Keytruda不适合所有人,PD-L1检测对帮助判断是否适用Keytruda至关重要。

(一)

每年的6月初,全世界所有癌症相关人员的目光都集中在美国芝加哥,因为这里会召开美国临床肿瘤学会(ASCO)年会。这个大会参加人数高达几万人,很多最重要的新药临床试验结果都会首先在这里集中公布,所以这里被誉为抗癌界的奥运会。

就在刚刚,一项代号叫“Keynote042”的临床试验结果被公布,很多专家都认为这是今年大会最重要的结果之一,因为它第一次证明:

如果晚期非小细胞肺癌患者是PD-L1阳性,那么一线使用PD1免疫药物(Keytruda)后,不仅副作用更小,生活质量更高,生存期也超过目前的标准化疗。

这将给肺癌治疗带来革命性的变化。很多患者,尤其是无法承受化疗副作用的患者,有了全新的希望。

免疫治疗的形式多种多样,但对肺癌而言,目前有效的主要就是PD1或PD-L1抑制剂。这类药物被称为“主动免疫药”,因为它直接作用于患者自身的免疫系统,激活对抗肿瘤的免疫反应。它和以往药物最大区别,也是最大特点之一,就是一旦起效,很可能产生免疫记忆,从而产生持久的抗肿瘤效果。

近几年,以Keytruda,Opdivo为首的PD1类免疫疗法一步一个脚印,正在革命性地改变肺癌的治疗方式。

最开始,免疫药物被批准用于化疗失败时的二线治疗,现在随着Keytruda进入一线治疗,肺癌治疗正式迈进了“免疫时代”。

“免疫时代”,并不是说所有肺癌患者都应该用免疫疗法,而是指免疫疗法,正式成为和化疗,靶向药物平行的一线主流选择。

目前已经上市,针对肺癌的免疫药物不止一个,默沙东的Keytruda是其中的领跑者。它是目前唯一获得5个3期肺癌临床试验成功,显著延长患者总生存时间,而被FDA批准用于肺癌一线治疗的PD1类免疫药物。

数据显示,Keytruda用在一线比自己用在二线还要好。这对于患者意义重大。

(二)

Keytruda这次公布的重磅数据到底咋样?我们一起来看看。

我们直接看这次最重要的一项数据:总生存率。

PD-L1是阳性(>1%肿瘤细胞阳性)的患者,使用Keytruda的患者中位生存率是16.7个月,而化疗组只有12.1个月,免疫药物比现在的标准化疗更优,死亡风险降低了19%。

其中,PD-L1是强阳性(>50%肿瘤细胞阳性) 的部分患者受益更明显,他们使用Keytruda的中位生存率是20个月,而化疗组只有12.2个月。

总生存率提高是这次试验的主要目标,也是公认的判断抗癌新药的黄金标准,我们最需要的就是能让患者长期存活,把癌症变成慢性病的药物。

还有另外两个重要数据值得一提。

第一个,严重副作用比例:化疗组高达41%,免疫组只有17.8%。

众所周知,化疗副作用很明显,让很多人无法承受,免疫疗法与之相比通常要温和得多,这能显著提高患者生活质量。

第二个,中位持续缓解时间:化疗组是8.3个月,而免疫组长达20.2个月,是化疗组的两倍以上!

免疫药物相对化疗和靶向药物,理论上最大优势之一就是起效后可能形成免疫记忆,从而对癌症形成长期控制!这次试验确实证明,一旦起效,免疫疗法比化疗的持续性要长得多。

总之,Keytruda全面碾压化疗,效果更好,副作用更小,起效后持续时间长,给PD-L1阳性患者带来了全新选择!

(三)

需要强调的是,Keytruda一线并不适用于所有肺癌患者。最值得尝试的患者应该符合三个关键词:“非小细胞肺癌”,“无EGFR或ALK突变”,“PD-L1阳性”。

为什么限制“非小细胞肺癌”?

并不是说免疫疗法一定对其它肺癌无效,而是因为这次完成的临床试验只招募了非小细胞肺癌患者。事实上,有数据显示,免疫疗法至少对一部分化疗失败的“小细胞肺癌”是有效的。至于能否用于其它肺癌的一线治疗,还需要等待3期临床试验结果。

为什么要求“没有EGFR或者ALK突变”?

主要因为越来越多临床数据显示,携带常见EGFR或ALK基因突变的肺癌患者,对PD1类免疫药物的响应率非常低,效果远不如靶向药物。如果盲目联用靶向药和免疫药,不仅不增加疗效,还可能造成致命的毒副作用。虽然这其中的科学原理还不完全清楚,但目前科学界一致的看法是携带EGFR或ALK敏感突变的患者,应该优先使用靶向药物,而不是免疫药物。

为什么要求“肿瘤PD-L1阳性”?

这和Keytruda这样的PD1药物起效原理有关。

不同肿瘤会选择不同的机理来逃避免疫系统监控,其中有一类肿瘤是靠高表达PD-L1蛋白。高表达的PD-L1蛋白能结合免疫细胞上的PD1蛋白,产生抑制信号,阻止免疫细胞的活性。Keytruda这类PD1抑制剂,能拆散PD1和PD-L1的结合,破坏癌细胞和免疫细胞的“和谐关系”,从而激活免疫系统。

因此,如果发现肿瘤是PD-L1阳性,那它就可能依靠PD1/PD-L1这个系统来逃避免疫系统攻击,Keytruda起效概率大。相反,如果是PD-L1阴性,那癌细胞就可能是靠其它方式逃脱免疫系统监管的,这时使用PD1免疫药物可能无效。

临床数据确实显示,PD1免疫药物,包括Keytruda,对PD-L1阳性的肿瘤效果较好,但对PD-L1阴性肿瘤效果不佳,甚至不如化疗。

那如何知道肿瘤是不是PD-L1阳性呢?

靠病理分析,简单而言,就是对肿瘤样品进行特异性染色。通过染色,就能看出是PD-L1是阳性还是阴性。这种染色靠专业的试验室完成。

总之,如果肺癌患者一线或二线治疗想用Keytruda,请先做PD-L1蛋白检测,这一点已经写进了美国的NCCN指南,即将写入中国的CSCO指南。

短短十年之间,肺癌的治疗就发生了翻天覆地的变化。

十年前,绝大多数肺癌患者,无论啥样,统统都在用化疗。不仅副作用大,而且对很多患者效果也很差。

后来靶向药物的出现,改变了很多人的命运。

现在随着免疫药物的成功,非小细胞肺癌患者被诊断后,一线治疗用药将越来越精确:

有EGFR,ALK,ROS1,RET等敏感突变,考虑优先使用对应靶向药物。

没有敏感突变,且表达PD-L1,考虑优先使用免疫药物。
没有敏感突变,且不表达PD-L1,考虑优先使用化疗,或者组合疗法。

同病异治,这就是精准医疗。

我相信,Keytruda在肺癌中的成功只是开始。

一方面,Keytruda还在几乎所有癌种里做试验,超过700个临床试验正在进行,很期待它惠及更多患者。另一方面,肺癌中还有其它好药出现,包括新的靶向药物,比如最近很火的RET抑制剂。同时肺癌有超过200个免疫疗法临床试验正在进行,随时可能有突破。

衷心希望有一天,每位患者都能用上最适合自己的药,让肺癌这个顽疾,成为可控的慢性病!

一起期待更多的突破!


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