時(shí)間匆匆易逝,轉(zhuǎn)眼間1月份即將結(jié)束,在即將過(guò)去的1月里,Nature雜志又有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)呢?小編對(duì)相關(guān)文章進(jìn)行了整理,與大家一起學(xué)習(xí)!
【1】Nature:利用FIND-seq成功分離和分析在多發(fā)性硬化癥中發(fā)揮關(guān)鍵作用的星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群
Iain C. Clark et al. Identification of astrocyte regulators by nucleic acid cytometry. Nature,2023, doi:10.1038/s41586-022-05613-0.
罕見(jiàn)的細(xì)胞類(lèi)型可能對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)挠绊?。以前的研究已表明大腦和脊髓中的星形膠質(zhì)細(xì)胞的一個(gè)亞群可能是導(dǎo)致多發(fā)性硬化癥(MS)的原因。在這種疾病中,免疫系統(tǒng)會(huì)攻擊保護(hù)神經(jīng)的覆蓋層。但要找到這些罕見(jiàn)的細(xì)胞并非易事,科學(xué)家們需要確定獨(dú)特的表面標(biāo)志物,以將這些罪魁禍?zhǔn)准?xì)胞與其他細(xì)胞區(qū)分開(kāi)來(lái)。單細(xì)胞RNA測(cè)序可以幫助找到它們,即使在沒(méi)有區(qū)分性的表面標(biāo)志物的情況下,也是如此,但是這種技術(shù)可能變得極其昂貴。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,在一項(xiàng)新的研究中,來(lái)自美國(guó)布萊根婦女醫(yī)院和加州大學(xué)舊金山分校等研究機(jī)構(gòu)的研究人員通過(guò)結(jié)合核酸細(xì)胞儀、微流控技術(shù)和液滴分選,開(kāi)發(fā)出FIND-se,可根據(jù)數(shù)字液滴PCR檢測(cè)的mRNA生物標(biāo)志物的表達(dá)來(lái)分離和分析感興趣的罕見(jiàn)細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月3日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“Identification of astrocyte regulators by nucleic acid cytometry”。
通過(guò)使用這種方法,這些作者非常詳細(xì)地分析了驅(qū)動(dòng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥和神經(jīng)退化的星形膠質(zhì)細(xì)胞群體。當(dāng)與其他工具結(jié)合使用時(shí),FIND-seq確定了由鹽皮質(zhì)激素受體NR3C2和NCOR2(nuclear receptor corepressor 2)控制的信號(hào)通路,這些信號(hào)通路在小鼠和人類(lèi)的致病性星形膠質(zhì)細(xì)胞的產(chǎn)生中起著重要作用。在另一項(xiàng)研究中,他們利用FIND-seq確定了HIV在接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法治療的患者中用來(lái)“躲藏”免疫細(xì)胞的機(jī)制。
【2】Nature:新研究揭示HIV病毒庫(kù)細(xì)胞如何抵抗人類(lèi)免疫反應(yīng)的消除
Weiwei Sun et al. Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-022-05538-8.
