2024 年 12 月 5 日，Frontiers Conversations（前沿面对面）邀请到 Frontiers in Plant Science (IF: 4.1｜CiteScore: 7.3) 期刊智慧植保栏目主编（Specialty Chief Editor）南京农业大学的舒磊教授、期刊栏目副主编（Associate Editor）阿德莱德大学（University of Adelaide）的乔永亮教授、河南云飞科技发展有限公司产品研发中心的卢春光总监、期刊栏目副主编（Associate Editor）江苏省农业科学院农业设施与装备研究所的黄凯博士、英国谢菲尔德大学计算机科学学院（Department of Computer Science, University of Sheffield）的杨珀教授，五位就 AI 如何重塑全球农业：智慧植保引领可持续创新 相关话题展开分享。
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2024 年 12 月 18 日，Frontiers Conversations（前沿面对面） 邀请到 Frontiers in Cell and Developmental Biology (IF: 4.6｜CiteScore: 9.7) 期刊客座编辑（Guest Associate Editor）中国深圳市眼科医院的杨卫华主任医师、温州医科大学附属眼视光医院的戴琦主任医师、期刊客座编辑（Guest Associate Editor）华南理工大学未来技术学院的许言午教授，三位就人工智能在慢性眼部疾病中的应用 相关话题展开分享。
近期发表于Frontiers in Nutrition（IF：4.0 | CiteScore：5.2）的一项研究中，中国的研究团队分析了超过 17,000 名参与者的数据，参与者摄入了不同类型的高、低质量碳水化合物饮食，以评估其对睡眠模式的影响。
60 名定期进行娱乐活动的参与者被随机分配进行不同的拉伸运动（静态、动态或不拉伸），随后进行平衡测试。研究结果显示，与对照组相比，进行拉伸运动的两组参与者在静态平衡能力方面表现更佳（测试方法：双手置于臀部，非支撑脚置于支撑腿内侧膝盖处，并抬起支撑脚的脚跟）。
在对超过 6,000 名参与者进行的研究中，中国的研究人员调查了夜间进食频率（定义为晚上 10 点至凌晨 4 点之间）对甲状腺功能和敏感性的影响。研究结果发表于 Frontiers in Endocrinology（IF：3.9 | CiteScore：5.7）。
为了阐明膳食纤维在预防和管理全球最常见疾病中的作用，Frontiers in Nutrition（IF：4.0 | CiteScore：5.2）近期发表的一篇文章综述了膳食纤维对多种慢性疾病的影响研究，特别是心血管疾病、II型糖尿病、肥胖和结肠癌。
中国的研究人员近期发表于 Frontiers in Public Health（IF：3.0 | CiteScore：4.8）的一项研究表明，长时间久坐也可能增加 60 岁以上人群的中风风险。
Frontiers in Environmental Science（IF：3.3 | CiteScore：4.5）一篇新的综述文章，总结了这些产品使用相关的风险。这些风险从使用对羟基苯甲酸（parabens，一种常用防腐剂）引起的过敏反应风险增加，到因长期使用被识别为致癌化学物质而增加癌症风险。
在 Frontiers in Public Health（IF：3.0 | CiteScore：4.8）中的一篇研究中，美国的研究人员评估了 1998 年至 2021 年间纽约市的颗粒物（细微到可以绕过呼吸系统的防御）和二氧化氮（一种在烟雾形成中起关键作用的有毒气体）的含量。
在三年的时间里，该团队收集了关于地中海白鲨的新信息，包括当前的种群密度和历史热点。通过收集 159 个 eDNA 样本，研究人员能够在四个地点检测到白鲨。他们表示，可能需要更为专注的监测来记录这些动物，他们的结果表明，种群可能比之前认为的更小且更分散。
Frontiers in Plant Science（IF：4.1 | CiteScore：7.3）刊登了一篇来自加拿大和美国研究人员的文章，他们调查了一种原产于加州西南部的灌木——加州麻黄（Ephedra californica）是否改善了其冠层下的小气候。
MASLD (代谢功能障碍相关脂肪肝疾病) 在世界大多数地区的发病率正迅速上升，这与肥胖和久坐不动的生活方式的增加有关。MASLD（以前称为非酒精性脂肪肝疾病）已经是最常见的肝脏疾病：它影响着 30% 的成年人和 7% 到 14% 的儿童和青少年，预计到 2040 年，这一比例将上升到超过 55% 的成年人。MASLD 患者患糖尿病、肝细胞癌、非肝癌、慢性肾病、年龄相关的肌肉流失和心血管疾病的风险增加。
一个国际研究团队表示，找到日常食物中能够预防或抑制小肿瘤形成的成分，对于降低此类疾病的发病率至关重要。在Frontiers in Immunology（IF：5.7 | CiteScore：9.8）上的一篇新文章中发现，小鼠实验表明，某些食物中含有的抗原可以抑制小肠中的小肿瘤。抗原是食物中能够引发免疫系统反应的分子。
现在，中国的研究人员调查了医生使用社交媒体的方式如何影响患者依从性（患者跟从医疗指导和建议的意愿）以及最终的治疗结果。他们在
Frontiers in Public Health（IF：3.0 | CiteScore：4.8）上发表了他们的研究结果。
我们用嘴唇说话、进食、饮水和呼吸；它们传达我们的情感、健康状况和美学特征。嘴唇具有复杂的结构以执行如此多的角色，因此唇部问题往往难以有效修复。基础研究对于改进这些治疗方法至关重要，但到目前为止，使用唇细胞（其功能与其他皮肤细胞不同）的模型尚未出现。在最新发表于Frontiers in Cell and Developmental Biology（IF：4.6 | CiteScore：9.7）的研究中，科学家报告了成功实现捐赠唇细胞的永生化，这使得在实验室中开发临床相关的唇模型成为可能。这一概念验证一旦扩大规模，可能使数以千计的患者受益。
