血管衰老临床评估与干预：科学家开发出具有血管的人脑类器官体

血管衰老临床评估与干预：科学家开发出具有血管的人脑类器官体相关论文信息：据悉，源自hESC的hCO提供了一个用于研究复杂三维组织中的人类大脑发育和疾病平台。然而，目前的hCO缺乏微血管系统，导致向hCO最内层输送的氧气和养分有限。研究人员工程化了人类胚胎干细胞（hESC），使其异位表达人类ETS变体2（ETV2）。人类皮质类器官（hCO）中表达ETV2的细胞有助于在hCO中形成复杂的血管样网络。重要的是，血管系统样结构的存在导致类器官的功能成熟性增强。研究人员发现血管化的hCO（vhCO）获得了几种血脑屏障特征，包括紧密连接蛋白、营养转运蛋白和跨内皮电阻表达的增加。最后，ETV2诱导的内皮支持体内灌注血管的形成。这些vhCO形成类似于产前早期大脑中血管系统的血管样结构，并且它们提供了一个有力的模型在体外研究脑部疾病。

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《自然—方法学》

● 科学家开发出具有血管的人脑类器官体

美国耶鲁大学医学院In-Hyun Park小组开发出具有功能性血管样系统的人脑类器官体。2019年10月7日，《自然—方法学》在线发表了这一成果。

研究人员工程化了人类胚胎干细胞（hESC），使其异位表达人类ETS变体2（ETV2）。人类皮质类器官（hCO）中表达ETV2的细胞有助于在hCO中形成复杂的血管样网络。

重要的是，血管系统样结构的存在导致类器官的功能成熟性增强。研究人员发现血管化的hCO（vhCO）获得了几种血脑屏障特征，包括紧密连接蛋白、营养转运蛋白和跨内皮电阻表达的增加。

最后，ETV2诱导的内皮支持体内灌注血管的形成。这些vhCO形成类似于产前早期大脑中血管系统的血管样结构，并且它们提供了一个有力的模型在体外研究脑部疾病。

据悉，源自hESC的hCO提供了一个用于研究复杂三维组织中的人类大脑发育和疾病平台。然而，目前的hCO缺乏微血管系统，导致向hCO最内层输送的氧气和养分有限。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41592-019-0586-5

● 深度多任务神经网络可分析单细胞数据

美国耶鲁大学Smita Krishnaswamy课题组在最新研究中，利用他们所研发的深度多任务神经网络对单细胞数据进行了分析。相关论文2019年10月7日在线发表于《自然—方法学》。

研究人员提出了一个名为SAUCIE的算法，这是一个深度神经网络，它结合了神经网络提供的并行化和可扩展性，以及可以由其学习以实现多个单细胞数据分析任务的数据深度展示。

该算法的正则化（惩罚机制）使得从神经网络隐藏层中学习到的内容得以揭示。在大型的多患者数据集上，SAUCIE的各个隐藏层包含经过去噪和批处理校正的数据、低维可视化和无监督聚类，以及可用于探索数据的其他信息。

研究人员分析了180个样本的数据集，其由来自印度登革热患者的1100万个T细胞组成（由质谱流式细胞术所测量）。

SAUCIE可以分批纠正和识别急性登革热感染的簇特征，并解析病人对登革热产生的不同免疫反应。

据悉，目前，要分析由许多细胞和样品组成的单细胞数据，并解决因批次效应和不同样品制备而引起的变化是一项挑战。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41592-019-0576-7

● 新技术助力冷冻电镜数据分析

德国马普生物物理化学研究所Dimitry Tegunov和Patrick Cramer研发了一个名为Warp的软件，可用于实时冷冻电镜数据的预处理分析。相关论文2019年10月7日在线发表于《自然—方法学》。

研究人员研发了Warp，它是一种可自动进行冷冻电镜数据采集的所有预处理步骤并能够进行实时评估的软件。Warp校正显微照片以进行整体运动和局部运动，估计局部散焦并实时监控每个记录的显微照片或X线断层扫描倾斜序列的关键参数。

该软件还包括基于深度学习的模型，用于精确的颗粒选取和图像降噪。Warp的输出可以输入到已建立的程序中，以进行颗粒分类和3D图像改善。

基准测试表明，已公布的流感病毒血凝素冷冻电镜数据集的名义分辨率从3.9Å提高到3.2Å。Warp可从http://github.com/cramerlab/warp网站进行安装，而且计算成本低廉，并具有直观、简化的用户界面。

