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...

西方饮食通过Galectin-1调控的Rho、ECM和SASP信号通路在新型MASH-HCC小鼠模型中的空间影响 学术背景 肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）是全球癌症相关死亡的第三大原因，而代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎（Metabolic Dysfunction-Associated Steatohepatitis, MASH）是HCC的主要诱因之一。随着西方饮食（Western Diet, WD）的普及，MASH的发病率持续上升，但目前尚无有效的药物来预防MASH，且HCC的治疗选择非常有限。Galectin-1（Gal-1）是HCC的生物标志物，在肝细胞癌变过程中起着关键作用。先前的研究表明，沉默Gal-1可以有效治疗小鼠HCC，但WD对Gal-1信...

单细胞与空间转录组联合分析揭示胃癌中Hedgehog通路的细胞异质性 学术背景 胃癌（Gastric Cancer, GC）是全球范围内最常见的恶性肿瘤之一，发病率和死亡率均居高不下。尽管在化疗、放疗和靶向治疗等方面取得了一定进展，但胃癌的治疗仍然面临巨大挑战。胃癌的侵袭性和异质性使其成为难治性癌症之一，尤其是晚期患者的生存率极低。肿瘤细胞的侵袭和转移是导致复发和死亡的主要原因，而现有的治疗手段无法完全解决这些问题。免疫治疗作为一种有前景的治疗模式，也面临着肿瘤微环境和免疫复杂性的挑战。因此，深入理解胃癌的发病机制，尤其是从基因、分子到表型水平的全面探索，对于更好地管理疾病和减轻患者负担至关重要。 Hedgehog（Hh）通路在胚胎发育和成人组织中均发挥重要作用，参与细胞增殖、分化和组织形态...

学术背景 肝脏再生是一个复杂的生物学过程，涉及多种细胞类型和信号通路的协调作用。在肝脏部分切除后，剩余的肝脏组织会通过一系列精确调控的细胞增殖和免疫反应来恢复其功能和质量。尽管已有大量研究探讨了肝脏再生的机制，但某些细胞类型在这一过程中的具体作用仍不完全清楚。髓系来源的抑制性细胞（Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSCs）是一类异质性的未成熟髓系细胞，已知在癌症、伤口愈合等过程中发挥免疫调节作用。然而，MDSCs在肝脏再生中的具体功能，尤其是其对肝细胞增殖和免疫调节的影响，尚未得到充分研究。 本研究旨在探讨粒细胞样MDSCs（G-MDSCs）在肝脏再生过程中对肝细胞增殖和免疫调节的作用。通过基因表达谱分析、细胞培养实验和质谱流式细胞术（CyTOF）等技术...

自动化超微结构分析：基于大规模高光谱电子显微镜的研究 学术背景 电子显微镜（Electron Microscopy, EM）是研究生物超微结构的关键技术，能够在生物分子分辨率下揭示细胞的精细结构。近年来，随着自动化和数字化的发展，电子显微镜能够以纳米级分辨率捕获大面积的细胞和组织样本。然而，电子显微镜图像通常是灰度图像，且数据量庞大，分析过程往往依赖于繁琐的手动注释，这限制了其在大规模研究中的应用。为了解决这一问题，研究者们开始探索如何通过自动化手段提取生物分子组装体的信息，从而加速对生物超微结构的理解。 本文的研究背景在于，尽管电子显微镜在生物医学研究中具有重要地位，但其分析过程仍然面临挑战。特别是，如何从大规模的电子显微镜数据中自动提取生物分子信息，成为了一个亟待解决的问题。本文提出了一...