铁是生命不可或缺的微量营养素，参与呼吸作用、光合作用和 DNA 合成等重要生命过程。然而当今海洋中，铁的有效性往往是限制性因素，这意味着增加海洋中可利用铁的含量可以促进浮游植物固定碳的量，从而对全球气候产生影响。铁主要通过河流、冰川融化、热液活动以及风力输送进入海洋和陆地生态系统。然而，并非所有形式的铁都具有“生物活性”，即能够被生物体吸收利用。
英国的科学家们在 Frontiers in Conservation Science（新刊）上发表了一篇文章，他们致力于了解更多关于苏门答腊虎幼崽在四个发育阶段的关键父母行为，以及记录了随着幼崽变得更加独立，幼崽和父母之间的互动是如何变化的。
拖延症，即明知可能会带来负面后果却仍自愿推迟行动，可以暂时为处理不愉快的任务提供解决方案，但如果成为一种长期行为，则会对健康和福祉造成负面影响。追求健康的行为方式也更难在日常生活中坚持，并且由于缺乏即时回报，可能会助长拖延症。在最近发表在 Frontiers in Public Health（IF：3.0 | CiteScore：4.8）上的一篇文章中，意大利的研究人员调查了 500 多名学生中拖延症与不健康行为之间的关系。
研究人员发现，拖延症越严重的人，睡眠习惯越差，饮食模式越不健康，酒精摄入量也越多。他们还发现，存在一种以上不健康行为的参与者，其拖延症的可能性要高出 2 到 3 倍。
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埃及的研究人员利用先进的技术对一具新王国时期的女性木乃伊进行了“虚拟解剖”，这具木乃伊因其非凡的表情被称为“尖叫的女人”（ ‘Screaming Woman’）。他们发现，她的尸体曾用昂贵的进口乳香和杜松制成的防腐剂进行了处理。尽管没有明显的死因，但木乃伊张大的嘴部可能是死后痉挛造成的，这通常与剧烈痛苦和强烈情绪下的死亡有关。研究结果发表在 Frontiers in Medicine（IF：3.1 | CiteScore：5.1）上。
1935 年，纽约大都会博物馆领导了一次前往埃及的考古探险。在卢克索附近的代尔埃尔巴哈里，也就是古底比斯遗址，他们挖掘了森穆特的陵墓，森穆特是皇家工程的建筑师和监督官，据说是著名的哈特谢普苏特女王（公元前 1479-1458 年在位）的情人。在森穆特墓下方，他们发现了一个单独的墓室，里面埋葬着他的母亲哈特努弗和其他身份不明的亲属。
在这里，他们有了一个不可思议的发现：一口木棺里躺着一具老年妇女的木乃伊，她戴着黑色假发，手上戴着两枚银和金制的圣甲虫戒指。但令考古学家震惊的是这具木乃伊的表情：嘴巴大张，仿佛被定格在一声尖叫中。他们称她为“尖叫的女人”。
如今，在她被埋葬约 3500 年后，埃及的研究人员利用最先进的科学技术对“尖叫的女人”进行了检查，以了解她的生平和死因。
Dr Saleem with the Screaming Woman mummy。图片来源：Dr Saleem
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近年来，几乎在所有水生生境和生物体内都发现了微塑料。然而，进入海洋的塑料量与在海洋中发现的塑料量并不相符，这表明存在一个未知的“汇”。
英国的研究人员在 Frontiers in Marine Science （IF：2.8 | CiteScore：5.1）上发表文章，他们使用一艘专为在公海上采集微塑料样本而建造的双体船，收集了海洋表面的微塑料数据。
他们的结果表明，北海表层水域中的微塑料颗粒数量远超先前的测量结果。大多数碎片是常用的塑料，如聚乙烯和聚苯乙烯，很可能来源于破碎的塑料袋、水瓶和渔具。研究表明，这表明微塑料在海洋表层水域大量存在，应该密切监测并进行更广泛地研究，以便更好得理解塑料污染对海洋的影响。
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大多数花生产于粮食安全得不到保障的国家，而粮食浪费本身就是温室气体的一个重要来源。花生壳被用作动物饲料或建筑材料。然而，它们也适合人类食用。
在美国，研究人员在 Frontiers in Nutrition（IF：4.0 | CiteScore：5.2）上发表文章，美国的研究人员总结了花生壳用于人类消费的当前用途，并提出了未来可能的应用，这些应用可能对粮食供应和面包等常见食品的营养成分产生重大影响。
花生壳的干重含有 60% 的膳食纤维和 7% 的蛋白质。它们还含有许多可以帮助预防疾病的天然化学物质。例如，增加普通食品中的膳食纤维含量可能对心血管健康和降低胆固醇有各种有益影响。因此，作者写道，如果在食品生产中使用花生壳，可以增加可供人类食用的健康食品总量。
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在学校教育中，执行功能（EF）——一组对注意力、专注力、计划和解决问题至关重要的认知过程——对学生的长期成功起着关键作用。研究表明，较弱的执行能力与学业成绩下降密切相关。近期，研究人员开展了一项调查，旨在了解与同龄人相比，存在执行功能障碍的学生是否认为 ChatGPT 等 AI 工具更有帮助。结果证实了这一观点，这也凸显出我们有必要重新思考生成式人工智能在教育中的作用。自 ChatGPT 等 AI 工具发布以来，它们对内容创作产生了巨大影响。这些工具是否应该在学校和大学中被允许或禁止使用，引发了持续的争论。
目前，瑞典的研究人员已经展开了调查，以研究青少年执行功能与其对生成式 AI 聊天机器人在完成学校作业时的使用情况和感知效用之间的关系。他们的研究结果已发表在 Frontiers in Artificial Intelligence（IF：3.0 | CiteScore：6.1）上。