据介绍，从生物样本中获取冷冻电镜数据必须与数据预处理紧密结合，以确保最佳的数据质量和显微镜的使用。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41592-019-0580-y

● 新方法提高DNA-PAINT成像速度

德国慕尼黑大学Ralf Jungmann研究组通过优化的序列设计和缓冲液条件，将DNA-PAINT成像速度提高了一个数量级。这一研究成果在线发表于2019年10月7日的国际学术期刊《自然—方法学》。

研究人员介绍，纳米形貌中的DNA点累积（DNA-PAINT）是一种相对易于实现的超分辨率技术。但是，与大多数其他方法相比，图像获取速度较慢。

研究人员通过设计优化的DNA序列和缓冲液条件来克服此限制。

研究人员用DNA折纸在体外证明了这一方法，并使用细胞样本在原位证明了该方法，并且在不影响图像质量或空间分辨率的前提下，实现了更快一个数量级的成像速度。现在，这种改进使DNA-PAINT适用于高通量研究。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41592-019-0584-7

《自然—生物技术》

● 研究发现非重复ELSA广泛抑制细菌基因

美国宾夕法尼亚大学Howard M. Salis研究组的最新研究，提出使用非重复的超长单向导RNA（sgRNA）阵列（ELSAs）能够同时抑制多个细菌基因表达。2019年10月7日，《自然-生物技术》在线发表了这项成果。

他们在非重复的ELSAs中稳定共表达22个sgRNA，以同时抑制多达13个基因达3500倍。他们应用了生物物理建模，生化表征和机器学习来开发非重复性遗传部分的工具箱，包括与Cas9结合的28个sgRNA手柄。

他们根据量化DNA合成复杂性，sgRNA表达，sgRNA靶向和遗传稳定性的算法规则，通过组合非重复性遗传部分来设计ELSA。

使用ELSA，他们在大肠杆菌中创建了三种高度选择性的表型，包括重新定向代谢以使琥珀酸的产量增加150倍，破坏氨基酸的生物合成以产生多营养缺陷型菌株，并抑制应激反应以使持续程序细胞减少21倍。

ELSA能够同时稳定地调节许多基因，以用于代谢工程和合成生物学应用。

据介绍，工程细胞表型通常需要许多基因的调节。当使用CRISPR干扰时，由于存在重复的DNA序列，共表达许多sgRNA会触发遗传不稳定和表型丧失。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41587-019-0286-9

《自然—免疫学》

● 科学家揭示屋尘螨引起2型皮炎的分子机制

法国图卢兹大学Nicolas Gaudenzio和美国斯坦福大学Stephen J. Galli等研究人员合作发现，屋尘螨（HDM）会激活伤害感受器-肥大细胞簇，从而引发2型皮肤炎症。该项研究成果于2019年10月7日在线发表在《自然—免疫学》上。

研究人员发现具有半胱氨酸蛋白酶活性的HDM直接激活了肽能伤害感受器，这是产生神经肽的伤害性感觉神经元，它们表达离子通道TRPV1和Tac1（编码神经肽物质P前体的基因）。

活体成像和遗传方法表明，HDM激活的伤害感受器通过释放P物质以及激活肥大细胞上的阳离子分子受体MRGPRB2，来诱导与该伤害感受器相邻的肥大细胞脱粒，从而导致过敏性皮肤炎症的进展。

这些数据表明，暴露于HDM过敏原后，TRPV1和Tac1双阳性伤害感受器与MRGPRB2阳性肥大细胞感受簇的激活代表了过敏性皮肤反应发展中的关键早期事件。

据介绍，过敏性皮肤病（例如特应性皮炎）的临床特征是严重瘙痒和对广泛分布的过敏原（包括HDM产生的过敏原）产生的2型免疫相关超敏反应。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41590-019-0493-z

● 新研究利用蛋白质组学解析T细胞分化过程

T细胞分化过程中蛋白质组和环境感受器的定量分析，这一成果由英国邓迪大学Doreen A. Cantrell和Angus I. Lamond等研究人员合作取得。2019年10月7日，《自然—免疫学》杂志在线发表了该研究成果。