感染后不久,HIV-1通過(guò)在體內(nèi)形成病毒庫(kù)(viral reservoir)---感染了HIV但不積極產(chǎn)生新病毒的細(xì)胞,從而建立起終身感染??鼓孓D(zhuǎn)錄病毒療法(ART)降低了血液中的HIV水平,但是一小部分感染這種病毒的細(xì)胞會(huì)無(wú)限期地存在,使HIV感染成為一種不治之癥。那些能夠在停止ART治療后重新觸發(fā)感染的細(xì)胞極其罕見(jiàn),而且直到現(xiàn)在還沒(méi)有被識(shí)別和表征。
在一項(xiàng)新的研究中,來(lái)自美國(guó)國(guó)家過(guò)敏與傳染病研究所、拉根研究所和麻省總醫(yī)院的研究人員報(bào)告了允許對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行多維表征(單細(xì)胞蛋白基因組分析)的新技術(shù)的應(yīng)用,研究了直接從HIV-1感染者身上分離的HIV病毒庫(kù)細(xì)胞。通過(guò)這種新的技術(shù)方法,他們發(fā)現(xiàn)了標(biāo)志性的表面標(biāo)志物,這可能解釋了一些HIV病毒庫(kù)細(xì)胞如何能夠長(zhǎng)期存在并抵抗宿主的免疫反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)可能為未來(lái)治愈HIV感染的策略提供參考。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells”。
研究者Mathias Lichterfeld博士說(shuō),“高通量單細(xì)胞測(cè)序如今使我們能夠精確地研究極少數(shù)受感染細(xì)胞的表面特征,盡管接受了ART治療,這些細(xì)胞仍能終身存在,并且在停止治療后會(huì)促進(jìn)HIV反彈。有了這些知識(shí),我們就能了解它們的易感性和脆弱性,并能開(kāi)發(fā)出靶向這些細(xì)胞的定制免疫反應(yīng)。”這些作者收集了5名HIV陽(yáng)性研究參與者的外周血細(xì)胞。其中的四名參與者已接受了大約10年的ART治療,還有1人是盡管沒(méi)有接受ART治療但血液中的HIV水平卻無(wú)法檢測(cè)出來(lái)的“精英控制者(elite controller)”。他們還分析了其中的兩名參與者在接受ART治療僅1-2年后的早期血液樣本。他們還收集了三名已接受了10~15年ART治療的HIV陽(yáng)性研究參與者的淋巴結(jié)細(xì)胞。從這些樣本中,他們分離出了CD4+記憶T細(xì)胞,即在對(duì)感染作出反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的白細(xì)胞,它們是HIV的主要靶細(xì)胞。
這些作者開(kāi)發(fā)了一種新的實(shí)驗(yàn)策略,稱(chēng)為表型和前病毒測(cè)序(phenotypic and proviral sequencing, PheP-Seq),這是一種單細(xì)胞下一代測(cè)序技術(shù),用于評(píng)估單個(gè)病毒感染細(xì)胞表面上的生物標(biāo)志物。利用PheP-Seq,他們分析了53萬(wàn)多個(gè)外周血細(xì)胞和39.6萬(wàn)個(gè)淋巴結(jié)細(xì)胞。
【3】Nature:新研究揭示HIV感染的CD4 T細(xì)胞病毒庫(kù)的HIV沉默和細(xì)胞存活特征
Iain C. Clark et al. HIV silencing and cell survival signatures in infected T cell reservoirs. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-022-05556-6.
了解HIV在抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法(ART)治療期間如何持續(xù)存在,可以推動(dòng)尋找安全和可擴(kuò)展的HIV治愈方法。這方面的一個(gè)核心例子是潛伏病毒庫(kù)概念,在潛伏病毒庫(kù)中,一些HIV前病毒(HIV provirus)被認(rèn)為是通過(guò)保持靜止?fàn)顟B(tài),使得攜帶它們的宿主細(xì)胞免于病毒或免疫介導(dǎo)的殺傷而持續(xù)存在。支持這一概念的證據(jù)包括體外樣本中存在罕見(jiàn)的CD4記憶T細(xì)胞,這些細(xì)胞可誘導(dǎo)性地表達(dá)HIV,以及來(lái)自培養(yǎng)模型的表明HIV轉(zhuǎn)錄遭受分子阻斷的數(shù)據(jù)。這些發(fā)現(xiàn)和其他發(fā)現(xiàn)促使人們開(kāi)發(fā)能夠誘導(dǎo)HIV轉(zhuǎn)錄的潛伏期逆轉(zhuǎn)劑(latency-reversing agent, LRA),目的是使得受感染的細(xì)胞在體內(nèi)被消除。