“面临更多执行功能挑战的学生发现这些工具特别有用，尤其是在完成作业方面，” 隆德大学（Lund University）心理学系的学校心理学家兼研究助理Johan Klarin说道。“这突出了这些工具作为一种潜在支持的价值，可以帮助那些在对学业成功至关重要的认知过程方面存在困难的学生。”
然而，研究人员也提到，过度依赖这些工具可能会阻碍或延迟执行功能和学生学习能力的发展。“在学校实施AI支持时，应仔细考虑这一点，并进行纵向研究以观察其影响，” 项目负责人、 隆德大学（Lund University）副教授 Daiva Daukantaitė 博士补充道。
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有众多优质的文章持续发表在 Frontiers 的期刊内，而你可能由于种种原因难免会有遗珠之憾。从现在起，Frontiers 将定期从全球最优秀的研究成果中撷取一些你可能错过了的精彩论文，以上为该系列的 9 月篇。
膜科学作为一门跨学科的领域，涉及到物理学、化学、工程学等多个领域。自从踏入膜科学与技术领域以来，Frontiers in Membrane Science and Technology 期刊的期刊主编 (Field Chief Editor) Michael D. Guiver 见证了该领域一步步从一个相对较小的研究社区发展为一个蓬勃的多学科领域。而中国在过去的 20 年间已经成长为全球膜领域论文的最大贡献者之一，许多创新的膜公司和初创公司起源于大型膜中心。
这篇由 Guiver 撰写的文章将带我们进入历史的时光隧道，回顾膜科学与技术的起源、探索其中的发展，并讨论这一课题当前面临的挑战。
Michael D. Guiver 在英国长大，他在伦敦大学获得了化学学士学位。后移居加拿大，在卡尔顿大学 (Carleton University) 获得化学（天然产物）硕士学位。后加入加拿大国家研究委员会 (National Research Council Canada, NRC) 开发膜材料，同时取得了博士学位。2009 – 2020 年，在 Journal of Membrane Science 任编辑。他曾任职于美国化学会（American Chemical Society, ACS）的编辑委员会，目前是 Macromolecular Research 国际顾问委员会成员；Macromolecular、ACS Macro Letters 编辑顾问委员会成员；Polymer 编辑部成员。他同时还是英国皇家化学学会（Royal Society of Chemistry）的成员。2009 – 2013 年，他担任汉阳大学 BK21plus 计划访问教授。2014 年 9 月，他离开加拿大，加入天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室。
他的大部分职业生涯都在 NRC 从事膜材料、分离材料和燃料电池用膜的研究。他在高分子膜方面进行了长达 40 年的研究。他共发表了 270 多篇论文/专著，拥有 20 多项专利。他的主要专长是聚合物化学；他的研究兴趣是高分子气体分离膜及燃料电池用高分子电解质膜。他目前正在从事微孔聚合物、质子交换膜、阴离子交换膜的研究，同时也在研究碳氢基离子膜的稳定性，使其能够实际应用。
膜广义上可被定义为一种物理屏障，它允许物质在驱动力作用下从一侧选择性地通过到另一侧，或者控制渗透速率。这些物质可以是有机或水性液体、溶质、蒸汽、气体、离子或电子。膜科技的应用领域广泛，涵盖了药物传递等领域。膜过程的一个优势是避免了在常规分离过程中可能发生的相变，同时膜系统的占地面积相对较小，且具有在现场“就地”操作的可扩展性和灵活性。
膜的研究可以追溯到两百多年前，涉及到对生物和合成膜的研究。生物膜在动植物界中是普遍存在的，它们拥有复杂的通道、孔隙结构和传输机制，可以精确地控制生物活性分子、离子、水和气体的渗透和选择性通过。在现代膜科学和技术中，它们为新型膜材料的设计提供了灵感。早期对合成膜的研究主要集中在具有对称或致密结构的形态上，这些膜对于传输的阻力大，导致透膜物质的通量低。虽然致密膜可以帮助研究者详细探索其固有特性、提炼有用的结构-性能关系，并发展出渗透过程的理论，但由于产品透过性能差，因此在工业分离中并不实用。
1961 年对于膜科学的发展而言是关键的一年。从那时起，膜科学开始从学术兴趣转向工业应用。这一年 Loeb 和 Sourirajan 在加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）开发出了第一个在海水淡化中具有足够高水透过性能的实用膜，即“反渗透”（RO）膜。这是一种整体非对称膜，其薄的选择层由醋酸纤维素制成。此后，Sourirajan 跳槽到加拿大国家研究委员会（NRC）的渥太华主校区，并在那里创建了一个世界著名的膜研究课题组，一干就是数十年。正是在加拿大国家研究委员会，Michael D. Guiver 与 Sourirajan 等一众膜研究的先驱人物成为了同事。
20 世纪 70 年代， Cadotte 开发出了薄层复合（TFC）膜，成为了膜科学与技术的另一个里程碑。薄薄一层选择层被沉积在机械坚固且廉价的支撑膜上，实现了支撑结构与专用选择层材料的脱钩。这一技术也是当前大多数商业 R O和纳滤（NF）膜的基础。
1980 年，Monsanto 公司（现由Air Products销售）推出了用于商业气体分离的PRISM®膜，基于非对称中空纤维聚醚砜膜。该膜得益于 Henis 和 Tripodi 的发明，在中空纤维的选择性表面应用硅胶填充层，以封堵可能影响良好气体选择性的缺陷。
现如今，膜科学与技术已经发展为一个涉及到聚合物和无机材料、化学、物理学、化学工程、过程工程、数学建模等的多学科领域。为了更好地满足该领域的需求，Frontiers in Membrane Science and Technology 应运而生。
膜科学与技术领域的期刊应该如何发展？未来的研究方向如何把握？如何写出一篇优秀的相关领域论文？结合自己多年担任期刊主编的经验，Guiver 和 Frontiers 进行了一场对谈并对期刊发展、行业前景等话题发表了自己的见解。
