野菜抗衰老；用寄生虫治疗神经疾病；首例AI机器人牙科手术…｜WE科学周报

01.

野菜中发现抗衰老成分

猪毛菜（Salsola collina，上图右）是一种民间食用的野菜，同时也作为中草药被用于降血压、血脂等。7月29日，Advanced Science 上发表的一项研究揭示了它的新作用：华东理工大学、西北大学和大理大学的研究人员发现，猪毛菜的提取物在动物实验中表现出延缓衰老、延长健康寿命的效果。研究人员从猪毛菜粗提取物中鉴定出3种活性化合物是其抗衰老的关键组分——槲皮素、β-谷甾醇和水杨酸，然后将其配置成组合药物。该药物能以粗提物仅0.4%的使用剂量，延长秀丽隐杆线虫的健康寿命，还能以粗提物仅5%的使用剂量，帮助衰老小鼠延缓衰老。该组合药物比粗提取物或单一成分更加“智能”有效，既可以选择性清除衰老细胞，也可以改善中/轻度衰老细胞的状态，因而能够以低剂量实现高剂量粗提物同等功效。此外，药物副作用也因使用剂量小而大幅下降。该研究有助于未来开发新的抗衰老药物。

论文

02.

利用寄生虫治疗神经疾病？

血脑屏障会屏蔽几乎所有蛋白质，因此如何将治疗用的蛋白质分子递送至中枢神经系统是一大难题。而一种常见寄生虫——弓形虫能够从人体肠道自然进入中枢神经系统，科学家尝试利用这一特征让它充当治疗工具。7月29日，Nature Microbiology 上发表的一篇论文显示，麻省理工学院等多所大学的研究人员对弓形虫进行改造，使其可穿过血脑屏障，向寄主神经元递送治疗性蛋白质。研究人员设计出一种蛋白质融合策略，让弓形虫入侵宿主细胞的重要工具（棒状体和致密颗粒这两种细胞器）中的两种蛋白分别与可以治疗人类神经疾病的不同蛋白质融合，实验表明，蛋白质能同时从这两种细胞器递送到神经元。作为概念验证，研究人员尝试用改造后的弓形虫把治疗性蛋白质MeCP2递送到神经元，以治疗雷特综合征（一种影响脑发育的罕见神经障碍）。通过腹腔注射把改造后的弓形虫送入小鼠体内后，MeCP2果然被递送到神经元。同时，目标递送位置外检测到的寄生虫很少，递送后也没有发生明显炎症。该方法或可成为治疗性蛋白质递送新方法，但仍需进一步研究其有效性和安全性。

论文

03.

母亲年龄较大

或可防止有害mtDNA向后代传递

mtDNA的致病性突变会导致线粒体疾病，而传统观点认为，随着母亲年龄增大，mtDNA突变向下一代传播的风险也更高。然而7月29日 Nature Aging 上发表的一项研究挑战了上述观点：西湖大学团队发现，mtDNA突变在母系遗传过程中会受到强烈的纯化选择（即淘汰有害突变）压力，并且这种压力随着母亲年龄的增加而增强。这意味着母亲年龄较大可能是防止有害mtDNA突变向后代传递的一个保护因素。鉴于呼吸链复合物 I 基因中的mtDNA突变与多种人类疾病相关（包括神经退行性疾病、心血管疾病、骨骼肌疾病和肝脏疾病等等），研究人员选择探究由该基因中mtDNA突变所引发的线粒体疾病的遗传模式。他们利用DdCBE碱基编辑技术，将小鼠复合物I的关键基因ND1和ND5中引入了特定的单点突变。实验结果显示，这两种mtDNA突变在母系遗传过程中都遭遇了显著的纯化选择压力，而随着母亲年龄的增长，这种纯化选择作用变得更加显著。该研究增进了我们对线粒体疾病遗传模式的理解，同时也对临床生殖咨询具有重要意义。

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04.

世界首个碳纳米管TPU芯片

传统的硅基CMOS晶体管和冯·诺依曼芯片架构已无法满足高能效计算芯片的发展需求。最近，Nature Electronics 上发表了一项突破性研究：北京大学团队成功制备出世界首个基于碳纳米管的张量处理器（TPU）芯片，可实现高能效的卷积神经网络运算。芯片由3000个碳纳米管场效应晶体管构成，采用脉动阵列架构构建，可以并行执行2位整数乘法累加操作，准确提取图像轮廓。基于该芯片进一步搭建的五层卷积神经网络，MNIST图像识别的准确率高达88%，功耗仅为295µW（所有新型卷积加速硬件技术中的最低功耗）。碳纳米管的高电导性能够显著提升张量计算效率，而高热导性能够有效分散热量，提升整体计算性能。此外，碳纳米管的柔性和高强度使得更小更轻便的处理器成为可能。该成果标志着碳纳米管技术在芯片领域取得重大进展，有望满足人工智能时代对高性能、高能效芯片的需求。除了传统计算，碳纳米管张量处理器未来还可能成为智能硬件、物联网设备等新兴领域的核心组件。

论文

05.

世界首例

AI机器人执行的人类牙科手术

最近，一个由人工智能控制的自主机器人，首次对人类患者进行了完整的牙科手术，速度比人类牙医快了大约8倍。该系统由波士顿公司Perceptive开发，采用手持式3D体积扫描仪，利用光学相干断层扫描 (OCT) 构建口腔的详细3D模型，包括牙齿、牙龈，甚至牙齿表面下的神经。人类牙医通常使用2D或3D X射线，但用这种方法确定蛀牙位置和程度的准确度只有大约30%。而该系统使用OCT，不仅可以避免有害的X射线辐射，还能将病理定位在大约20微米的范围内，准确率超过90%。该机器人的一个专长是安装牙冠。对于人类牙医来说，这通常需要2个小时，并且将其分为两次就诊。而机器人牙医在15分钟内就完成了整个过程。在安全方面，机器人的末端执行器通过一系列驱动连杆物理连接到患者在口中咬住的“咬合块”，使得患者的头骨相当于机器人的底座，这种直接的物理连接比人工更安全准确（刚性连接导致的误差只有几十微米），即使患者在诊疗过程中轻微移动头部，也不会对机器人造成影响，患者也不会被钻头刺伤。机器人不仅能够更快地工作，还可以切割出人类不可能实现的几何形状，以定制加工零件的精度将修复体安装到牙齿上。

报道

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