然而,在LRA的臨床試驗(yàn)中,沒(méi)有明顯減少HIV病毒庫(kù)的大小,這強(qiáng)調(diào)了在治愈HIV的障礙方面還有很多未知數(shù)。特別重要的是,長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)HIV感染的CD4 T細(xì)胞病毒庫(kù)的生物學(xué)特性并不清楚。由于血液和組織中含有靜止病毒的細(xì)胞在沒(méi)有大量操縱的情況下是無(wú)法識(shí)別的,因此無(wú)法確定這些罕見(jiàn)的細(xì)胞是否具有有利于HIV潛伏的特殊屬性,或以其他方式有助于實(shí)現(xiàn)HIV在ART治療期間的持續(xù)存在。試圖通過(guò)檢測(cè)HIV在表型、功能或解剖學(xué)CD4 T細(xì)胞亞群中的富集程度來(lái)規(guī)避這一障礙的研究在某些情況下使用先進(jìn)的單細(xì)胞分析---發(fā)現(xiàn)多種CD4 T細(xì)胞亞群的感染細(xì)胞水平較低,這就凸顯了HIV細(xì)胞庫(kù)的異質(zhì)性。因此,識(shí)別ART治療期間HIV感染的CD4 T細(xì)胞的獨(dú)特生物特征已成為HIV治愈研究的一個(gè)核心挑戰(zhàn)。
利用FIND-seq對(duì)HIV-DNA+ CD4記憶T細(xì)胞進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組分析
為了幫助應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),在一項(xiàng)新的研究中,來(lái)自美國(guó)國(guó)家過(guò)敏與傳染病研究所和加州大學(xué)舊金山分校等研究機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種定制的微流控技術(shù),能夠直接在體外對(duì)HIV感染細(xì)胞進(jìn)行無(wú)偏見(jiàn)的檢測(cè)和基因表達(dá)分析。這種技術(shù)被稱(chēng)為通過(guò)核酸檢測(cè)和測(cè)序?qū)?xì)胞進(jìn)行聚焦探究(focused interrogation of cells by nucleic acid detection and sequencing, FIND-seq),在油包水液滴中分離出數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞,以便立即裂解,然后進(jìn)行聚腺苷化RNA序列回收,再根據(jù)HIV DNA檢測(cè)進(jìn)行分選。這種方法從含有靜止病毒的細(xì)胞中分離出整個(gè)轉(zhuǎn)錄組,不需要體外潛伏期逆轉(zhuǎn),從而捕捉到這些細(xì)胞在自然狀態(tài)下的全轉(zhuǎn)錄組圖譜。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“HIV silencing and cell survival signatures in infected T cell reservoirs”。
【4】Nature:先前感染SARS-CoV-2是否改變?nèi)梭w對(duì)其他威脅的免疫反應(yīng)取決于人體的性別
Rachel Sparks et al. Influenza vaccination reveals sex dimorphic imprints of prior mild COVID-19. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-022-05670-5.
長(zhǎng)期以來(lái),感染對(duì)免疫系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響一直吸引著耶魯大學(xué)免疫生物學(xué)者John Tsang。在身體面對(duì)一種病原體后,免疫系統(tǒng)是否會(huì)回到以前的基線(xiàn)?還是說(shuō)一次感染就改變了它的方式,使它不僅對(duì)熟悉的病毒有反應(yīng),而且對(duì)下一次面臨的新病毒或細(xì)菌威脅也有反應(yīng)?Tsang長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為,免疫系統(tǒng)在病毒感染后會(huì)恢復(fù)到之前的穩(wěn)定基線(xiàn)。2020年COVID-19大流行的出現(xiàn)使得他和同事們能夠測(cè)試這一理論。根據(jù)一項(xiàng)新的研究,他們發(fā)現(xiàn),答案取決于個(gè)人的性別。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“Influenza vaccination reveals sex dimorphic imprints of prior mild COVID-19”。
在這項(xiàng)新的研究中, Tsang和他的同事們系統(tǒng)地分析了接種過(guò)流感疫苗的健康人的免疫反應(yīng)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),他們隨后比較了那些從未感染過(guò)SARS-CoV-2(導(dǎo)致COVID-19的冠狀病毒)的人和那些感染這種病毒后出現(xiàn)過(guò)輕微癥狀但已經(jīng)康復(fù)的人之間的免疫反應(yīng)。令他們吃驚的是,他們發(fā)現(xiàn)從COVID-19輕度病例中康復(fù)的男性的免疫系統(tǒng)對(duì)流感疫苗的反應(yīng)比有過(guò)輕度病例的女性或從未被感染過(guò)的男性和女性更強(qiáng)。他們指出實(shí)質(zhì)上,先前感染SARS-CoV-2的男性的基線(xiàn)免疫狀態(tài)發(fā)生了改變,從而改變了對(duì)不同于SARS-CoV-2的暴露的反應(yīng)。