一个具有良好声誉并值得信赖的发布平台
Frontiers: 您认为 Frontiers in Membrane Science and Technology 如何可以助力这一领域的研究？
Prof. Guiver: Frontiers in Membrane Science and Technology 是一本开放获取的期刊，而这一模式已经证明了其在打造一个具有良好声誉并值得信赖的发布平台方面所取得的长足进展。由于高质量研究的数量大大超过了目前有限的膜研究领域发表平台的容量，该期刊可能会很好地解决这一不足，从而满足研究界的需求。
让我印象非常深刻的是，Frontiers 拥有杰出的技术支持和论文筛选程序(AIRA)，再加上其触及面相当广泛，这应该会对该领域的发展有所帮助。
Frontiers: 请简单介绍一下您的研究领域以及这一研究领域的重要性？
Prof. Guiver: 我的专长是聚合物化学，所以这很自然地联系到我的研究领域：高分子气体分离膜及燃料电池用高分子电解质膜。这两个研究领域在很大程度上都依赖于经过特殊设计的聚合物的固有性状，以带来性能上的改进。这两个研究领域都涉及到能源和环境相关的问题，是可以解决我们这个时代所面临的重大挑战的前沿技术。例如，丙烯在石化工业中被用作制造聚丙烯的原料单体，它主要是通过一种非常耗能的方式从丙烷中大规模分离出来的。高分子气体分离膜则避免了传统蒸馏过程的气-液态变化，具有很大的节能潜力。
膜科学及其技术是可以解决我们这个时代
所面临的重大挑战的前沿技术
Frontiers: 膜科学及其技术是一种跨学科的研究，当前在研究的过程中所面临的最大挑战是什么？你觉得我们应该在哪些方面付出更多努力？
Prof. Guiver: 我非常同意这是一个跨学科的研究领域的观点，我也认为随着许多其他领域研究的发展，我们也将看到他们跨学科的一面。作为研究人员，我们都应该认识到这一点，同时掌握一些所交叉的学科知识。当然，我们不可能在所有领域都成为专家，我们最好专注于自己的专长领域，同时与其他领域的研究人员展开有效地合作，使我们的研究更加完整。在真正的合作中，合作双方都应该向对方学习，并且双方都应该带来大于两者之和的附加价值。要达成这一点，我们就更需要学科敏感度、信任、友谊和科研道德。
Frontiers: 您的研究领域将如何影响我们的日常生活？
Prof. Guiver: 膜科学及其技术已经为健康领域、安全领域、制造业、废物处理、能源和环境领域做出了巨大贡献，并还在持续地做出更多的贡献。我在这里举一个很明显的例子：利用海水淡化技术缓解缺水地区水资源短缺问题。此外，可能不太为人所知的方面，这一研究领域还为我们的日常生活带来了许多积极的影响，如血液透析、电子行业用的超纯水、天然气净化、飞机油箱的氮气填充、水处理、电池分离器等等。
我们需要学会以一种逻辑清晰
易于理解的方式向读者传达自己研究
Frontiers: 目前，这一领域的前沿研究是什么？您建议如何跟上最新的行业趋势？
Prof. Guiver: 我认为这是一个很难简单阐明的问题，因为膜科学及其技术是非常多样化的，其中涉及到很多领域。而要跟上科学进步和行业发展的趋势，我们一定需要大量地阅读，包括社会新闻、化学和工程相关的新闻、科学文献等等。在此基础上，通过与其他研究人员、行业同事和该领域的前沿研究者的沟通，保持对社会“脉搏”的把握。
Frontiers: 您期待看到哪些方向最新的研究成果？对于未来有志于向该期刊投稿的中国学者有什么样的建议？
Prof. Guiver: 我在该期刊官网上发布了一篇文章讨论了膜研究领域面临的重大挑战。在那篇文章的最后一部分，我简单提及了一些我们期待看到的内容，在此，我将进行更细节的解读。首先，提交的文章必须与膜的研究领域相关、必须具有显著的新颖性、新的见解或想法，或者与现有的研究成果相比，在相关性能上有所提升。其次，我非常强调研究成果最终的良好呈现的重要性，这比语法正确这种显而易见的事情更为重要。一篇文章中清晰而引人入胜的叙述应该是以一种逻辑清晰的方式概述这一研究的原理，并将这一逻辑贯彻到结论中。文章中的图表展示是非常重要的，我们建议使用相同的字体和格式表达，这可以让读者感受到作者的专业性和文章的易读性。所有发表出来的文章都是作者在这一研究领域的留下的精神财富。因此，在考虑提交文章之前，每一个作者都应尽最大的努力做最好的准备。
Frontiers: 在您看来，什么样的论文才是一篇好论文？
Prof. Guiver: 除了相关且合理的研究课题外，我们需要学会以一种逻辑清晰，易于理解的方式向读者传达自己研究，避免歧义。尤其是在论文中保持术语的一致性非常重要——我经常看到提交的稿件中使用几种不同的表达来描述同一件事，这往往会造成理解上的混乱。此外，一个简洁有力的标题比一个冗长细致的标题更能抓住读者的注意力。
同时，正如我之前提到的，良好的呈现同样非常重要。清楚地陈述自己研究工作的新颖性、或者研究中的新见解，并将当前的研究与已有的研究进行比较，这样读者就可以了解在推动该领域的发展方面取得了哪些进步，从而有效地避免增加价值较小的重复工作。此外，每一篇文章都应该精心准备。即使论文的研究内容很好，但是充满了错别字和语法错误的论文在行业内的影响也会小得多。
Frontiers in Membrane Science and Technology 是 Frontiers 旗下一本新的开放获取期刊。该期刊旨在发表与膜科学及其技术相关的有影响力的研究，并通过该期刊向学术界、行业领袖和公众传播和交流这一研究领域的相关知识。
期刊主要关注以下 6 个方向：
Frontiers 是全球第六大学术出版社，文章被引用次数位列全球第三。Frontiers 总部位于瑞士，是全球领先的开放获取（Open Access）出版商，致力于使科学在全球范围内更加开放，其发布的研究文章已被浏览超过 24 亿次。欲了解更多详情，欢迎访问 Frontiers 官方网站：www.frontiersin.org.
