T细胞受体（TCR）特异性预测的新突破——SCEPTR模型的提出 学术背景 T细胞受体（TCR）在免疫系统中扮演着至关重要的角色，它们通过与主要组织相容性复合物（MHC）呈递的肽段结合，决定了免疫反应的特异性。理解TCR与特定肽段-MHC复合物（pMHC）的相互作用是免疫学中的一个重大挑战。尽管高通量实验技术的发展为我们提供了大量TCR序列数据，但精确预测TCR与特定pMHC的结合能力仍然是一个难题。当前，蛋白质语言模型（PLMs）在高通量数据分析中展现出了强大的潜力，但在TCR特异性预测任务中表现欠佳，尤其是在数据稀缺的情境下。因此，如何有效利用无标注的TCR序列数据来训练模型，成为解决这一问题的关键。 论文来源 本文由Yuta Nagano、Andrew G.T. Pyo、Martina...
CDK2活性对ERK和p38 KTR信号的干扰及其计算方法 近日，由Timothy E. Hoffman、Chengzhe Tian、Varuna Nangia等作者发表在《Cell Systems》上的一篇论文，揭示了细胞周期依赖性激酶2（CDK2）对ERK（细胞外信号调节激酶）和p38信号通路中激酶转位报告（KTR）的干扰现象，并提出了通过计算方法消除这种干扰的技术。该研究不仅为理解细胞信号传导的复杂性提供了新的视角，还为未来的相关研究提供了重要的工具和方法。 研究背景 MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）通路在细胞生长、分化和存活中扮演着至关重要的角色。其中，ERK和p38信号通路分别响应生长因子和应激信号，调控细胞的增殖和应激反应。为了实时监测ERK和p38的活性，研究人员开发了激酶转位报...
多模态学习揭示基因型-表型动态关系 背景介绍 基因型与表型之间的复杂关系一直是生物学领域的核心问题之一。基因型（genotype）指生物体的遗传信息，而表型（phenotype）则是这些遗传信息在特定环境下的表现。尽管早在1909年，Wilhelm Johannsen就提出了这两个术语，并试图量化它们之间的关系，但一个多世纪以来，我们仍然无法精确地描述基因型如何通过复杂的基因表达模式塑造表型。近年来，单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）等技术的发展使得我们能够在细胞分辨率下观察基因表达的复杂动态，然而这些技术仍然无法全面映射基因型组合如何导致表型的产生。 当前的研究方法，如正向遗传学（forward genetics）和反向遗传学（r...
单细胞分辨率下的基因空间映射：基因信号模式分析（GSPA）研究 学术背景 单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术近年来在生物学研究中取得了重大进展，尤其是在揭示细胞状态空间（cellular state space）的组织结构方面。然而，尽管已有许多计算方法用于映射细胞状态空间，但关于基因空间（gene space）的映射或嵌入（embedding）的研究却相对较少。基因表达是高度组织的，基因之间通过复杂的生物过程和通路协同工作。然而，由于生物和技术噪声（如基因丢失“dropout”现象），准确量化基因间的相似性仍然具有挑战性。为此，本文提出了一种基于图信号处理（graph signal processing, GSP）的新方法——...
细胞信号反应与运输的空间建模算法研究 背景介绍 生物细胞通过复杂的生化反应网络来实现其功能。这些反应网络具有显著的时空动态性，且在细胞的不同区域和亚细胞结构中存在显著的空间分异（spatial compartmentalization）。然而，传统的细胞信号传导模型通常将细胞视为一个均匀混合的体系，忽略了空间效应对反应和运输过程的影响。这种简化虽然在特定情况下有效，但在许多实际场景中会降低模型的预测能力。例如，信号分子的扩散速度较慢、细胞内环境拥挤、细胞结构的复杂性等都会导致空间效应的显著影响。因此，开发能够精确模拟细胞信号传导和运输过程的计算模型成为生物计算科学领域的重要挑战。 2025年1月发表在 Nature Computational Science 期刊上的一篇研究论文，提出了名为...