Tsang說(shuō),“這完全出乎意料。女性通常對(duì)病原體和疫苗有更強(qiáng)的整體免疫反應(yīng),但也更有可能患上自身免疫性疾病。這些發(fā)現(xiàn)也可能與大流行病早期的一項(xiàng)觀(guān)察有關(guān):在感染SARS-CoV-2后,男性比女性更有可能死于失控的免疫反應(yīng)。這些新的研究結(jié)果表明,即使是輕微的COVID-19病例,也可能在男性身上引發(fā)比女性更強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng),導(dǎo)致男性免疫系統(tǒng)發(fā)生更明顯的功能變化,甚至在康復(fù)后很久,也是如此。
【5】?jī)善?/font>Nature:科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的CRISPR-Cas剪刀---CRISPR–Cas12a2
Oleg Dmytrenko et al. Cas12a2 Elicits Abortive Infection via RNA-triggered Destruction of dsDNA. Nature,2023, doi:10.1038/s41586-022-05559-3.
Jack P. K. Bravo et al. RNA Targeting Unleashes Indiscriminate Nuclease Activity of CRISPR-Cas12a2. Nature,2023, doi:10.1038/s41586-022-05560-w.
像人類(lèi)一樣,細(xì)菌和古生菌也會(huì)受到病毒的攻擊。這些微生物已進(jìn)化出自己的免疫防御策略,以對(duì)抗它們的病原體。細(xì)菌防御系統(tǒng),如CRISPR-Cas系統(tǒng),具有多樣化的蛋白和功能,幫助細(xì)菌保護(hù)自己免受外來(lái)入侵者入侵。這種免疫防御基于一個(gè)共同的機(jī)制:CRISPR核糖核酸(CRISPR ribonucleic acid, crRNA)作為“向?qū)?/font>RNA(gRNA)”,幫助檢測(cè)外來(lái)基因組(比如病毒DNA)的區(qū)域,以便進(jìn)行靶向切割。由crRNA指導(dǎo)的CRISPR相關(guān)(Cas)核酸酶可以像一把剪刀一樣切割它的靶標(biāo):這是人類(lèi)在許多技術(shù)中利用的一種自然策略。
來(lái)自美國(guó)猶他州立大學(xué)的生物化學(xué)學(xué)者Thomson Hallmark和Ryan Jackson與他們的合作者一起,發(fā)表了兩篇具有開(kāi)創(chuàng)性的論文。他們的研究結(jié)果描述了一種新發(fā)現(xiàn)的CRISPR-Cas免疫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,與更知名的讓外來(lái)基因滅活來(lái)保護(hù)細(xì)胞的CRISPR-Cas系統(tǒng)不同,這種新的系統(tǒng)關(guān)閉受感染的細(xì)胞來(lái)阻擋感染。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題分別為“Cas12a2 elicits abortive infection through RNA-triggered destruction of dsDNA”和“RNA targeting unleashes indiscriminate nuclease activity of CRISPR–Cas12a2”。
Jackson說(shuō),“通過(guò)這種稱(chēng)為CRISPR-Cas12a2的新系統(tǒng),我們觀(guān)察到了它的結(jié)構(gòu)和功能與迄今為止在CRISPR-Cas系統(tǒng)中觀(guān)察到的結(jié)構(gòu)和功能都不同。”作為第一篇論文第一作者的Oleg Dmytrenko博士說(shuō),“我們正在探索最初與Cas12a歸類(lèi)在一起的CRISPR核酸酶,這類(lèi)核酸酶通過(guò)識(shí)別和切割侵入性DNA來(lái)保護(hù)細(xì)菌。一旦我們發(fā)現(xiàn)了更多的它們,我們就意識(shí)到它們與Cas12a有足夠的不同,可以進(jìn)行更深入的研究。這種探索使我們發(fā)現(xiàn)這些我們稱(chēng)之為Cas12a2的核酸酶,它們不僅與Cas12a有很大的不同,而且與任何其他已知的CRISPR核酸酶也有很大的不同。”
【6】Nature:通過(guò)構(gòu)建含有20多萬(wàn)張細(xì)胞圖像的數(shù)據(jù)庫(kù),發(fā)現(xiàn)形狀相似的細(xì)胞具有類(lèi)似的內(nèi)部組織
Matheus P. Viana et al. Integrated intracellular organization and its variations in human iPS cells. Nature,2023, doi:10.1038/s41586-022-05563-7.