面对众多优质文章在 Frontiers 的不断发表，而你可能由于种种原因错过了。为此，“主编荐读” 集合了 Frontiers 众多期刊近期发表的优质文章，由各期刊编委汇总选送。
本期由目前担任 Frontiers in Cell and Developmental Biology (IF: 5.5 | CiteScore: 6.3) 期刊 Molecular and Cellular Reproduction 栏目主编(Specialty Chief Editor)的孙少琛教授，对近期发表在该栏目下的部分文章进行了推荐，此为上卷，欢迎阅读。
孙少琛，教授、博士生导师。国家优秀青年基金获得者、江苏省杰出青年基金获得者、教育部霍英东青年教师奖获得者、江苏省 333 人才工程中青年带头人。2006 年毕业于东北农业大学生物技术专业，获学士学位；2009 年毕业于广西大学动物遗传育种与繁殖专业，获硕士学位；2012 年毕业于韩国忠北国立大学畜产学专业，获博士学位。2012 年 3 月至今，在南京农业大学动物科技学院任教。现任中国畜牧兽医学会高级会员，中国动物学会生殖生物学会、细胞与分子显微技术学会常务理事，江苏省发育生物学会生殖专业委员会委员。
文章导读：
本研究聚焦青春期过渡期卵母细胞表观遗传事件。卵母细胞发育在青春期之前处于静止状态，通常停滞在生发泡（GV）阶段，不会自发进行减数分裂。多种分子途径在青春期开始时发生变化并被触发。目前尚不清楚在青春期过渡期卵母细胞中发生了哪些表观遗传事件，以及这些表观遗传事件的重要性如何。
研究人员评估了小鼠青春期前后卵母细胞的表观遗传标记水平。此外，还评估了从具有生育能力患者采集的人类卵母细胞的 H3K9me2 水平，比较了患者青春期前后的水平差异。研究发现，与青春期前的卵母细胞相比，小鼠青春期后卵母细胞染色质结构中的染色中心数量较少。在青春期过渡期内，检测的异染色质标记水平（H3K9me2、H3K27me3、H4K20me1）全部显著上调，但常染色质标记水平变化各不相同。其中 H3K4me3 标记水平随青春期过渡而上调，但 H3K27Ac 标记水平随青春期过渡而下调。用组蛋白去乙酰化酶激活剂（SRT1720）进行处理或过表达异染色质因子并不会导致青春期前卵母细胞中的异染色质增加。然而，将青春期前卵母细胞用促卵泡激素（FSH）处理 24 小时后，其染色质结构会转变为青春期后的构型，染色质中心数量降低，并且组蛋白甲基化水平升高。这表明激素在青春期过渡期的染色质调控中发挥了关键作用。
研究表明，青春期过渡会引起卵母细胞染色质的重新组织和组蛋白甲基化水平的升高，从而促进卵母细胞的发育。这些结果为寻找青春期前卵母细胞的体外成熟条件奠定了基础，这对于帮助年轻癌症幸存者进行体外卵母细胞成熟以及生育力保存至关重要。
FSH体外治疗青春期前卵母细胞启动染色质重塑，改变减数分裂和细胞功能。
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文章导读：
复发性流产（Recurrent pregnancy loss，RPL）是妇产科领域内一个仍未解决的问题，其中高达 50% 的 RPL 病例没有被明确解释。不明原因的 RPL（unexplained RPL，uRPL）被广泛认为与子宫内膜微环境异常有关。
Bone formation protein 2 (BMP2) 是参与子宫内膜蜕化和胚胎着床的重要因子， intercellular adhesion molecule 1（ICAM1）是子宫内膜中的关键炎症调节因子。在这项研究中，与生育能力正常的对照组相比，研究人员发现在 uRPL 患者的子宫内膜样本中，BMP2 水平明显降低，而 ICAM1 水平则明显升高。为了进一步研究 BMP2 和 ICAM1 之间的关系以及 uRPL 的潜在分子机制，研究人员采用永生化的人类子宫内膜基质细胞（immortalized human endometrial stromal cells，HESCs）和原代人蜕膜基质细胞（primary human decidual stromal cells，HDSCs）作为研究模型。
研究结果显示，在 HESCs 和 HDSCs中， BMP2 通过上调 DNA-binding protein inhibitor 3（ID3），从而抑制 ICAM1 的表达。通过使用激酶受体抑制剂（dorsomorphin homolog 1 and dorsomorphin）以及 siRNA 转染，发现 BMP2 介导的 ID3 上调以及随后的 ICAM1 下调是通过 ALK3-SMAD4 信号通路调控的。这项研究揭示了 BMP2 在人类子宫内膜中调控 ICAM1 的分子通路，为 uRPL 的潜在治疗提供了一些启示。
BMP2下调人子宫内膜基质细胞和蜕膜细胞中ICAM1表达的分子机制示意图。
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文章导读：
多鞭毛形态异常（Multiple morphological abnormalities of the flagella, MMAF）能够通过影响精子的运动能力和形态导致男性不育。在衣藻中, calmodulin- and spoke-associated complex (CSC)参与周辐 (radial spoke，RS) 的组装以及纤毛运动，然而在人类中，作为哺乳动物中 CSC 亚组同源蛋白的 cilia- and flagella-associated protein 61（CFAP61），其作用尚不清楚。
