研究利用干细胞培育出结肠,细菌能抵御抗生素多久

人工智能可预测美国会行为

研究利用干细胞培育出结肠“类器官”

霍金督促各国尽快登月及探索火星 欧空局已表示2024年建成月球基地

细菌能抵御抗生素多久

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科技日报北京6月25日电
据英国广播公司网站近日消息称,英国科学家斯蒂芬:霍金发表言论,督促各国尽快开展登陆月球及火星的计划。他认为向太空扩散将会彻底改变人类的未来,新太空计划也会激励年轻一代对天体物理学和宇宙学的兴趣,而人类未来的生存应“走向太空”。

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人工智能可预测哪项国会草案会通过。图片来源:schools/iStock Photo

图片来源:James M. Well等

此前一则“霍金再发警告不要登月”的谣言广为传播,不过这并非霍金所说的话,而是以讹传讹。实际上,日前在挪威特隆赫姆市举行的斯塔尔马科学艺术节活动上,霍金强调了他对于太空探索的观点:希望各国尽快开展实现登月以及探索火星计划。

图片来源:mashable

迂回曲折地走入美国参议院的健康草案只是美国国会今年将会考虑的数千份草案中的一份,其中绝大多数将会失败。实际上,仅有约4%的草案会成为法律。那么,哪些法案值得关注呢?一个新人工智能算式将会提供帮助。仅需一份草案加上约12个其他变量,它就能以极高准确性判断一项草案成为法律的几率。

近日,美国科学家利用干细胞在实验室中培育出人类结肠“类器官”。研究人员表示,分化自人类多能干细胞的胃部和小肠类器官,有望带来肠胃发育和疾病研究革命。相关成果刊登于《细胞—干细胞》期刊。

霍金呼吁,世界大国应在2020年登月,同时在30年内建立起月球基地,在2025年实现派遣宇航员前往火星。他认为这是会彻底改变人类未来的计划,各国团队在一个共同目标上互相竞争,一起面临共同的挑战。而一项雄心勃勃的新太空计划,将会激励年轻一代对天体物理学和宇宙学等领域的兴趣。

越来越多的病原体正在对一种或更多抗生素产生耐药性,这威胁了人们治疗传染病的能力。不过,近日,研究人员在《生物生理学杂志》上报告称,一种简单的新方法能测量杀死细菌所需时间,这可以提高临床医生有效治疗耐药菌株的能力。

其他的算式曾预测过一份草案能否在国会委员会上生存下来,或者参议院或众议院代表是否会投票支持它,它们均有一定程度的成功率。聚焦研究政策制定的纳什维尔AI公司Skopos实验室计算学家John
Nay希望让该预测向前再迈一步。他希望预测一份法案能否在两院获得通过,并精确地预测其通过几率。

“类器官”是用干细胞在实验室里培育出的多细胞结构,虽然不是真正意义上的器官,但已经成为研究人类发育和疾病的理想工具。此前人们已经培育出小肠、肾脏、肺部和部分胃组织在内的多种“类器官”。但由于缺少胚胎阶段的发育数据等原因,在试管内衍生盲肠和结肠等末端肠道组织非常困难。

与此同时,霍金还肯定了人类应对气候变化和全球变暖的重要性。他指出,美国总统特朗普为全世界的气候变化进程做出了一项最严重、错误的决策。霍金称,之所以太空旅行对人类的未来至关重要,正是因为地球面临气候变化和资源枯竭的危险。

“这些发现能有助于测量细菌耐药能力,这在临床上曾长期被忽视。”该研究高级作者、以色列希伯来大学的Nathalie
Balaban说,“通常,抗生素耐受性测量将能为确定抗菌治疗持续时间提供有价值的信息,并减少治疗不足或过度治疗的几率。此外,这些数据有助于研究者预估细菌耐药性的真实情况。”

