豬腎首次成功移植到活人體內；嬰兒為何比青少年更好聞丨科技周覽_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！1小时前
整理 | 周舒義、望鄉
π精確到小數點後105萬億位，打破世界紀錄
3月14日，總部位於美國加州的計算機存儲公司Solidigm發佈聲明稱，已將圓周率π計算到小數點後105萬億位，打破此前100萬億位的世界紀錄。本次計算歷時75天，佔用近100萬GB存儲空間，需要的計算能力與數十萬部智能手機相當。
2021年，瑞士科學家利用超級計算機歷時108天，計算出小數點後62.8萬億位數。2022年，谷歌公司將圓周率計算到小數點後100萬億位，創下當時的世界紀錄。2023年4月，Solidigm公司追平了這一紀錄。人腦背誦圓周率的最高紀錄是7萬位，由印度韋洛爾科技大學的Rajveer Meena於2015年3月21日創下。
有趣（但沒什麼用）的知識：如果將此次的計算結果用10號字體打印成一行，這行數字大約長達37億公里，可以從地球一直延伸到天王星和海王星之間。此外，圓周率的第105萬億位數是6。
來源：https://news.solidigm.com/en-WW/235709-another-serving-of-pi-solidigm-ssds-help-calculate-new-world-record
嬰兒為何比青少年更好聞
3月22日發表於Communications Chemistry的一項小型研究描述了嬰兒和青少年體味化學組成的差異，給出了嬰兒通常比青少年更好聞的化學解釋。研究人員比較了18名嬰兒（0-3歲）和18名青少年（14-18歲）混合體味樣本的化學成分。樣本來自縫在衣物腋下的棉墊，受試者穿着這些衣物過了一夜。參與者在研究前48小時裏避免食用味道強烈的食物和使用芳香產品及清潔劑。
研究發現，雖然兩組體味的化學組成相似，但從青少年那裏收集的樣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，以及百秋李醇和一種未知氣味。他們將羧酸的氣味描述為“乳酪味”，“果味和幹李子味”，“黴味、芫荽味和油脂味”、“山羊味”、“蠟味和肥皂味”，以及“泥土味、青草味和青椒味”，而那種未知氣味則有“檀香和香氛”的味道，百秋李醇則有“泥土”味。
研究還識別出僅存於青少年的樣本中的兩種甾體化合物雄烯酮（5α-androst-16-en-3-one和5α-androst-16-en-3α-ol），據稱這兩種物質分別有“汗液、尿液和麝香”的氣味，以及“檀香和麝香味”。此外，α-異甲基紫羅蘭酮在嬰兒組樣本中的水平較青少年組更高，有一種“紫羅蘭般的”氣味和一種未知的被描述為“肥皂和香氛”的氣味。
研究人員認為，青少年較高水平的羧酸和甾體可能是由於他們和嬰兒的皮脂腺、大汗腺（都與毛囊相關）活躍度差異所致。百秋李醇和α-異甲基紫羅蘭酮可能來自洗滌用品中持久性的芳香物質。他們推測，嬰兒體味樣本中沒有難聞的甾體氣味，羧酸水平也較低，這可能導致人們通常認為嬰兒比青少年體味更好聞。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s42004-024-01131-4
全球變暖或進一步推高食品價格
3月21日發表於Communications Earth & Environment的一項研究顯示，按照2035年的預計升温幅度，全球變暖可能導致食品通脹率每年最高上升3.2%，整體通脹率每年最高上升1.2%。這項研究發現還表明，儘管高、低收入國家都會經歷氣候帶來的通貨膨脹，但全球南部國家受到的影響更大。
研究人員分析了1991-2020年間121個國家的月度全國消費價格指數和氣候數據，並將分析結果與物理氣候模型的預測結果相結合，估算了2030-2060年間未來氣候變暖對通脹的影響。