在本研究中，作者招募了三个无亲属关系的巴基斯坦家庭，其中包括 11 名患有 MMAF 的男性不育患者。1 号家庭中的 CFAP61 基因变体 c.451_452del (p.I151Nfs*4) 和 2 号，3 号家庭中的 c.847C > T (p.R283*) 被鉴定为与 MMAF 表型隐性共分离。通过透射电子显微镜技术，研究人员观察到患者精子鞭毛的轴突超微结构严重紊乱；通过免疫荧光染色技术，研究人员观察到并证实患者精子中缺失中央微管（central pair）、RSs 和内动力蛋白臂(dynein arm)。此外， CFAP61 和 CFAP251 的免疫荧光信号未能在患者精子尾部检测出，表明精子鞭毛中 CSC 功能缺失。
综上所述，该研究结果表明，CFAP61 基因的纯合变体与 MMAF 和男性不育症相关，证明了该基因在人类正常精子鞭毛结构中的重要作用。
在患者的精子鞭毛中未观察到CSC蛋白
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Frontiers in Cell and Developmental Biology 是聚焦于细胞与发育生物学领域基础生命科学问题的开放获取期刊，创刊于 2013 年。期刊最新影响因子为 5.5，CiteScore 为 6.3。期刊涵盖了细胞生物学、遗传与发育、癌症研究以及干细胞等多个医学基础研究的前沿领域，旨在更好的理解机体各类细胞在各种生理及病理状态下的相关机制和作用，从而促使人类找的新的疾病治疗方案。
Frontiers 是全球第六大出版社，文章被引用次数位列全球第三。Frontiers 总部位于瑞士，是全球领先的开放获取（Open Access）出版商，致力于使科学在全球范围内更加开放，其发布的研究文章已被浏览超过 24 亿次。欲了解更多详情，欢迎访问 Frontiers 官方网站：www.frontiersin.org.
面对众多优质文章在 Frontiers 的不断发表，而你可能由于种种原因错过了。为此，“主编荐读” 集合了 Frontiers 众多期刊近期发表的优质文章，由各期刊编委汇总选送。
本期由目前担任 Frontiers in Cell and Developmental Biology (IF: 5.5 | CiteScore: 6.3) 期刊 Molecular and Cellular Reproduction 栏目主编(Specialty Chief Editor)的孙少琛教授，对近期发表在该栏目下的部分文章进行了推荐，此为中卷，欢迎阅读。
孙少琛，教授、博士生导师。国家优秀青年基金获得者、江苏省杰出青年基金获得者、教育部霍英东青年教师奖获得者、江苏省 333 人才工程中青年带头人。2006 年毕业于东北农业大学生物技术专业，获学士学位；2009 年毕业于广西大学动物遗传育种与繁殖专业，获硕士学位；2012 年毕业于韩国忠北国立大学畜产学专业，获博士学位。2012 年 3 月至今，在南京农业大学动物科技学院任教。现任中国畜牧兽医学会高级会员，中国动物学会生殖生物学会、细胞与分子显微技术学会常务理事，江苏省发育生物学会生殖专业委员会委员。
文章导读：
在哺乳动物中，精子通过一系列的生理和生化反应在雌性生殖道内获得受精能力，称为精子获能（Capacitation）。精子生物能代谢是精子获能的重要条件之一。哺乳动物精子 ATP 的产生，主要通过两个代谢过程，即氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation) 和有氧糖酵解 (aerobic glycolysis)，这两个代谢途径分别定位于鞭毛的两个不同区域，即中段和主段。在小鼠精子中，与精子获能过程中的许多事件依赖于这两个能量产生途径，这暗示着其中一些事件可能影响精子的能量需求。
在本研究中，研究人员使用细胞外通量分析来评估小鼠精子在获能过程中糖酵解和呼吸参数的变化，并验证了这些变化是否影响了精子的 ATP 可持续性。结果显示，精子获能促使两种主要代谢途径的使用比例发生转变，从氧化转向糖酵解。然而，这种代谢重编程似乎不会影响精子消耗 ATP 的速率。因此，代谢切换的作用可能是为了增加 ATP 在远端鞭毛区域的供应，以满足精子获能过程中产生的能量需求。
实时测量代谢调节剂治疗前后小鼠精子的耗氧率（OCR）（A，C）和细胞外酸化率（ECAR）（B，D）。
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文章导读：
老年男性会经历退行性生育能力和睾丸内分泌功能变化，从而对其生殖健康和幸福感造成严重影响。然而，导致生殖老化的机制尚不清楚。为解决相关问题，本研究比较了成年（3 个月）和老年（ 21 个月）雄性小鼠生殖道七个区域（睾丸、输精管、起始段、头部、体部、尾部附睾及输精管）的表型和转录组变化。研究通过定量 PCR、免疫组化、免疫荧光染色和酶联免疫吸附实验对小鼠、人类组织和精液样本中的基因表达进行了分析。结果显示，老年雄性小鼠表现出系统性和生殖方面的变化，在睾丸和近端附睾中检测到了显著的组织学变化。研究绘制了雄性生殖道的转录组图谱，并在小鼠和人类组织中鉴定和验证了一系列区域特异性基因，包括 PROTAMINE 1 (PRM2)、ADAM METALLOPEPTIDASE DOMAIN 28 (ADAM28)、RIBONUCLEASE A FAMILY MEMBER 13 (RNASE13)、WAP FOUR-DISULFIDE CORE DOMAIN 13 (WFDC13) 和 WFDC9。
