《自然》：一种新的基因组编辑技术、古埃及的书吏也有职业病、改进的可拉伸显示屏 | 一周论文新鲜读

7.1

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。

1. 极端野火过去20年增加一倍

2. JWST观察到早期候选球状星团

3. 改进可拉伸显示屏的质量和稳固性

4. 古埃及书吏的职业病

5. 长期抑制小鼠哮喘的单剂量疗法

6. 使用“RNA桥”的新基因编辑技术

气候变化 | 极端野火过去20年增加一倍

Increasing frequency and intensity of the most extreme wildfires on Earth

Nature Ecology & Evolution

极端野火的频率和强度似乎在过去20年里翻了一倍，而且这类事件的6个最极端年份都出现2017年后。研究结果发表于《自然-生态与演化》。

近年来，严重野火事件不断打破历史纪录，引发全球关注。这些野火夺去了人的生命、财产、牲畜、野生动物和栖息地，造成数十亿美元的损失。相应的空气污染被认为导致了数以千计的额外死亡。但对于这类火灾的趋势，我们的理解却很有限。

为了解野火的频率和/或强度是否在增加，澳大利亚塔斯马尼亚大学的Calum Cunningham和同事利用2003年至2023年的卫星数据确定了活跃的热点区，并计算了一次火灾事件的总强度，而不只针对单个时间和地点。作者发现，极端猛烈的野火在过去20年里的频率和强度都翻了一倍多，并且最极端的6个年份都出现在2017年以后。他们还发现，新北界和澳新界/大洋洲受这些极端事件的影响最为严重，极端事件的增加主要源于温带针叶林和北方针叶林出现了更多的剧烈火灾，包括在北美和俄罗斯。Cunningham和同事认为，这可能与近年来气候变化导致这些森林干旱度上升有关。

作者总结道，他们的研究结果表明，极端火灾事件的频率和强度增加说明我们必须去适应一个易引发这些事件的气候。

天文学 | JWST观察到早期候选球状星团

Bound star clusters observed in a lensed galaxy 460 Myr after the Big Bang

Nature

本周《自然》描述了在宇宙大爆炸后4.6亿年的一个星系中观察到的球状星团，这可能是迄今为止报道的已知最早的原球状星团候选。这一观测来自韦布空间望远镜（JWST），或会揭示早期宇宙中星系如何形成。

研究年轻星系为了解再电离时期（大爆炸后约37.9万年开始的一个主要相变过程）星系特性形成过程提供了一个窗口。但是，这些遥远的星系很难观测到。

对“宇宙宝石弧”（Cosmic Gems Arc）的新观测带来了新的见解，这是一个大爆炸后约4.6亿年观测到的遥远星系，由于一种被称为引力透镜的效应而被强烈放大。这个区域是由哈勃望远镜在2018年首次观测到的，其特征表明它可能是一个再电离区域，但其成分一直难以解析。瑞典斯德哥尔摩大学的Angela Adamo和同事报告，JWST的数据揭示了5个星团，每个大小约1秒差距（约3.26光年）。这一大小表明这些星团十分致密，比本地宇宙中典型的年轻星团高出约3个数量级。作者总结说，这些发现表明星团形成和反馈可能塑造了再电离时期的星系特性。

技术 | 改进可拉伸显示屏的质量和稳固性

Stretchable OLEDs based on a hidden active area for high fill factor and resolution compensation

Nature Communications

《自然-通讯》报告了一种柔性可拉伸有机发光装置的构造，这种装置的性能较以前的技术形式有所提高。这一研究解决了传统可拉伸显示器在拉伸时分辨率降低的问题，有助于开发下一代可适配技术。

可拉伸屏幕有许多潜在应用，例如可穿戴技术、健康监测设备，或先进车载显示器。可拉伸装置的传统设计包含由互联器连接的刚性“岛”阵列。拉伸会导致整体分辨率、像素密度和工作区损失，这限制了其在可穿戴显示和生物医学领域的应用。人们目前尚未找到在拉伸时保持此类屏幕效率和分辨率的解决方案。

韩国韩国科学技术院（KAIST）Seunghyup Yoo和同事设计了一种三维刚性岛阵列，相邻岛之间部分发光有效区域向内折叠，在拉伸时会呈至表面。通过对装置结构和尺寸进行机械模拟，他们能确保只对组件施加最小的应变。通过这个方法，他们实现了初始未拉伸状态下接近100%的高填充因子（性能指标）。在30%的应变下它能保持良好状态，性能仅下降10%，而传统刚性岛阵列在同样应变下性能会下降60%。作者进一步在曲面显示器如球体、椭圆、可穿戴应用的人体部位（可适应动态关节运动）上展示了他们的可拉伸设计的多功能性。

这个策略或能应对现有可拉伸显示屏的耐用性和分辨率损失问题。作者认为，这个方法或可用于开发符合自由形态表面的先进显示器和照明解决方案。

考古学 | 古埃及书吏的职业病

Ancient Egyptian scribes and specifc skeletal occupational risk markers (Abusir, Old Kingdom)

