首例干细胞治愈糖尿病；可用上千年的核电池；谷歌AI设计芯片…｜WE科学周报

9月25日，cell 上发表的一篇论文显示，南开大学附属天津市第一中心医院与北京大学团队合作，利用化学重编程诱导多能干细胞（CiPSC）制备胰岛细胞，成功治疗1型糖尿病。这是首次使用患者自体CiPSC来源的胰岛细胞来治疗免疫抑制的1型糖尿病患者。研究人员将制备的胰岛细胞创新性地移植到患者的腹直肌前鞘下，不仅避免了传统肝门静脉移植的局限性，而且侵入性极小，首次在临床上实现了用超声和核磁对移植物进行有效监测。手术后，患者每日需求的外源性胰岛素用量稳定下降，在第75天脱离了胰岛素注射治疗，恢复了自主稳定的血糖调控。目前疗效已持续1年以上，实现了临床功能性治愈。干细胞可在实验室中无限培养，这意味着它们可能提供无限的胰腺组织来源，解决移植供体不足的问题。该研究展现了CiPSC-胰岛移植在治疗1型糖尿病中的潜力，同时表明了化学重编程有望成为高效制备各种功能细胞类型的通用底层技术，在更多疾病的治疗上大显身手。

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近日，Nature 上发表的一篇论文显示，苏州大学等高校团队开发出目前已知效率最高的微型辐光伏核电池，性能不受温度等多种因素影响，理论上可使用上千年。微型核电池将放射性同位素衰变能转换为电能，但传统的电池构型阻碍了锕系α衰变能的转换。团队提出了一种基于“内置能量转换器”的锕系微型核电池结构设计，使得放射性核素内置模式下从衰变能到光能的能量转化效率比传统结构提高近8000倍。内置能量转化器与光伏电池结合，能将长期稳定的自发光转化为电能输出。研究团队在此基础上开发的微型辐光伏核电池，总能量转换效率破了纪录，持续运行200小时，性能参数也几乎没有衰减。该成果是近几十年来核电池领域的重要突破之一。

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9月26日，Nature 上发表的一篇文章中，Google DeepMind的研究人员介绍了利用强化学习来设计芯片布局的AI系统AlphaChip，它可以更加快速、节能地生成超越人类设计的芯片布局。AlphaChip是首批用于解决实际工程问题的强化学习方法之一。它通过一种新颖的“基于边缘”的图神经网络，学习芯片组件之间的关系，并能够在不同的芯片上进行泛化，从而使AlphaChip能对设计的每个布局进行改进。它可在数小时内生成超越人类设计或同类的芯片布局，无需耗费数周或数月的人力。AlphaChip生成的芯片布局已被用于谷歌的TPU。随着每一代TPU的演化，AlphaChip加速了设计周期，带来了性能更高的芯片。AlphaChip还为Alphabet旗下的其他芯片生成布局，如谷歌Axion处理器（谷歌首个基于Arm 的通用数据中心CPU）。联发科也利用AlphaChip加速芯片开发，如三星手机中使用的Dimensity Flagship 5G，在提升性能的同时，也优化了功耗和芯片面积。

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近日，Science Immunology 上发表的一篇论文显示，范德比尔特大学团队发现，发烧会加速免疫细胞的新陈代谢、增殖和活性，但在特定的T细胞亚群中，也会导致线粒体应激、DNA损伤和细胞死亡。研究人员在中度发烧温度（39℃）下培养免疫系统中的T细胞，结果显示，这一温度增加了辅助性T细胞的代谢、增殖和炎症效应活性，降低了调节性T细胞的免疫抑制能力。然而，一种辅助性T细胞亚型——Th1细胞却出现了线粒体应激和DNA损伤，其中一些细胞死亡。这是因为发烧带来的热量会迅速破坏Th1细胞线粒体中的电子传递链复合体1，驱动Th1细胞死亡或适应改变。当细胞对线粒体压力做出反应，不能正确修复DNA损伤或死亡时，热量可能会造成引发癌症的突变。高达25%的癌症与慢性炎症有关，而慢性炎症通常伴随着组织温度持续升高，这项研究或许可以解释慢性炎症为何会促进癌症发生发展。

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9月23日，Nature Medicine 上发表的一篇论文显示，英国的研究人员发现，中度到重度的新冠肺炎患者（曾住院治疗）痊愈1年后，仍有广泛的认知缺陷，新冠感染对多种认知能力存在负面影响。研究纳入351名曾住院治疗的新冠肺炎患者和2927名非感染对照者。研究者分析了患者痊愈1年后的数据，发现他们脑损伤标志物显著升高、大脑前扣带皮层体积显著减少，其严重程度与新冠急性感染的严重性显著相关。无论感染期间是否出现神经系统并发症，所有新冠住院患者的认知能力普遍都受到了不良影响。与随着年龄增长的认知自然下降相比，新冠导致的认知能力下降相当于从50岁到70岁之间的认知变化。

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