在一項(xiàng)新的研究中,來(lái)自美國(guó)艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所(Allen Institute for Cell Science)的研究人員通過(guò)處理數(shù)十萬(wàn)張高分辨率圖像,對(duì)人類(lèi)細(xì)胞的內(nèi)部組織(internal organization)---一種迄今為止被證明非常難以定量確定的生物學(xué)概念---進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。他們還捕捉到了關(guān)于細(xì)胞形狀豐富變化的細(xì)節(jié),即使是在相同條件下生長(zhǎng)的基因完全一致的細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月4日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“Integrated intracellular organization and its variations in human iPS cells”。
WTC-11 hiPSC單細(xì)胞圖像數(shù)據(jù)集v1包括25種代表位于細(xì)胞所有主要區(qū)室的關(guān)鍵細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞系
研究者Susanne Rafelski博士說(shuō),“細(xì)胞的組織方式告訴我們一些關(guān)于它們的行為和身份的信息。當(dāng)我們都試圖了解細(xì)胞在健康和疾病中如何變化時(shí),這個(gè)領(lǐng)域一直缺少的是處理這種細(xì)胞內(nèi)部組織的嚴(yán)格方法。我們還沒(méi)有挖掘出這種信息。”Rafelski說(shuō),這項(xiàng)新的研究為生物學(xué)家們提供了一個(gè)路線(xiàn)圖,以一種可測(cè)量的、定量的方式了解不同類(lèi)型的細(xì)胞的內(nèi)部組織。它還揭示了這些作者研究的稱(chēng)為人類(lèi)誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(human induced pluripotent stem cell, iPS細(xì)胞)的細(xì)胞的一些關(guān)鍵組織原則。
了解細(xì)胞在健康條件下如何組織自己---以及“正常”狀態(tài)下所包含的全部變化---可以幫助科學(xué)家們更好地了解疾病中的問(wèn)題所在。這項(xiàng)新研究中的圖像數(shù)據(jù)集、經(jīng)過(guò)基因改造的干細(xì)胞和代碼都是公開(kāi)的,供科學(xué)界中的其他科學(xué)家使用。加州大學(xué)舊金山分校生物化學(xué)與生物物理學(xué)教授、艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所科學(xué)顧問(wèn)委員會(huì)成員Wallace Marshall博士說(shuō),“使得細(xì)胞生物學(xué)看起來(lái)難以解決的部分原因是,每個(gè)細(xì)胞看起來(lái)都不一樣,即使它們是同一類(lèi)型的細(xì)胞。這項(xiàng)新的研究表明,這種長(zhǎng)期困擾該領(lǐng)域的可變性實(shí)際上是研究細(xì)胞內(nèi)部組成規(guī)則的一個(gè)機(jī)會(huì)。這種方法幾乎可以推廣到任何細(xì)胞,我期望其他許多人也能采用同樣的方法。”
【7】Nature:構(gòu)建出在人類(lèi)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的300多種蛋白激酶的綜合圖譜
Jared L. Johnson et al. An atlas of substrate specificities for the human serine/threonine kinome. Nature,2023, doi:10.1038/s41586-022-05575-3.
