解码人类生物学和疾病的单细胞组学技术 背景介绍 细胞是生命的基本单位，一个单独的受精卵可以发育成整个复杂的人体，由大约37万亿个细胞组成，这些细胞组织成各种不同的组织、器官和系统。传统的细胞分类方法主要依据细胞形态、位置或少数几种蛋白的表达水平，这种方法忽略了细胞间在其他分子层面的差异。细胞的高度异质性决定了人类生物学的功能多样性。不仅仅是细胞本身的状态、大小或祖源，细胞周围的特殊环境以及与相邻或远处细胞的交互也影响细胞特性。传统的大样本测序技术如RNA测序，隐藏了细胞的多样性，因为它对实验样本内所有细胞的基因表达进行了平均测量。因此，以单细胞分辨率理解人类生物学和疾病非常重要。 论文来源 本文由来自北京大学生命科学学院（Biomedical Pioneering Innovation Ce...
Time-Dependent Multi-Omics Integration in Sepsis-Associated Liver Dysfunction 引言 败血症，特别是严重病例，因全身感染引起多器官功能障碍，全球每年有多达500万人死于败血症。传统上，败血症相关的肝功能障碍（Sepsis-Associated Liver Dysfunction, SALD）被认为是伴随黄疸和高胆红素血症的病症。随着研究的深入，发现肝功能障碍在败血症过程的早期就会发生，但目前没有针对该病的特效治疗。 近年来，多组学技术（Multi-Omics Technologies）迅速发展，如基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学，显著推动了个性化医学的发展。然而，单一组学分析往往只能提供生物复杂性中的一个层次...
同源重组修复缺陷（HRD）在肿瘤患者评估和治疗规划中的应用 背景介绍 同源重组（Homologous Recombination, HR）是修复DNA双链断裂（Double-Strand Breaks, DSBs）的一种重要机制。然而，当HR修复途径中的关键基因发生突变或表观遗传失活时，会导致细胞无法有效修复DSBs，从而引发同源重组修复缺陷（Homologous Recombination Repair Deficiency, HRD）。HRD在多种恶性肿瘤（如卵巢癌、乳腺癌、胰腺导管癌和前列腺癌）中被发现，且在临床上具有重要意义。HRD可以通过基因组分析识别，因为它会在基因组中引发特定且可量化的改变。进一步的研究还发现，HRD会增加肿瘤对多种药物的敏感性（如聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂[...
细胞命运决定机制的组学观点 背景介绍 在哺乳动物早期胚胎发育过程中，一个全能的合子（zygote）经过数次细胞分裂和两轮细胞命运决定（cell fate determination），最终形成成熟的囊胚（blastocyst）。在此过程中，随着胚胎的压缩，顶-基细胞极性（apicobasal cell polarity）的确立破坏了胚胎的对称性并指导了后续的细胞命运选择。内细胞团（inner cell mass，ICM）和滋养外胚层（trophectoderm, TE）的谱系分离是细胞分化的第一个标志，但一些分子已被证明在更早的阶段（如2-细胞和4-细胞阶段）通过细胞间的变异（inter-cellular variations）偏向早期细胞命运。 揭示早期细胞命运决定的机制已成为一个重要的研...
T2T-YAO：汉族全长双倍体参考基因组的组装实现 科学背景 人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）自发起三十年以来，生物医学研究领域设定了一个长期目标，即构建完整而精确的人类参考基因组。然而，受限于测序技术的局限性，长期以来难以达到这个目标所需的全面性和精确度。近年来，随着测序技术的突破，T2T（Telomere-to-Telomere，端粒到端粒）项目公布了第一个全长单倍体人类基因组，即T2T-CHM13v1.1。这一成果填补了8%先前未知的高重复区域，使基因组质量达到了Q73.94，即每24.8兆碱基一次错误。 然而，即使这一成就令人振奋，T2T-CHM13基因组并不是真实人类个体的代表，而是源于一个缺失Y染色体的完全葡萄胎（CHM）细胞系的单倍体基因组。...