同时，对男性生殖道不同区域与年龄相关的转录组变化进行了检测分析，发现免疫应答的增强与雄性生殖老化有关，尤其是 T 细胞的激活。研究鉴定了一个与免疫应答相关的因子，phospholipase A2 group IID(PLA2G2D)，有可能成为小鼠生殖老化的生物标志物。此外，研究还确认了在起始段、头部、体部和尾部附睾的老化过程中的四个关键因子，protein tyrosine phosphatase receptor type C(PTPRC)、lymphocyte protein tyrosine kinase(LCK)、microtubule associated protein tau(MAPT) 和 interferon induced protein with tetratricopeptide repeats 3 (IFIT3)。本研究为研究小鼠中生殖系统老化提供了 RNA 测序资源，并有望提高对雄性生殖老化和不育症的认识。
雄性小鼠生殖和全身衰老的表型和组织学分析。
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文章导读：
受精包括多个复杂的过程。首先，哺乳动物精子会通过顶体反应，具备与卵子融合的能力。之后，已经完成顶体反应的精子会穿透透明带，附着在卵子的表面，并最终与卵子质膜融合。IZUMO1 是在哺乳动物精子-卵子融合中第一个被证实的重要精子蛋白，在小鼠中，当 IZUMO1 基因被敲除后，小鼠的精子可以附着在卵子表面，但无法与卵子质膜融合。然而，IZUMO1 在其他物种中的功能仍然大部分未知。
本研究通过使用 CRISPR/Cas9 技术构建了 IZUMO1 基因敲除大鼠模型，并发现这些大鼠雄性不育。与小鼠不同，IZUMO1 基因敲除大鼠的精子无法附着在卵子质膜。进一步的研究揭示，在 IZUMO1 基因敲除小鼠中，能够吸附在卵膜上的完成顶体反应的精子数量减少，而这一变化被附着在卵膜上的大量顶体完整的精子掩盖。值得注意的是，在缺失 FIMP、SOF1、SPACA6 或 TMEM95 这些最近发现的在精卵膜融合过程中必不可少的基因的小鼠突变体中，我们并未观察到顶体反应完成的精子与卵子质膜融合方面的明显缺陷。这些数据表明，至少在大鼠中，IZUMO1 在精子与卵子质膜融合之前精卵结合过程中是必不可少的。
使用 CRISPR/Cas1 生成 Izumo9 缺陷大鼠。
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Frontiers in Cell and Developmental Biology 是聚焦于细胞与发育生物学领域基础生命科学问题的开放获取期刊，创刊于 2013 年。期刊最新影响因子为 5.5，CiteScore 为 6.3。期刊涵盖了细胞生物学、遗传与发育、癌症研究以及干细胞等多个医学基础研究的前沿领域，旨在更好的理解机体各类细胞在各种生理及病理状态下的相关机制和作用，从而促使人类找的新的疾病治疗方案。
面对浩瀚优质文章在 Frontiers 的不断发表，而你可能由于种种原因错过了。为此，“主编荐读” 集合了 Frontiers 众多期刊近期发表的优质文章，由各期刊编委汇总选送。
本期由目前担任 Frontiers in Cell and Developmental Biology (IF: 5.5 | CiteScore: 6.3) 期刊 Signaling 栏目主编的张志刚教授，对近期发表在该栏目下的部分文章进行了推荐及点评，此为上卷，欢迎阅读。
张志刚教授，研究员，博士生导师。上海交通大学肿瘤研究所癌基因及相关基因国家重点实验室，神经递质与肿瘤微环境研究团队负责人。中国生理学会基质生物学专业委员会主任委员，中国医师协会精准医疗委员会癌症代谢与治疗委员会副主任委员。获得十二五国家科技重大专项，国家自然科学基金重大研究计划、国家自然科学基金面上项目、国家高技术研究发展计划（863 计划）等课题资助。担任 Frontiers in Cell and Developmental Biology, Signaling section 主编，Journal of Immunology Research 客座主编。以通讯作者在消化系统主流期刊 Gastroenterology，Gut，NatureCommunications，Hepatology，Journal of Hepatology，American Journal of Gastroenterology，Genome Biology，Clinical Cancer Research，Cancer Research，Oncogene 等发表多篇论文。上海市领军人才，上海市优秀学科带头人，上海市卫生系统优秀学科带头人，上海交通大学医学院“高原高峰”计划。申请国家发明专利 9 项，获国家专利授权 6 项，获国际 PCT 专利授权 1 项，参与编写中英文专著 2 本。获上海医学科技二等奖（第一完成人）。
其研究方向主要集中在：肿瘤的系统性调控、神经递质-激素-免疫系统对肿瘤发生发展的调控、器官间交流在肿瘤发生发展中的作用。
文章导读：常染色体显性遗传视神经萎缩（Autosomal Dominant Optic Atrophy，ADOA）是一种导致失明和其他神经系统障碍的疾病，与 OPA1 基因突变相关。OPA1 的 GTPase 和 GED 结构域在调控线粒体内膜（IMM）的融合和脊髓结构的组织方面发挥着重要作用，这些过程对于细胞的氧化代谢至关重要。线粒体动态变化和膜结构的组织也与钙离子稳态和信号传导有关，但 OPA1 在钙离子动态中的具体作用尚未确立。
OPA1 是细胞质和线粒体 Ca2+ 稳态所必需的