他們估計，按照2035年的預計升温幅度，全球變暖會導致食品通脹率每年上升0.9%-3.2%，整體通脹率每年上升0.3%-1.2%。研究還預計，這將同時影響高收入和低收入國家，但總體來看對全球南部國家的影響更大，特別是非洲和南美洲國家。
預測結果表明，氣温上升會讓低緯度地區全年的通脹加劇，而這些影響在較高緯度地區僅會發生在夏季。此外，該研究估計2022年夏季的極端高温使歐洲的食品通脹率上升了0.67%，在2035年變暖場景下這一增幅可能會放大30%-50%。
研究人員指出，氣候變化或會提高未來食品價格，但減少温室氣體排放和技術層面的適應措施或可大大限制這一全球經濟風險。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-023-01173-x
愛吃小龍蝦，當心鋰污染
鋰離子充電電池驅動着眾多電子產品，點亮了我們的生活。但隨着電子產品的大量廢棄，鋰污染也日益嚴重。一項新研究顯示，小龍蝦（Procambarus clarkii）會大量吸收水環境中的鋰，這些鋰通過食物鏈移動、富集，最終很可能會進入人體。
高濃度的鋰會損害人類心肌細胞，引起頭暈和口齒不清等神經問題。研究表明，針對小龍蝦的不同器官，其吸收鋰的效率也各不相同。研究人員向5只小龍蝦的食物中添加離子鋰，一週後檢查小龍蝦各器官中的鋰含量。結果發現，胃腸道中的鋰含量最高，其次是鰓、肝胰腺，最後是尾部的肌肉。此外，在温暖的月份裏，小龍蝦體內的鋰含量相對更高。小龍蝦攝入的鋰中有27.5%從胃腸道轉移到了其他組織。研究人員表示，這一高吸收率可能會加劇人類和其他動物食用小龍蝦時的鋰累積。
來源：https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2024/march/crawfish-could-transfer-ionic-lithium-from-their-environment-into-food-chain.html
David Baker團隊利用生成式AI從頭設計抗體
人工設計蛋白領域先驅David Baker教授團隊3月18日在bioRxiv上發文，通過對生成式AI系統RFdiffusion進行微調，他們成功針對任意選定的抗原表位從頭設計出了全新抗體。這項進展有望加速抗體療法開發。
目前開發治療性抗體的過程主要依賴於動物免疫或抗體庫篩選，不僅費時費力，而且可能無法產生與治療表位相互作用的目標抗體。RFdiffusion是一款結合了結構預測網絡和生成式擴散模型的生成式AI系統，可以創造出不同於已知蛋白質的全新蛋白。
新研究使用已有抗體和抗原結合生成複合體的結構數據庫，對RFdiffusion模型進行訓練，並在此基礎上進行微調。隨後研究人員通過該模型設計了一系列抗體重鏈可變區（VHH）結構，再利用經過微調的RoseTTAFold2網絡對設計的抗體進行篩選。為了評估抗體的結合精度，研究團隊通過冷凍電鏡（cryo-EM）結構測定，考察了設計靶向流感病毒H1血凝素（HA）的VHH與天然糖基化的三聚體流感病毒HA糖蛋白複合物的相互作用。具有原子級解析度的cryo-EM顯示，設計的一種VHH能夠有效與完全糖基化的HA三聚體結合，驗證了通過計算方法從頭設計VHH的可行性，展示了RFdiffusion在抗體設計方面的潛力。
這項研究結果顯示，採用RFdiffusion及其相關方法，能夠精確地針對特定的抗原表位進行抗體設計、優化抗體的關鍵藥物屬性、擴大靶向抗原範圍，有望在未來大幅改善現有抗體療法開發的效率與成本。（藥明康德）
論文鏈接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.14.585103v1
豬腎首次成功移植到活人體內，患者預計很快出院
美國哈佛大學麻省總醫院3月21日宣佈，全球首次將基因編輯豬腎成功移植到活人體內。器官接受者Richard Slayman是一名患有終末期腎衰竭的62歲男子，目前恢復良好，預計很快可以出院。
