基因级别单细胞轨迹比对：基于动态编程的新方法 单细胞RNA测序（Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术的出现，极大推动了生物学的研究进程，使科学家能够观察到时间或空间中单细胞水平上的动态变化。然而，如何跨样本或条件（如对照与药物处理、体外与体内实验、健康与疾病等）比较这些动态变化，依然是一个巨大的挑战。本次研究通过开发一种称为“genes2genes”的新工具，试图解决单细胞轨迹比对中的关键问题，特别是在基因级别上实现精确的动态变化匹配。 本文由来自 Wellcome Sanger Institute、University of Cambridge、Columbia University 等机构的研究人员合作完成，通讯作者为 Sarah A. Tei...
人类大脑成熟中的基因表达动态研究：全新的时间性大脑细胞图谱 学术背景 人类大脑的发育和成熟是神经科学中的一个重要研究领域，但至今仍存在许多未解之谜。发育中的人类大脑在出生后经历了漫长而复杂的成熟过程，这一过程受到基因表达动态变化的引导。尽管先前基于体块组织(bulk tissue)进行的大规模转录组学研究揭示了基因表达的显著变化，尤其是在胎儿后期到婴儿早期的过渡阶段，以及童年和青春期大脑结构和功能的剧烈变化，但这些研究的局限性在于未能指明细胞类型特异性的基因表达动态。因此，每种不同细胞类型在童年至成年大脑成熟过程中究竟发生了怎样的基因表达变化仍是一个未解的科学问题。 此外，全球范围内目前建立的人类大脑细胞图谱以成人为主，缺乏对儿童阶段的涵盖。而非洲作为全球基因多样性最高的地区，其加速增长的儿...
利用大格式微阵列实现可扩展空间转录组学的新方法：Array-Seq技术的诞生 背景与研究起源 近年来，空间分子分析（spatiomolecular analyses）成为生物医学研究和临床病理学的重要工具，因为它能够研究组织中的细胞和分子空间位置如何影响其功能及其在健康和疾病中的异常变化。但现有的空间转录组学（spatial transcriptomics，ST）技术在多个层面面临制约：设备昂贵、操作复杂、表面积小、不支持大批量样本处理以及与常规组织学染色（如H&E染色）不兼容。这些缺点限制了技术的普及，也增大了其用于基础研究和临床分析的成本和难度。 早期的空间转录组学技术（如Visium平台）通过将空间条形码（spatial barcode）连接到捕获poly-A尾的寡聚核苷酸探针上实现了...
基于大语言模型探索基因集合功能发现：GPT-4的表现优异 学术背景 在功能基因组学（functional genomics）领域，基因集合富集分析（gene set enrichment analysis）是理解基因功能及其相关生物学过程的重要方法。然而，当前的富集分析主要依赖于文献整理的基因功能数据库，例如Gene Ontology (GO)等，这些数据库存在一定的局限性：数据不完整且更新速度有限。这导致了许多基因集合无法通过传统工具有效解析，这些未曾被明确标注的基因集合正是潜在产生重要生物学新见解的源泉。 在这种背景下，近年来生成式人工智能（generative artificial intelligence），尤其是诸如GPT-4的“大语言模型”（large language mode...
C. difficile 对头孢菌素的耐药性研究 背景介绍 艰难梭菌感染（Clostridioides difficile infection, CDI） 是美国最常见的医院获得性感染之一，每年导致大量患者住院甚至死亡。CDI 不仅对患者健康构成威胁，还带来了巨大的经济负担。艰难梭菌的感染性部分归因于其对多种抗生素的固有耐药性，尤其是β-内酰胺类抗生素（如头孢菌素）。尽管头孢菌素是临床上最常用的抗生素之一，但它们的使用却可能增加患者感染艰难梭菌的风险。 β-内酰胺类抗生素通过抑制细菌细胞壁合成来发挥作用，主要靶点是青霉素结合蛋白（Penicillin-binding proteins, PBPs）。然而，细菌可以通过多种机制逃避β-内酰胺类抗生素的作用，例如产生β-内酰胺酶（β-lactam...