人類(lèi)最重要的酶之一是蛋白激酶,它們是調(diào)節(jié)幾乎所有細(xì)胞活動(dòng)(包括生長(zhǎng)、細(xì)胞分裂和代謝)的信號(hào)分子。這些細(xì)胞途徑的功能失調(diào)可導(dǎo)致多種疾病,特別是癌癥。識(shí)別參與細(xì)胞功能障礙和癌癥發(fā)展的蛋白激酶可以產(chǎn)生許多新的藥物靶標(biāo),但是對(duì)于這些激酶中的絕大多數(shù),科學(xué)家們并沒(méi)有清楚地了解它們參與了哪些細(xì)胞途徑,或者它們的底物是什么。
美國(guó)麻省理工學(xué)院精準(zhǔn)癌癥醫(yī)學(xué)中心主任Michael Yaffe教授說(shuō),“我們有大量的癌癥基因組測(cè)序數(shù)據(jù),但我們?nèi)鄙俚氖菍?duì)癌癥中信號(hào)通路和蛋白激酶激活狀態(tài)的大規(guī)模研究。如果我們有這些信息,我們就會(huì)對(duì)如何治療特定的腫瘤有更好的想法。”在一項(xiàng)新的研究中,Yaffe、耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Benjamin E. Turk博士和威爾康乃爾醫(yī)學(xué)院的Lewis C. Cantley博士及其同事們構(gòu)建出一個(gè)包含在人類(lèi)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的300多種蛋白激酶的綜合圖譜,并確定了它們可能靶向和控制哪些蛋白。這些信息可能幫助科學(xué)家們破譯許多細(xì)胞信號(hào)通路,并幫助他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)胞發(fā)送癌變或用特定藥物治療時(shí),這些信號(hào)通路會(huì)發(fā)生什么變化。相關(guān)研究結(jié)果于2023年1月11日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“An atlas of substrate specificities for the human serine/threonine kinome”。
人類(lèi)基因組包括500多種蛋白激酶,它們通過(guò)給其他蛋白標(biāo)記上稱(chēng)為磷酸基團(tuán)的化學(xué)修飾來(lái)激活或失活這些蛋白。對(duì)于這些激酶中的大多數(shù),它們所靶向的蛋白是未知的,盡管對(duì)MEK和RAF等激酶的研究已導(dǎo)致了抑制這些激酶的新癌癥藥物,其中MEK和RAF這兩種激酶都參與了控制生長(zhǎng)的細(xì)胞途徑。為了確定癌細(xì)胞中失調(diào)的其他途徑,這些作者依靠使用質(zhì)譜的磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)(phosphoproteomics)來(lái)發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞或健康細(xì)胞中磷酸化程度較高的蛋白。然而,在此之前,還沒(méi)有一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)研究質(zhì)譜數(shù)據(jù),以確定哪些蛋白激酶負(fù)責(zé)磷酸化這些蛋白。正因?yàn)槿绱?,這些蛋白在疾病中是如何受到調(diào)控或遭受異常調(diào)控的仍是未知的。
【8】Nature:科學(xué)家使用鐵磁機(jī)器人實(shí)現(xiàn)靈活高效的自動(dòng)化病毒檢測(cè)
Haisong Lin,Wenzhuo Yu,Kiarash A Sabet,et al. Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing,Nature.2022 Nov;611(7936):570-577. doi:10.1038/s41586-022-05408-3
在全球范圍內(nèi)提高病毒診斷和監(jiān)測(cè)檢測(cè)能力是流行病預(yù)防的關(guān)鍵。核酸擴(kuò)增檢測(cè)(NAATs)相比抗原抗體檢測(cè)具有更優(yōu)的靈敏度、特異性和快速部署能力。然而,當(dāng)前基于 NAAT 的自動(dòng)化檢測(cè)平臺(tái)無(wú)法靈活實(shí)現(xiàn)集成的液體處理、分析和自動(dòng)反饋流程,并且它們的設(shè)備笨重、昂貴、試劑損耗大,需要繁瑣的安裝和維護(hù)要求,因此限制了其檢測(cè)能力。近日,來(lái)自加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的研究團(tuán)隊(duì)在《Nature》期刊上發(fā)表題為“Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing”的文章。該研究開(kāi)發(fā)了一種基于NAAT的自動(dòng)化檢測(cè)平臺(tái),可以在靈活的工作流程中以并行方式執(zhí)行可編程的液體處理和生物分析操作。