Nay从一个名为GovTrack的法律跟踪网站下载并分析了从第103届国会(1993—1995年)到第113届国会(2013—2015年)的相关数据。其中包括草案的全文以及一系列变量,如共同赞助者的数量、法案被引入时的月份以及支持者是否在其所属两院占多数群体等。他利用从103届到106届国会的数据训练了机器学习算式,从而将草案的内容和背景变量及其结果进行连系。随后,他预测了在第107届国会中的每项草案结果如何。接下来,他对从第103届到第107届国会的算式进行了训练,以预测第108届国会等等,以此类推。

于是,美国辛辛那提儿童医院发育生物学部的James M.
Well团队及合作者,利用动物模型展开分子和遗传筛查,并结合多个数据库,确定了刺激干细胞发育成结肠的关键生长因子。
研究人员发现,BMP信号会对发育中和出生后的肠上皮细胞产生作用,只需要简单激活BMP信号通路就足以活化后部HOX编码,从而衍生出HCO。

霍金表示,人们正耗尽空间,解决之道就是前往“其他世界”,现在是探索太阳系的时候了,向太空扩散出去才是人类进行自我挽救的唯一方式。

为了适应外界压力,病原体通常会经由基因突变产生耐药性。目前,临床医生主要借助最低抑菌浓度评估细菌耐药性等级,并以此确定使用何种抗生素及剂量如何。不过,耐药菌株能在致命浓度的抗生素中存活一段时间,这种耐受性能决定治疗成败和病情是否反复。但与耐药性不同的是,目前医疗机构的耐受性研究并不充分。

Nay最复杂的机器算式结合了若干个部分。第一部分分析了草案中的语言。它通过解释词汇如何镶嵌在周围的词汇中解释了它们的意思。接下来,它寻找了句意和包含它们的法案获得成功之间的连系。其他的三个算式发现了上下文数据和草案成功之间连系。最终,一个总的算式会利用其他四个算式的结果预测将会发生什么。

研究人员利用人类多能干细胞培育出肠管状的组织,并加入生长因子,成功启动了相关基因代码,促使细胞发育形成HCO。移植到实验鼠体内发育6到10周后,这一“类器官”的形态、结构、分子和细胞特性等都与人类结肠相似。

据BBC文章称,欧空局局长已表示2024年建成月球基地以替换国际空间站,并与俄罗斯合作发送探测器,以评估月球基地的潜在地点。中国也设定了向月球派遣宇航员的目标。美国国家航空航天局目前没有计划重返月球,更侧重在2030年将人类送上火星,但如果其他空间机构合作建立月球基地,NASA也很难置身其外。

为了应对这一问题,Balaban及其博士生Asher
Brauner和同事,开发出了耐受性衡量方法,即杀死99%的细菌所需最短时间。该衡量方法将包含约100个细菌的种群放置于微孔板上,分别暴露在不同浓度的抗生素中,在经历不同时间后,观察细菌的生存情况,研究人员即能手动进行,也能经由自动机器人设备完成。

由于96%的草案会失败,简单的“经常失败”策略通常是正确的。但Nay并不是要简单地预测每个草案是否能够通过,而是想要归纳每个草案具体通过的可能性。如果一个草案价值1000亿美元,或是要花费数月或数年才能被凝聚在一起,不能因为其通过几率低于50%就忽视其实施的可能性。为此,他根据算式给出的成功比例而非预测草案会成功的数量对其评分。通过这种方式,他的算式比简单地猜测一个草案是否会通过的几率高65%。相关成果日前发表于美国《公共科学图书馆:综合》。

“在试管中,HCO就表达了结肠标记,并包含了结肠定位细胞群。移植入小鼠体内后,HCO经历了形态变化,最终形成人类结肠组织。”Well说。由于动物模型不能很好重现人类疾病的发展过程,培育出人类HCO有助于科学家建立准确的消化道疾病模型,研究人体肠道细菌对健康的影响,并试验新型药物。

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研究人员将MDK99用于6个大肠杆菌菌株,结果显示在氨苄青霉素治疗中,它们的耐受性从2到23小时不等。MDK99还能被用于测量时变持久性案例——一些细菌的亚种会出现瞬时休眠,杀死它们的速度比杀死大部分快速生长的菌群慢得多。这类持久性会引发复发性感染。下一步,研究人员表示,将使用MDK99研究患者细菌耐受性的演化。

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