通过定量质谱分析，研究人员揭示了CD4阳性和CD8阳性T细胞如何重塑蛋白质组以响应抗原和哺乳动物雷帕霉素靶标复合物1（mTORC1）。

分析每个细胞中超过9000种蛋白质的拷贝数可提供对T细胞表型的新认识，从而揭示了影响T细胞命运的代谢和蛋白质合成机制以及环境传感器。

研究人员揭示了淋巴细胞环境感应是由免疫激活控制的，并且CD4阳性和CD8阳性T细胞在其固有的营养转运和生物合成能力方面有所不同。

这些数据还揭示了对初始T细胞与效应T细胞中mTORC1进行抑制所产生的相同和不同结果：mTORC1抑制会损害活化的初始细胞而非效应细胞中的细胞周期进程，而新陈代谢在这两个群体中均受到影响。

这项研究提供了初始和效应T细胞蛋白质组的全面图谱，以及探索和理解T细胞表型和mTORC1功能的资源。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41590-019-0495-x

● 研究揭示TCR信号的多样性和动力学

法国艾克斯马赛大学Bernard Malissen、Romain Roncagalli和中国新乡医科大学梁银明研究组合作发现，T细胞定量互作揭示了T细胞抗原受体（TCR）信号的多样化程度和动态变化。该项研究成果在线发表于2019年10月7日的《自然—免疫学》。

他们从15只靶向基因的小鼠中分离了原代CD4 T细胞，每只小鼠均表达一种TCR信号通路经典蛋白的标记形式。使用亲和纯化与质谱联用，他们分析了在600s TCR参与下每个标记蛋白周围组装的信号小体的组成和动力学。

他们表明，TCR信号转导网络包含至少277种参与366个高可信度相互作用的独特蛋白质，并且TCR信号在质膜水平上表现出广泛多样化。

整合相互作用蛋白的细胞丰度及其相互作用化学计量，可提供每种已记录相互作用的定量和背景信息，从而可以预期单个相互作用蛋白的消融是否会影响整个TCR信号转导网络。

据介绍，TCR激活T细胞导致形成信号蛋白复合物（信号体），其组成尚未在系统水平上进行分析。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41590-019-0489-8

● 调节性T细胞亚群限制肺纤维化发生

日本千叶大学Toshinori Nakayama研究组发现，CD103高表达的调节性T细胞能够限制由CD103 低表达的组织常驻致病性CD4 T细胞所引起的肺纤维化。2019年10月7日，国际知名学术期刊《自然—免疫学》在线发表了这一成果。

研究人员发现，CD69高表达CD103低表达的CD4阳性组织驻留记忆T细胞（TRM细胞）产生效应细胞因子，并促进由长期暴露于烟曲霉引起的炎症和纤维化反应。

同时，诱导了免疫抑制性CD69高表达CD103高表达Foxp3和CD4双阳性调节性T细胞，并限制了致病性CD103低表达的TRM细胞引起纤维化的能力。

因此，肺组织驻留的CD4阳性T细胞在慢性肺部炎症的病理中起关键作用，而CD103的表达定义了炎症肺部中的致病效应子和免疫抑制组织驻留的细胞亚群。

据了解， TRM细胞是非淋巴组织中适应性免疫的关键介导者。然而，存在于慢性炎症性病变内的CD4阳性TRM细胞的功能异质性和致病作用仍然未知。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41590-019-0494-y

● 研究发现机体预防自身免疫新机制

奥地利分子病理学研究所Meinrad Busslinger和Tanja A. Schwickert研究组合作研究显示，Ikaros通过控制B细胞的衰老和toll样受体(TLR)信号来防止自身免疫。相关论文2019年10月7日在线发表在《自然—免疫学》杂志上。

他们描述了转录因子Ikaros在控制B细胞抗原受体（BCR）无能和TLR信号传导中的关键作用。

成熟B细胞中Ikaros特异缺失的小鼠患有系统自身免疫性疾病。Ikaros调节了许多与无能相关的基因，包括Zfp318，该基因通过促进无能B细胞中免疫球蛋白D的表达而减弱了BCR的反应能力。

在Ikaros缺陷型B细胞中，TLR信号活跃，该细胞不能上调MyD88-NFκB信号通路的反馈抑制性。在Ikaros缺陷的B细胞中表达非自我反应性BCR或MyD88缺失时，系统性炎症消失。

因此，Ikaros通过促进BCR无能和抑制TLR信号传导来防止自身免疫。

研究人员表示，通过V（D）J重组建立多样化的BCR也可产生自反应性B细胞。无能是一种耐受机制；它使自身反应性B细胞对自身抗原的刺激不敏感，而TLR信号传导可以重新激活衰老B细胞。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41590-019-0490-2

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