利用仿生海洋粘附蛋白涂层进行皮肤光老化防治的研究成果 皮肤光老化是当前全球面临的重大健康问题之一，尤其对于长期暴露在户外紫外线（UV）辐射下的人群而言，其表现包括胶原蛋白的减少、皱纹增加、皮肤弹性丧失、结构性减弱等。这些生理变化不但影响个体的外貌，还增加了相关并发症的风险。然而，尽管日常生活中已应用防晒品、局部药物（如维甲酸）和抗氧化剂等治疗方案，但目前仍无一种真正高效且持久的皮肤光老化防治策略可供应用。 针对上述挑战，本文的研究聚焦于一种新型仿生海洋粘附蛋白涂层，并探讨其在皮肤光老化防治领域的潜力。这项研究由Bo Xue带领的研究团队完成，作者来自中国海洋大学（Ocean University of China）的College of Marine Life Science。本文发表于20...
下一代口腔溃疡管理的新突破：冷等离子体与纳米凝胶药物系统的融合应用 背景介绍 口腔溃疡是人类最常见的黏膜疾病之一，对患者的生活质量产生显著影响。根据流行病学研究数据，约有27.9%的成年人遭受口腔溃疡的困扰。虽然在大多数人群中，这种疾病可以在一到两周内自愈，但对一些患有糖尿病、癌症、病毒感染和自身免疫疾病的患者来说，口腔溃疡可能会发展为慢性、反复发作的病症，甚至引发更严重的全身性健康问题，如营养不良和脱水。此外，治疗头颈部癌症的患者中，高达65%会因疗法引发严重的口腔黏膜炎，其产生的溃疡常伴剧烈疼痛和饮食困难，导致患者的生活质量严重下降。 目前，市场上用于治疗口腔溃疡的药物，例如口腔膜剂、喷雾剂、粉末和药膏，普遍面临药效短、药物粘附性差、渗透效果不足的问题。这些局部治疗方案因口腔内部湿润和动...
在微观尺度上探索血栓溶解动力学的突破性研究 研究背景与问题 静脉血栓栓塞症（Venous Thromboembolism, VTE）作为一种严重危害人体健康的疾病，每年仅在美国就导致约50万人死亡。VTE的发生与静脉内血栓的形成和难以溶解（低纤溶，hypo-fibrinolysis）密切相关。然而，长期以来，静脉血栓研究主要聚焦于“高凝状态”（hypercoagulability），即血栓的形成机制，而对低纤溶这一问题的研究相对不足。现有的VTE治疗方法主要依赖抗凝药物的使用，这些药物可以抑制血栓的形成和扩展，但并未有效增强血栓的溶解。而唯一被广泛采用的与纤溶相关的治疗方式，即外源性纤溶酶原激活剂（thrombolytics），因其带来的严重出血风险，使用受到限制。 此外，与低纤溶相关的药物...
融入骨来源细胞外基质（Bone-Derived ECM）至大孔径微带支架加速骨再生研究报告 随着生物医学领域的不断进展，组织工程和再生医学在多种组织修复中的应用变得日益重要，然而，对于骨组织再生的研究仍面临诸多挑战。骨骼损伤与再生能力不足是现代医学亟待解决的问题，尤其是在老龄化和特定疾病导致骨再生能力显著下降的情况下（如骨骼缺陷和创伤）。Critical-Sized Bone Defects（临界尺寸骨缺损）是一类无法自行愈合的骨损伤，目前常用的治疗方式包括自体或异体骨移植。然而，这种治疗方式存在供体组织有限、供体部位疾病风险以及免疫原性等问题。因此，开发创新材料以模拟骨基质环境并促进骨再生成为一个重要的科学议题。 在以上背景下，本文聚焦于开发大孔径的微带支架（Macroporous Mic...
针对《Bioprinting Perfusable and Vascularized Skeletal Muscle Flaps for the Treatment of Volumetric Muscle Loss》的学术报道 背景介绍 肌肉组织在人体细胞中占据主要地位，同时也是一种复杂且高度血管化的动态组织。然而，由创伤或手术导致的体积性肌肉损失（Volumetric Muscle Loss，VML），指的是功能区域内超出20%的肌肉组织缺失，这种缺失常常导致严重的功能性残疾。标准治疗手段主要依赖于将自体肌肉移植物从健康供区转移至受损区域，但这样的手术通常伴随着供区并发症（donor-site morbidity），并且肌肉组织的供应也极为有限。 目前，组织工程（Tissue Engin...