乳腺癌中甲羟戊酸途径的调控及其在肿瘤发生和肺转移中的作用 背景介绍 乳腺癌是全球女性中最常见的癌症之一，其发生和转移机制复杂，涉及多种信号通路和代谢途径的异常调控。近年来，代谢重编程（metabolic reprogramming）被认为是癌症细胞适应其快速增殖和转移需求的重要机制之一。其中，甲羟戊酸途径（mevalonate pathway）在多种癌症中被发现显著上调，尤其是在乳腺癌中，该途径被认为在肿瘤发生和转移中发挥重要作用。然而，甲羟戊酸途径的具体调控机制及其在乳腺癌中的功能尚未完全阐明。 甲羟戊酸途径是细胞内胆固醇和异戊二烯类化合物（isoprenoids）生物合成的关键代谢途径。该途径的限速酶是3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGCR），其活性受到多种信号通路的调控，包括...
全基因组范围甲基化研究揭示PTSD相关的新DNA甲基化位点：23个军民队列的Meta分析 学术背景及研究目标 创伤后应激障碍（Posttraumatic Stress Disorder, PTSD）是一种严重的精神疾病，通常发生在个人经历极端创伤事件后。PTSD的症状包括侵入性记忆、对触发记忆情境的回避或情感麻木，以及持续的高警觉反应，这些特征可能显著影响心理与生理健康。PTSD已被证明与慢性疾病风险增加相关，如心血管疾病等，这与其患者自我保健水平较低、药物依从性差及更高的物质使用率有关。 尽管大多数人遭遇过创伤事件，但只有少数发展为PTSD，这表明遗传和环境因素对PTSD的发生具有重要作用。以往的全基因组关联研究（Genome-Wide Association Studies, GWAS）...
牙齿形态在人类进化过程中表现出显著的多样性，然而，关于这种多样性的遗传基础知之甚少。牙齿作为进化研究中的重要特征，因其保存完好且形态多样，被广泛用于分类学和系统发育分析。现代人类群体中，牙齿形态的变异也被用于人口历史分析和个体识别。尽管动物研究已经确定了数十个与牙齿发育相关的基因，但关于普通人群中牙齿形态变异的遗传基础的研究仍然有限。全基因组关联研究（GWAS）虽然已经揭示了许多与常见表型变异相关的单核苷酸多态性（SNP），但这些关联的生物学机制大多尚未明确，尤其是非编码SNP的作用。 本研究旨在通过多组学分析，探索现代人类牙齿冠部尺寸变异的遗传基础。研究团队通过对混合大陆血统的哥伦比亚人群进行全基因组关联分析，识别出18个与牙齿冠部尺寸显著相关的基因组区域，并进一步验证了其中7个区域在独立...
分子分类在滤泡性淋巴瘤中的新进展：基于RNA测序和免疫组化的双分型预测模型 滤泡性淋巴瘤（follicular lymphoma, FL）是一种B细胞恶性肿瘤，其临床进展较缓慢，中位总生存期可达20年。然而，FL的异质性特征使病人在治疗反应和预后上表现出显著差异。尽管传统临床-生物学参数（如FLIPI、FLIPI-2和PRIMA-PI）在指导治疗中取得了一定成效，但这些工具在个体化精确诊断和特定疗法选择中仍显不足。因此，精准医学需求愈发迫切。 过去的研究中，弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）的分子起源分类法在ABC与GCB亚型的预后评估中表现出重要价值，但在FL中的分子分类仍未完全明确。已有的初步研究暗示FL可能具有类似于正常生发中心（germinal center, GC）B细胞和记忆（m...
单细胞分析揭示老年与年轻小鼠前列腺的差异 学术背景 前列腺是男性生殖系统的重要组成部分，随着年龄的增长，前列腺会发生增生，可能导致尿道受压，进而引发排尿功能障碍及相关症状，并增加前列腺癌的风险。尽管前列腺老化的重要性不言而喻，但其分子机制尚未完全阐明。单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术为揭示细胞异质性和衰老过程中的基因表达变化提供了强有力的工具。尽管已有大量关于前列腺的单细胞研究，但这些研究尚未系统地应用于小鼠前列腺老化的表征。由于获取无疾病的人类前列腺组织较为困难，小鼠作为与人类具有遗传和生理相似性的模式生物，为研究衰老机制提供了替代方案。 论文来源 该研究由Yang Li、Yuhong Ding等来自华中科技大学同济医学院附属同济医院的研究团队完成，并于2024年发表在《Biom...