本周Nature内容精选 | 2016年4月14日刊

封面故事： 肿瘤细胞争取生存的方式 

本期封面所示为肿瘤细胞是怎样争取生存的。对有抵抗力的肿瘤与任何其他活物一样，治疗时受同样的自然选择规则约束。临床工作者在加紧努力将这一知识付诸应用。以癌症为主要内容的本期Nature杂志，还介绍了迅速变化的癌症免疫治疗领域以及液体活检（用于癌症诊断和监测的一个很有希望的方法）背后所采用技术的最新发展。研究论文部分包括两篇论文和一篇相关的News & Views文章，它们报告了活跃启动子在癌症中的高突变率。

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公民科学：游戏玩家解决了一些量子物理学问题

本周《自然》上介绍了一些在线电脑游戏，可以让人类玩家解决一类无法单独用算法轻易解决的量子物理问题。公民科学游戏已经被证明在例如蛋白质折叠和绘制神经网络等领域成功推进科学事业的发展。然而，这种方法先前还没有被应用到量子物理学。

与量子计算相关的运算需要很短的操作时间以保证功能。然而，如果操作时间太短暂，运算的准确性可能会受到影响。Jacob Sherson和他的研究团队开发了一个叫做“量子移动”的在线游戏平台，把有些量子计算相关的运算以游戏形式呈现。这个平台上的游戏被大约一万个玩家玩了五十万次左右。

其中有个游戏，名为“把水带回家”（BringHomeWater），系统会提示用户尽快地收集并向目标区域移动原子，来找到一个量子计算运算相关问题的最优解。在这个游戏中，用户使用一个“光学镊子”——高度聚焦的激光束来移动原子。“移动原子的速度越快，就更容易把水洒出来。从而玩家需要找到最快把原子带回家而不把水洒了的方法。”Sabrina Maniscalco在随后的一篇“新闻与观点”文章中解释道。

论文作者提供的小视频：游戏玩家如何通过玩游戏帮助开发量子计算机？

研究者发现，玩家可以在纯粹的数值优化失败处获得成功。研究者观察到的玩家策略表现的比著名的成熟的数值化方法更好，基于此提出了一种新的优化方法。这些结果证实了“游戏化”——在一个非游戏背景中使用游戏元素，是量子物理学方面解决复杂问题的有效工具。

回复“公民科学”阅读论文全文Exploring the quantum speed limit with computer games

活跃启动子在癌症中的突变率

最近的癌症全基因组分析，在基因启动子内识别出了无数的体细胞点突变热点。本期Nature上的两篇论文对这一关系进行审视，发现了存在将转录启动和DNA修复联系起来的机制的证据。澳大利亚新南威尔士大学Jason Wong及同事分析了14个癌症类型的超过1000个癌症基因组，发现基因启动子上突变密度的增加与转录启动活动和核苷酸切除修复的损伤有关。启动子突变的密度可以与癌症对切除修复的依赖性关联起来。

回复“癌症”阅读论文全文Differential DNA repair underlies mutation hotspots at active promoters in cancer genomes

西班牙的Núria López-Bigas及同事报告了对来自黑素瘤的基因组数据所做的一项分析，发现在启动子区域内活跃转录因子结合点上的体细胞突变率增加。这些基因组区域内突变率的增加，可以用与蛋白相结合的DNA接触核苷酸切除修复的机会的降低来解释。

回复“突变“阅读论文全文Nucleotide excision repair is impaired by binding of transcription factors to DNA

神经科学：让四肢瘫痪患者恢复运动能力

本周的《自然》杂志上发表了一项研究，第一次记录了使用从大脑运动皮层记录的信号成功让一个瘫痪患者恢复多个手指，手和手腕的运动能力。

瘫痪影响世界上上百万人的生活，涉及大脑和肌肉之间的信号通路受阻。已经有把神经活动转化成例如机器臂之类的辅助设备的控制信号的人类患者使用的系统，也有此类系统被用于非人类灵长类动物瘫痪的肌肉的激活驱动中。但是直到现在，这种方法还没有展示过在人类中成功实时恢复运动能力的案例。

美国范因斯坦医疗研究所的Chad Bouton，美国巴特尔纪念研究所的Nick Annetta,美国俄亥俄州立大学的Ali Rezai和他们的研究团队在一位24岁四肢瘫痪的男性被试的运动皮层中植入了一个微电极阵列，这位男性是由于颈椎脊髓受伤而瘫痪的。研究者使用机器学习算法来解码神经元的活动，并且用一个神经肌肉电刺激系统来控制前臂的肌肉激活。被试在植入了这个电子“神经旁路”后，在15个月中每天进行三次训练。这个系统让被试可以进行独立的手指运动，和六种不容的手腕与手部活动，让他可以抓握，操纵和释放物体。

Ohio State University Wexner Medical Center/ Batelle

采访本这篇nature论文作者和被试的视频

此外，被试也能够使用这个系统来完成和日常生活相关的功能任务，例如抓住一个瓶子，将其内容物倒入一个罐子，并且用一根棒子搅拌罐子中的内容物。

虽然需要在在微电极技术，电刺激系统和依赖的机器算法上进行改进才能让这些结果更广泛的被应用，研究者表示这项工作将推进受瘫痪影响的人的神经植入假体技术的发展。

回复“黑科技”阅读本论文全文：Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia

年龄对癌症病情发展的影响

癌症的发病率随年龄增长而增加，这使得美国Wistar Institute的Ashani Weeraratna 及同事去考虑衰老微环境在肿瘤发展中所起作用。 在这项研究中，他们报告说，衰老的成纤维细胞释放 sFRP2 (secreted Frizzled-related protein 2)，它是Wnt信号作用通道的一个调制因子，该因子驱动一个级联，导致转移增加和定向治疗的效果降低。这些发现表明，研究针对特定年龄的癌症治疗方法是有可能的。