学术背景与问题提出 线粒体作为真核细胞中至关重要的细胞器，参与了细胞的能量代谢、信号传导以及细胞生存与死亡的调控。线粒体功能障碍与多种人类疾病相关，包括神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病和癌症等。因此，研究线粒体的动态变化对于理解其生物学功能及其在疾病中的作用具有重要意义。然而，传统的电子显微镜（EM）虽然具有极高的空间分辨率，但只能用于固定样本，无法捕捉线粒体的动态变化。荧光显微镜虽然可以用于活体样本的观察，但其分辨率有限，尤其是在三维（3D）重建和长时间成像中，光漂白（photobleaching）问题严重影响了定量分析的准确性。 光漂白是指荧光分子在光照下发生不可逆的化学变化，导致荧光信号逐渐减弱的现象。这一问题在长时间成像中尤为突出，限制了线粒体等细胞器的动态研究。尽管已有多种方法试...

无铀KMnO₄/Pb染色在低真空扫描电镜中实现组织结构的成像 学术背景 电子显微镜（Electron Microscopy, EM）是研究细胞和组织超微结构的最强大工具之一。然而，传统的生物样本金属染色方法通常需要使用有害的铀化合物，这限制了电子显微镜的广泛应用。近年来，随着超分辨率荧光显微镜的发展，许多细胞生物学家转向免疫细胞化学技术，但荧光标记仍然是这些技术的基础。因此，电子显微镜观察仍然是不可或缺的方法，并且在不断发展的设备和方法中，电子显微镜在生物学中的应用也在不断扩展。 低真空扫描电子显微镜（Low-Vacuum Scanning Electron Microscopy, LVSEM）允许对非导电样本进行高分辨率成像，因为它可以通过残余气体分子中的正离子中和非导电材料上积累的负电荷...

核小体纤维拓扑结构指导转录因子结合增强子 学术背景 细胞身份的确立依赖于多个转录因子（Transcription Factors, TFs）在细胞类型特异性基因的增强子上的协同结合。尽管TFs能够识别可及染色质中的特定DNA基序（motif），但这一信息并不足以解释TFs如何选择增强子。本文通过比较四种不同的TF组合，分析了它们在基因组中的结合位点、染色质可及性、核小体定位以及三维基因组组织，揭示了核小体纤维的拓扑结构如何指导TFs结合到增强子。 论文来源 本文由Michael R. O’Dwyer、Meir Azagury、Katharine Furlong等作者共同撰写，作者来自University of Edinburgh、The Hebrew University-Hadassah ...

空间转录组时钟揭示脑衰老中的细胞邻近效应 学术背景 随着年龄的增长，认知功能下降和神经退行性疾病的风险显著增加。脑衰老是一个复杂的过程，伴随着许多细胞层面的变化。然而，衰老细胞如何影响邻近细胞以及这种影响如何导致组织功能衰退，目前尚不清楚。此外，现有的工具尚未能系统地解决衰老组织中的这一问题。为此，研究人员开发了一种空间分辨的单细胞转录组图谱，结合机器学习模型，揭示了衰老、再生和疾病中的空间和细胞类型特异性转录组特征。 论文来源 这篇论文由Eric D. Sun、Olivia Y. Zhou、Max Hauptschein、Nimrod Rappoport、Lucy Xu、Paloma Navarro Negredo、Ling Liu、Thomas A. Rando、James Zou和An...

学术背景与问题提出 在癌症研究中，基因扩增（gene amplification）是一种常见的突变形式，尤其是在癌基因（oncogene）的激活中起着关键作用。然而，尽管基因扩增在癌症中的重要性已被广泛认可，但如何在原代细胞和模式生物中精确模拟这些扩增仍然是一个挑战。特别是，染色体外DNA（extrachromosomal DNA, ecDNA）介导的基因扩增在癌症中尤为常见，但其在肿瘤发生和进展中的具体作用尚未完全阐明。ecDNA是一类不依赖于染色体的环状DNA分子，通常携带多个癌基因拷贝，能够通过随机分离在细胞分裂中快速积累，从而促进肿瘤的异质性和进化。 为了深入理解ecDNA在肿瘤发生中的作用，研究人员需要一种能够在细胞和动物模型中精确诱导和追踪ecDNA形成的方法。然而，现有的技术手...