手術於當地時間3月16日進行，歷時4小時左右。專家表示，腎臟在完成連接後“立即變成粉紅色”，很快開始產生尿液，到目前為止並未出現排異跡象。患者已經能在醫院大廳裏走來走去，可能很快就會出院。
Slayman多年來患有2型糖尿病、高血壓，並因此誘發腎病。早在2010年，他的腎臟就已失去正常功能。由於缺乏合適供體，Slayman不得不接受了7年血液透析。2018年12月，他接受了人類腎臟移植手術，但移植腎臟在五年後同樣出現衰竭跡象。2023年5月，他重新開始接受透析治療，遇到了反覆的透析併發症，生活質量受到嚴重影響。此次移植的豬腎由eGenesis公司提供，通過CRISPR-Cas9技術進行了69處基因組編輯，旨在消除內源性逆轉錄病毒的感染風險、提高腎臟與人類的相容性。Slayman還接受了專門用於抑制排異反應的新型單克隆抗體藥物。
據介紹，手術成功的標準是Slayman無需再接受透析治療。研究人員表示，豬腎能改善Slayman的健康狀況，為他等待下一個合適的人類供體爭取時間。目前尚不清楚新腎臟可以存活多久，設定的目標是兩年以上。統計顯示，美國有超過10萬人在等待器官移植，平均每天有17人在等待移植的過程中死亡。
來源：https://hms.harvard.edu/news/first-genetically-edited-pig-kidney-transplanted-human
阿爾茨海默病的根源是腦細胞脂肪堆積？
Nature近日發表的一項研究顯示，阿爾茨海默病的根本原因可能是腦細胞內的脂肪堆積。脂質加工運輸相關基因APOE（尤其是APOE4）與阿爾茨海默病的小膠質細胞中脂滴異常積累密切相關，新發現或為阿爾茨海默病的預防和治療開闢了全新道路。
此前研究表明，阿爾茨海默病存在兩項特徵性病理改變：β澱粉樣蛋白（Aβ）沉積形成的老年斑（SPs）和tau蛋白過度磷酸化形成的神經細胞內神經元纖維纏結（NFTs）。APOE基因編碼參與將脂肪滴運送到腦細胞的蛋白質，編號從1到4，分為四種變體，其中APOE4運送脂肪的量最大。針對APOE變體是否會增加阿爾茨海默病的患病風險，研究人員進行了一系列實驗。
第一項實驗中，研究團隊收集了阿爾茨海默病患者腦組織樣本，這些人具有APOE4或APOE3的雙重拷貝。通過單細胞RNA測序（snRNA-seq）來鑑定患者腦細胞內的蛋白質差異表達，他們發現了一種名為ACSL1的脂滴相關酶，這種酶能促進脂肪滴進入腦細胞。ACSL1在APOE4基因攜帶者的腦細胞中高表達，並且ACSL1陽性的小膠質細胞在APOE4/4基因型阿爾茨海默病患者中最為豐富。
第二項實驗中，研究團隊在多能幹細胞（hiPSC）來源的小膠質細胞中誘導Aβ的積累。他們發現，Aβ以APOE依賴的方式誘導ACSL1表達、甘油三酯合成和脂滴積累。
上述結果表明，在攜帶APOE4或APOE3變體的人中，Aβ會使其腦細胞積累更多的脂肪。與之相印證，富含脂滴的小膠質細胞條件培養基同樣以APOE依賴的方式導致Tau蛋白磷酸化和神經毒性。在APOE4/APOE3攜帶者的大腦中，Aβ的積累會促進脂肪進入腦細胞，進而加劇阿爾茨海默病的發生發展。
論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07185-7
本文受科普中國·星空計劃項目扶持
出品：中國科協科普部
監製：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司
1. 進入『返樸』微信公眾號底部菜單“精品專欄“，可查閲不同主題系列科普文章。
2. 『返樸』提供按月檢索文章功能。關注公眾號，回覆四位數組成的年份+月份，如“1903”，可獲取2019年3月的文章索引，以此類推。
版權説明：歡迎個人轉發，任何形式的媒體或機構未經授權，不得轉載和摘編。轉載授權請在「返樸」微信公眾號內聯繫後台。