該平臺(tái)使用一群毫米級(jí)大小的磁鐵作為執(zhí)行機(jī)器人(“鐵磁機(jī)器人”),它們可以精確操控磁性樣品液滴,并在核酸擴(kuò)增檢測(cè)的基礎(chǔ)上高保真地提供靈活的工作流程。該平臺(tái)將流體設(shè)備、硬件和軟件集成在一塊手掌大小的印刷電路基板(PCB)上,可同時(shí)對(duì)16個(gè)樣本進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)PCB進(jìn)行編程后能夠以全自動(dòng)化的方式完成包括樣本輸運(yùn)、分液、混合、逆轉(zhuǎn)錄循環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增(RT-LAMP)和比色法光電檢測(cè)在內(nèi)的全部流程。此外,為了最大限度地提高篩查效率,研究人員建立了基于患病率的自適應(yīng)檢測(cè)算法。
該算法可以確定最佳的檢測(cè)模式,并根據(jù)方形矩陣集合方案操作檢測(cè)流程,避免了過(guò)于繁瑣的樣本處理程序。隨后,研究人員使用病毒樣本對(duì)該平臺(tái)的檢測(cè)性能進(jìn)行測(cè)試,并與RT-PCR檢測(cè)(金標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行比較,結(jié)果顯示該平臺(tái)的檢測(cè)靈敏度為98%,特異性為100%。
【9】Nature:科學(xué)家繪制出靈長(zhǎng)類(lèi)胚胎原腸運(yùn)動(dòng)至早期器官發(fā)育轉(zhuǎn)錄組圖譜
Jinglei Zhai,Jing Guo,Haifeng Wan,et al. Primate gastrulation and early organogenesis at single-cell resolution,Nature.2022 Dec;612(7941):732-738. doi:10.1038/s41586-022-05526-y
人的生命始于精子與卵子融合形成受精卵(胚胎期第0天;Embryonic day 0;E0),受精卵經(jīng)歷卵裂形成囊胚,囊胚在E7左右種植到母體子宮進(jìn)一步發(fā)育。E14開(kāi)始,胚胎經(jīng)歷原腸運(yùn)動(dòng),胚胎后部細(xì)胞發(fā)生大規(guī)模定向遷移,并形成原條細(xì)胞。原條細(xì)胞進(jìn)一步分化為中胚層和定型內(nèi)胚層(definitive endoderm),同時(shí)胚胎前部細(xì)胞分化為外胚層。基于此,胚胎發(fā)育成為具有內(nèi)胚層、中胚層和外胚層的三胚層胚胎。經(jīng)過(guò)復(fù)雜的信號(hào)通路調(diào)控,三胚層胚胎進(jìn)一步形成各種器官原基,并最終形成我們身體中包括神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管循環(huán)系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)等所有系統(tǒng)的各種器官。原腸運(yùn)動(dòng)和三胚層分化異常與多種出生缺陷(如先天性心臟病和神經(jīng)管畸形等)和發(fā)育源性疾病相關(guān)。探索人類(lèi)早期胚胎發(fā)育過(guò)程及機(jī)制對(duì)于這些疾病的診斷和治療至關(guān)重要。
CS8-CS11時(shí)期食蟹猴胚胎的明場(chǎng)圖(左)與38種主要細(xì)胞類(lèi)群(右)