衰老引起的 trnaGlu-衍生片段通过靶向线粒体翻译依赖的嵴组织破坏谷氨酸生物合成 学术背景介绍 线粒体嵴是线粒体内膜向内突出的结构，这些结构在衰老过程中会发生明显的形态变化。然而，导致这些变化的分子机制及其对脑衰老的贡献仍不清楚。维持线粒体嵴的超微结构对于存在于嵴中的呼吸酶正常功能至关重要，如果嵴结构受到破坏，内膜上的酶活性将会显著降低。谷氨酶（GLS）是位于嵴中的一种重要酶，负责催化谷氨酸的生成，维持神经元内环境的谷氨酸水平。谷氨酸作为最丰富的神经活性氨基酸及主要兴奋性神经递质，其水平在脑衰老过程中逐渐下降，并常伴随记忆衰退。 转运RNA衍生小RNA（tsRNAs）由成熟tRNA在各种压力下产生，并参与多种生理和病理过程。然而，tsRNAs在器官特异性中的功能和分子机制迄今尚未完全明确...
人类大网膜特异性的类间皮成纤维细胞群通过分泌IGFBP2抑制脂肪生成 背景与研究目的 在肥胖和代谢疾病的日益严重的背景下，脂肪组织的可塑性和异质性成为了研究的热点。脂肪组织的不同部位具有不同的代谢特性，例如皮下脂肪（SC）被认为是代谢健康的，而内脏脂肪（包括大网膜脂肪，OM）则被认为是代谢不健康的。尽管已经有研究揭示了小鼠和人类脂肪组织中的基质血管成分（SVF）细胞的异质性，但对于特定脂肪储存区域中的脂肪干细胞（ASC）和前体细胞（ASPC）的细胞和功能变异性理解仍然不足。 为了填补这一知识空白，瑞士洛桑联邦理工学院的Radiana Ferrero团队对超过30个样本进行了单细胞和批量RNA测序，详细描述了来自四个不同人类脂肪储存区域的基质细胞群体的异质性和功能特性，特别发现了大网膜特异性、...
新蛋白质Cytb-187aa调节哺乳动物早期发育 学术背景 线粒体是提供细胞能量的多功能细胞器，除了能量供应外，还参与细胞凋亡调控、细胞信号传递及多种生物合成途径的调节。在这些多功能中，线粒体内的物质会释放到细胞质或细胞核内，发挥信号分子的作用。例如，线粒体反应性氧物质(reactive oxygen species, ROS)和钙离子（Ca2+）可以释放到细胞质内，参与细胞凋亡及细胞命运的决定。而线粒体RNA和肽类物质的释放也在多种代谢应激反应及生物学过程中发挥着关键作用。 已有研究表明，线粒体基因组包含37个基因，其中13个基因编码用于氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）的蛋白质，其编码的蛋白质均在线粒体内翻译使用变异的遗传密码。此前，尚未有研究探讨这些线粒体...
临床、组织病理和遗传特征研究：意大利网络中肌原纤维和远端肌病患者的经验 背景与研究动机 肌原纤维肌病（Myofibrillar Myopathies，简称MFM）和远端肌病（Distal Myopathies，简称DM）是病理表现复杂的一组罕见病，两者因致病基因众多以及诸多尚未分子确定的疾病实体和症状重叠而使诊断过程极为复杂。因此，本研究旨在对受MFM和DM影响的大型患者群体进行表征，识别这些疾病中最重要的诊断和预后方面。本研究由Sara Bortolani等多位学者撰写，涉及意大利多家科研机构，发表于Neurology®期刊（2024年）。 研究来源 本文由Sara Bortolani, Marco Savarese, Gaetano Vattemi等多位学者撰写，主要来自意大利多个神经肌...
ALS逆转表型的遗传关联研究 肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种致命的神经退行性疾病，表现为上、下运动神经元的死亡、进行性无力以及最终的呼吸衰竭。然而，个别ALS患者展现出了不寻常的临床逆转现象，即症状显著且持久地改善。这种现象被称为“ALS逆转”，其生物学基础尚不清楚。为了探索这一罕见表型背后的遗传因素，一组研究人员进行了全基因组关联研究（GWAS），尝试找出与ALS逆转表型相关的遗传关联。 论文背景与研究目的 ALS是一种严重的神经退行性疾病，其病程通常是不可逆转且致命的。但在少数病例中，患者的症状却出现了显著和持久的改善，这与ALS的自然病程不符。这些逆转病例自1960年代起便有所报导，但是遗传因素在其中的角色尚未明确。研究人员推测，可能正如遗传因素在ALS病因中扮演重要角色，遗传因素也...