Scientific Reports

根据《科学报告》发表的一项研究，古埃及书吏（有书写能力、从事行政工作的高地位男性）进行的重复工作和他们工作时的坐姿，可能导致了退行性骨骼病变。

捷克共和国国家博物馆的Petra Brukner Havelková和同事研究了公元前2700年至2180年安葬在埃及阿布西尔墓地的69名成年男性的遗骸，其中30人是书吏。他们发现，与其他职业的男性相比，书吏更常出现退行性关节病变。这些病变发生处包括连接下颌与头骨的关节、右锁骨、右肱骨顶部（与肩部连接处）、右拇指的第一掌骨、大腿底部（与膝盖相接处），以及整个脊柱，尤其在顶部。作者还发现，肱骨和左髋骨的骨骼变化可能表明反复使用造成的身体压力，这在书吏中比在从事其他职业的男性中更为常见。其他在书吏中更常见的骨骼特征包括两个膝盖上的凹痕和右脚踝下部一块骨头表面变平。

作者认为，书吏脊椎和肩部的退行性病变可能是因为他们长时间盘腿而坐，头部向前弯曲，脊柱弯曲，手臂没有支撑。但膝盖、髋部和脚踝的变化说明，书吏可能偏好左腿跪坐或盘腿，右腿弯曲膝盖朝上（蹲坐或蹲踞姿势）。作者指出，雕像和墓穴的墙壁装饰都描绘了书吏工作时的这两种姿势，以及站姿。下颌关节的退化可能是因为书吏要咀嚼灯芯草茎的末端，形成类似笔刷的头来书写，大拇指的退化可能是因为反复捏笔所致。

这些发现让人们对公元前三千年的埃及书吏生活有了更深入的了解。

健康 | 长期抑制小鼠哮喘的单剂量疗法

A single infusion of engineered long-lived and multifunctional T cells confers durable remission of asthma in mice

Nature Immunology 

《自然-免疫学》发表的一项研究发现，单次注射嵌合抗原受体（CAR）T细胞——被设计以靶向过敏反应的诱发因素——能抑制小鼠过敏性哮喘的迹象和症状。研究结果或为长期缓解过敏性哮喘提出了一种潜在疗法。

哮喘是发病率最高的呼吸道疾病之一，影响着全球超过3亿人，每年造成约25万人死亡。CAR-T细胞疗法已广泛用于治疗癌症等疾病，可能也是治疗慢性哮喘的潜在疗法，但一直有待测试。

彭敏和同事设计了一种治疗哮喘的CAR-T细胞疗法，并通过给过敏性哮喘小鼠模型注射单剂量测试了这种疗法。他们随后监测该小鼠是否有过敏活动迹象和肺部炎症。CAR-T细胞被发现能中和白细胞并抑制哮喘病理相关蛋白质的功能，从而抑制小鼠肺部炎症并缓解哮喘症状。此外，这些CAR-T细胞被发现能维持至少一年，期间持续防止过敏性免疫反应。

作者指出，进一步的临床试验应测试这些CAR-T细胞是否对过敏性哮喘人类患者安全有效，并指出这种疗法有望经过调整用于治疗其他过敏性疾病。

生物技术 | 使用“RNA桥”的新基因编辑技术

• Bridge RNAs direct programmable recombination of target and donor DNA

• Structural mechanism of bridge RNA-guided recombination

Nature

《自然》本周发表的两篇论文描述了一种新的基因组编辑技术，这种技术能在用户指定的基因组位点插入、倒位或删除长DNA序列。能实现这些基本DNA重排的单步法或提供一种更简易的基因组编辑方法。该方法或比现有技术更有优势，比如有望比现有技术进行更精准有效的大规模基因组编辑，以及能介导重组而不是造成需要修复的断裂。

用于重排基因组中长DNA序列的可编程系统或成为基因组设计领域的一个有用工具。大规模基因组重排通常由重组酶（催化DNA断裂和重组）或转座酶（将DNA片段从一个位置移动到另一位置）这类酶来完成。如果这些酶可通过编程靶向特定位点，就可能成为有效的基因组编辑工具。

第一篇论文中，美国Arc研究所的Patrick Hsu和同事描述了一种将可编程重组酶用于基因编辑的技术。这些重组酶由RNA引导，RNA则作为引导重组酶靶向位点和促进预选编辑的“桥”。这个RNA桥含有一个指定供体DNA序列的区域以及另一个指定基因组插入位点的区域。这两个区域都能通过独立重编程识别并结合不同的DNA序列或插入位点，并对不同类型的DNA重排使用一种通用机制。这个桥RNA比使用常规重组酶的现有基因编辑技术更易修饰，现有基因编辑技术需利用更复杂的蛋白质-DNA结合位点。

在另一篇同时发表的论文中，日本东京大学的西增弘志（Hiroshi Nishimasu）和同事用冷冻电镜解析了这种重组酶的结构，对其作用机制进行了详细概述。

鉴于这项研究演示了对细菌的基因组编辑，仍需进一步评估该技术在不同物种和细胞类型中的可行性和安全性，包括哺乳动物细胞。美国麻省总医院的Connor Tou和Benjamin Kleinstiver在一篇同时发表的“新闻与观点”文章中写道，该技术“是大规模基因组修饰领域的一次令人欣喜的进步，今后有着许多值得探索的应用”。

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