中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所王紅梅和郭帆團(tuán)隊(duì)、美國(guó)德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心吳軍團(tuán)隊(duì)以及安徽醫(yī)科大學(xué)蔣祥祥團(tuán)隊(duì)合作在Nature雜志上發(fā)表了題為Primate gastrulation and early organogenesis at single-cell resolution的研究論文。該研究以食蟹猴為模型,利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和干細(xì)胞分化模型等,繪制了食蟹猴CS8-CS11時(shí)期(E20-E29)胚胎的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜,揭示了原腸運(yùn)動(dòng)和三胚層分化(神經(jīng)管、體節(jié)、腸管等的發(fā)育)過(guò)程中重要細(xì)胞類(lèi)群的特征及其譜系發(fā)生和調(diào)控機(jī)制,并比較了嚙齒類(lèi)和靈長(zhǎng)類(lèi)早期胚胎發(fā)育事件的進(jìn)化差異。
研究收集了CS8-CS11階段的食蟹猴胚胎,利用10X單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)捕獲了56636個(gè)單細(xì)胞并進(jìn)行生物信息學(xué)分析,明確定義了食蟹猴該時(shí)期的38個(gè)主要細(xì)胞類(lèi)群,繪制了目前國(guó)際上第一張靈長(zhǎng)類(lèi)CS8-CS11胚胎的高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜。
【10】Nature:新冠會(huì)改變免疫系統(tǒng) 或會(huì)導(dǎo)致機(jī)體過(guò)度的免疫反應(yīng)
Rachel Sparks, William W Lau, Can Liu, et al. Influenza vaccination reveals sex dimorphic imprints of prior mild COVID-19, Nature.2023 Jan 4. doi:10.1038/s41586-022-05670-5
新冠病毒,通常通過(guò)呼吸道感染人類(lèi),并造成呼吸系統(tǒng)和人體各個(gè)器官的損傷。自2019年底首次爆發(fā)至今,新型冠狀病毒仍在全球肆虐,對(duì)世界經(jīng)濟(jì)、社會(huì)造成極大的負(fù)面影響。眾所周知,急性病毒感染在康復(fù)后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)對(duì)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生持久的功能影響,感染新冠后,免疫系統(tǒng)會(huì)恢復(fù)到之前的狀態(tài)嗎?感染后是否會(huì)改變免疫系統(tǒng)面對(duì)其他病毒的反應(yīng)方式?
近日,一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Nature上題為“Influenza vaccination reveals sex dimorphic imprints of prior mild COVID-19”的研究報(bào)告中,來(lái)自美國(guó)國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),感染新冠后,即使是輕癥,也會(huì)改變男性的免疫狀態(tài),使男性對(duì)流感疫苗的反應(yīng)更強(qiáng)烈,表明感染后,在面對(duì)其他病毒時(shí),男性會(huì)引發(fā)更強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng),導(dǎo)致男性免疫系統(tǒng)發(fā)生更明顯的功能變化,即使在康復(fù)后很長(zhǎng)時(shí)間也是如此。
在該研究中,研究人員使用系統(tǒng)免疫學(xué)方法,通過(guò)接種流感疫苗,系統(tǒng)性分析了未感染新冠的人和輕癥新冠但已康復(fù)的人之間的免疫狀態(tài)以及對(duì)接種流感疫苗反應(yīng);總的來(lái)說(shuō),感染新冠后,康復(fù)者的T細(xì)胞激活特征升高,單核細(xì)胞中先天免疫基因的表達(dá)降低。
特別說(shuō)明:本文圖文轉(zhuǎn)自nature,僅做研究分享使用。感謝每一位作者的辛苦付出與創(chuàng)作,除轉(zhuǎn)載眾多無(wú)法溯源的文章,我們均在文章中備注了來(lái)源。如轉(zhuǎn)載涉及版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系我們刪除,非常感謝!