本研究分别在 OPA1 缺陷和野生型小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs），以及源自 ADOA 患者的人类纤维细胞中，采用了拯救（rescue）和过表达（overexpression）策略，研究了 OPA1 及其与 ADOA 相关的突变对钙离子稳态可能造成的影响。缺少 OPA1 的 MEFs ，只需较少量从内质网（ER）释放的 Ca2+ ，即可诱导线粒体基质中的钙离子升高。这与内质网- 线粒体的更紧密接触有关，但线粒体钙离子通道复合物含量并无明显变化。携带 OPA1 GTPase 或 GED 结构域突变的患者细胞也显示出改变的钙离子稳态，而这些与较低 OPA1 水平相关的突变同样表现为内质网-线粒体之间的更紧密接触。此外，在 OPA1 缺失的情况下，急性表达 OPA1 GTPase 突变体但不是 GED 突变体，部分恢复了 MEF 细胞质中促使线粒体内钙离子升高所需的钙离子浓度。最后，在野生型小鼠胚胎成纤维细胞中过度表达 OPA1 突变体扰乱了钙离子稳态，部分重现了在 ADOA 患者细胞的观察结果。
因此，OPA1可能通过其 GED 结构域调节功能性的内质网-线粒体耦合。然而在患者中，正常和突变形式的 OPA1 并存会导致钙离子稳态失衡，并非受制于特定的结构域，这可能会影响 ADOA 病情的整体进展。
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文章导读：在这项研究中，研究人员探讨了高密度脂蛋白（HDL）在脓毒症中的保护作用及其与脂蛋白代谢酶的关系。HDL 以多种方式发挥着保护作用，例如促进类固醇合成、清除细菌毒素、保护内皮屏障以及抗氧化/抗炎活性。然而，在脓毒症患者中，HDL 水平却迅速下降，但造成这种现象的机制还不清楚。
为了解决这个问题，研究人员在重症监护病房（ICU）的脓毒症和非脓毒症患者中，研究了与脂蛋白代谢有关的酶。结果表明，在 53 名脓毒症患者和 25 名非脓毒症患者中，涉及脂蛋白代谢的多个酶存在显著差异。具体来说，脓毒症患者中的某些酶活性显著降低，如卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）活性、LCAT 浓度以及胆固醇酯转运蛋白（CETP）活性。与此同时，脓毒症患者中的其他酶活性却显著增加，如磷脂转运活性蛋白（PLTP）和内皮脂酶（EL）。此外，血清淀粉样蛋白A（SAA）水平在脓毒症患者中比非脓毒症患者增加了 10 倍。
ICU 对照组（没有败血症或菌血症的患者）和 ICU 败血症组的箱形图
更重要的是，研究还发现 LCAT 活性与 ICU 入院和 28 天死亡率显著相关，而作为强烈的炎症标志物，SAA（血清淀粉样蛋白A）水平与死亡率无关。总之，这项研究提供了有关脓毒症期间 HDL 代谢迅速且显著变化的新数据。研究结果明确强调了特定代谢途径和酶在脓毒症的病理生理中扮演的关键作用，这一发现可为未来的新疗法提供重要线索。
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文章导读：线粒体修复对于代谢稳态发挥着重要作用。线粒体融合蛋白（MFN）协调线粒体的融合，从而抵御细胞衰老引起的线粒体退化。MFN2 的活动取决于不同的生理环境，它既可以介导线粒体融合，也可以招募细胞质中的 Parkin 来启动线粒体自噬。由于目前尚不清楚这些事件是如何相互调控的，该课题的研究人员构建并表达了模拟在 PINK1 磷酸化位点（T111、S378 和 S442）被磷酸化或不可磷酸化的线粒体融合蛋白-2（mitofusin-2，MFN2）突变体。
通过研究线粒体融合、极化状态以及被可能由于MFN2 磷酸化标记而存在的 Parkin 结合或者线粒体自噬，课题组发现，个别的 MFN2 磷酸化事件就如同一个生物学“条码”，根据磷酸化位点的状态，决定线粒体的命运。缺乏 PINK1 的细胞实验结果支持了 PINK1 激酶调控 MFN2 功能的关键作用。与 Parkin 介导的泛素化调节了 MFN2 介导的线粒体融合这一常见观点相反，Prkn 缺陷细胞的实验证明了 MFN2 的失活无需 Parkin 的存在。这些数据表明，由 PINK1 介导的磷酸化已经足够将 MFN2 从融合蛋白切换为线粒体自噬效应器，并不需要 Parkin 参与其中。
单个PINK1磷酸化位点状态对MFN2调制线粒体终点的影响
更重要的是，研究还发现 LCAT 活性与 ICU 入院和 28 天死亡率显著相关，而作为强烈的炎症标志物，SAA（血清淀粉样蛋白A）水平与死亡率无关。总之，这项研究提供了有关脓毒症期间 HDL 代谢迅速且显著变化的新数据。研究结果明确强调了特定代谢途径和酶在脓毒症的病理生理中扮演的关键作用，这一发现可为未来的新疗法提供重要线索。
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Frontiers in Cell and Developmental Biology 是聚焦于细胞与发育生物学领域基础生命科学问题的开放获取期刊，创刊于2013年。期刊最新影响因子为 5.5，CitesScore 为 6.3。期刊涵盖了细胞生物学、遗传与发育、癌症研究以及干细胞等多个医学基础研究的前沿领域，旨在更好的理解机体各类细胞在各种生理及病理状态下的相关机制和作用，从而促使人类找的新的疾病治疗方案。
Frontiers 是全球第六大出版社，文章被引用次数位列全球第三。Frontiers 总部位于瑞士，是全球领先的开放获取（Open Access）出版商，致力于使科学在全球范围内更加开放，其发布的研究文章已被浏览超过 24 亿次。欲了解更多详情，欢迎访问 Frontiers 官方网站：www.frontiersin.org.
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