《细胞》

一种增加氧血红蛋白亲和力的小分子缺氧疗法

美国格拉德斯通研究院的Isha H. Jain团队发现，HypoxyStat是一种增加氧血红蛋白亲和力的小分子缺氧疗法。相关研究成果近日发表于《细胞》。

研究人员之前已经证明，慢性吸入性缺氧对线粒体Leigh综合征的主要动物模型——Ndufs4敲除（KO）小鼠具有显著的治疗作用。随后的工作将这一发现扩展到其他线粒体疾病和更常见的疾病。然而，气体疗法固有的挑战阻碍了他们的发现迅速应用于临床。

研究人员测试了一种小分子HypoxyStat，它可以增加血红蛋白对氧的结合亲和力，从而减少氧向组织的卸载。每日口服一定剂量的HypoxyStat可引起呼吸常氧空气的小鼠全体性缺氧。在发病前给药，这种治疗显著延长了Ndufs4 KO小鼠的寿命，并改善了其他方面，包括行为、体重、神经病理学和体温。此外，HypoxyStat能够在非常晚的阶段逆转疾病，因此可作为一种临床易处理的缺氧治疗形式。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.029

《自然-物理学》

研究发现量子系统中的局部最小值

美国加州理工学院的Leo Zhou团队发现了量子系统中的局部最小值。相关研究成果近日发表于《自然-物理学》。

经典计算机和量子计算机都很难找到量子多体系统的基态。因此，当量子系统在低温热浴中冷却时，无法确保它能有效找到基态。相反，系统可能会陷入能量的局部最小值。

研究人员分析了在热扰动下量子系统中寻找局部最小值的问题。尽管局部最小值比基态更容易找到，但研究发现，在经典计算机上很难找到局部最小值，即使任务只是在可观察到的任何局部最小值处输出单个量子比特。

相比之下，研究人员证明量子计算机总是可以使用模拟自然冷却过程的热梯度下降算法，有效找到局部最小值。为了建立寻找局部最小值的经典难度，他们构造了一个二维哈密顿算子族，使任何可由多项式时间量子算法解决的问题都可以简化为寻找这些哈密顿算子的局部最小值。因此，将系统冷却到局部最小值对于量子计算来说是普遍的。假设量子计算比经典计算更强大，找到局部最小值在经典上很难，但在量子上很容易实现。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-025-02781-4

《自然-细胞生物学》

细胞形状、基质和组织动力学的耦合确保胚胎模式稳健性

日本京都大学的Takashi Hiiragi团队发现，细胞形状、基质和组织动力学的耦合确保了胚胎模式的稳健性。相关研究成果近日发表于《自然-细胞生物学》。

基于细胞动力学定量和模拟，研究人员展示了外胚层和原始内胚层（PrE）细胞是如何塑造无主题囊胚内部细胞群的。结合细胞命运和动力学，PrE细胞形成了依赖于RAC1向流体腔表面迁移所需的顶端极性的肌动蛋白突起，PrE细胞由于张力降低而被困在流体腔表面。同时，PrE细胞沉积细胞外基质梯度，可能打破了组织水平的对称性，并共同引导它们迁移。

单主题胚胎的组织大小扰动及其与猴和人囊胚的比较进一步表明，固定比例的前胚层/外胚层细胞在胚胎大小和组织几何形状方面是最佳的，尽管存在可变性，但可以确保哺乳动物早期发育过程中的模式稳定性。

在哺乳动物胚胎发育过程中，尽管存在固有的发育变异性，但如何精确实现组织模式仍是一个挑战。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41556-025-01618-9

《自然-化学》

负离子空位激活Ba-Si正硅酸氧氮氢化物上的氮到氨

日本东京科学研究所的Masaaki Kitano团队揭示了负离子空位激活Ba-Si正硅酸氧氮氢化物上的氮（N2）到氨。相关研究成果近日发表于《自然-化学》。

研究人员报道了一种Ba-Si正硅酸氮氧氢化物作为无过渡金属催化剂，通过阴离子空位介导的机制高效合成氨。H-的快速解吸和N3-阴离子利用晶体结构的灵活性，可以在空位位置容纳高密度电子，N2可以被捕获并通过氢化过程直接活化成氨。通过负载钌纳米粒子，氨合成速率达到40.1 mmol g-1 h-1。虽然没有发现Ru能解离N2，但它促进了Ru-载体界面上阴离子空位的形成。这为阴离子空位介导的多相异构催化开辟了一条新途径。

人们对于金属氧化物表面的阴离子空位在各种氧化/还原化学反应中作为活性位或促进位进行了研究。然而，在没有过渡金属的情况下，氧化物材料很少能成为有效催化剂。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41557-025-01737-8