大毛霉

八名癌症病人怀疑服食含毛霉菌的痛风药“别嘌醇”致死案，死因裁判法庭19日裁决，三人死于不幸，两人死因存疑，其余三人死于自然。死因裁判官陈碧桥建议制药业，加强药物生产过程监督规范，半制成品应进行微生物检测。“别嘌醇”的生产药厂欧化药业在庭外向死者家属致歉，有死者家属表示，打算透过民事诉讼向药厂索偿。 　　案中的8名死者，李明瀚、温剑峰及关美华，被裁定死因是服食受毛霉菌污染的“别嘌醇”，是死于不幸 陈瑞光与黄一莉虽有服食受污染的“别嘌醇”，但被裁定死因不明 林华珍、郭世安与刘金康，则被裁死于自然。 　　陈官引述医学报告称，李明瀚、温剑峰及关美华患有血癌或淋巴癌，三人于化疗期间，服食受小孢根霉菌污染“别嘌醇”，其后出现肚痛病征，肝、肺、腹膜、胰脏与肠脏等器官出现广泛感染，其后证实是受毛霉菌感染。其中6岁的李明瀚虽服食抗菌药但无效，需切除部分肠脏，并于不足半个月后死亡。 　　死者陈瑞光和黄一莉虽也有服食受污染的“别嘌醇”，从死者体内抽取组织的化验结果显示，二人体内均含有毛霉菌，但由于无任何证据显示二人体内的毛霉菌，与被污染的“别嘌醇”的病菌来源一致，所以只能判决二人死因存疑。 　　至于林华珍、郭世安及刘金康，陈官称医生报告准确指出，林华珍是骨髓移植失败，死于多重器官衰竭 郭世安和刘金康都是末期淋巴癌病逝，并没有证据显示是毛霉菌致死。 　　陈官裁决时称，根据香港大学微生物学系系主任袁国勇与卫生署科学主任张子良早前在庭上供称，欧化药业于08至09年间，向玛丽医院和屯门医院出售携有小孢根霉菌的“别嘌醇”，而两间医院药房的职员供称，将从欧化药业购入的“别嘌醇”分配到病房。 　　裁判官接纳袁国勇提出的八项建议，包括药厂须在药物生产程序进行微生物检测、避免用粟米或淀粉作为原材料等，法庭会将有关建议提交政府与欧化药业，她希望制药业采纳与时并进的药物生产监管制度。 　　欧化药业总经理李汉光于裁决后在庭外表示，尊重法庭裁决，并向家属致歉：“我谨代表欧化药业，再次向所有有关人士表示歉意”。他称药厂去年4月起已对生产流程及质量管理系统作出监控，厂方会以认真及负责的态度继续跟进。 　　卫生防护中心总监曾浩辉于另一场合表示，今次事件属不幸，对病人及家属遭遇感同情，卫生署会仔细研究死因庭建议。药物监管制度检讨委员会去年已就药物安全提出75项建议，现正逐步落实，当中涉及改例。 　　医管局发表声明，向死者家属致以深切慰问，并称医管局自去年事发后，已实施一系列改善措施，确保在公立医院使用的药物质素及安全。医管局亦已制订指引，为所有住院的白血病、淋巴瘤及骨髓移植病人，提供煮熟及煮沸的食物及使用消毒的木制压舌板 高危类别病人亦应避免使用木制筷子及牙签。

蛋白质降解调控是极其重要的基本生物化学过程，在细胞周期、信号转导、免疫响应、基因调控、新陈代谢、神经退行、癌症肿瘤、病毒感染以及蛋白毒性响应等主要细胞分子过程中发挥关键调控作用。在真核细胞中，绝大部分胞内蛋白都是通过泛素蛋白酶体途径（Ubiquitin-proteasome pathway），经过泛素化标记被蛋白酶体全酶降解的。2004年，Aaron Ciechanover, Irwin Rose和Avram Hershko三位科学家被授予了诺贝尔化学奖，以表彰他们对该泛素化通路介导蛋白质降解的历史性发现。蛋白酶体全酶，又称为26S proteasome，是由中间一个圆柱形20S核心颗粒和两端覆盖的一个或两个19S调节颗粒组成。19S包含一个环形异源六聚体马达——AAA-ATPase，通过多个协同ATP水解模式调控蛋白酶体降解泛素化底物。蛋白酶体功能紊乱与人体多种疾病相关，如癌症、神经退行性疾病和免疫疾病等。蛋白酶体是美国FDA批准的多种治疗癌症的上市小分子药物的直接靶标。在正常细胞中，蛋白酶体的功能受到多个水平的严格调控。去泛素化酶USP14是最主要的蛋白酶体调控分子，被认为是一个潜力巨大的治疗癌症和神经退行性疾病的重要靶标，其小分子抑制剂曾进入过美国一期临床研究，但围绕USP14功能机制的一系列悬而未决的关键问题极大限制了其靶向药物分子的开发和临床应用。USP14通过结合26S而被激活，然后以毫秒的时间尺度剪切底物上的泛素链。它是如何被蛋白酶体激活并调控蛋白酶体功能的，一直是全球研究机构和生物制药领域期待解决的关键科学问题。生命分子机器通过高度复杂的非平衡动力学过程和结构变化来实现其特殊功能，这一过程进而受到各种复杂分子间相互作用的精准调控。如何在原子水平直接观察天然态超大分子机器的功能态动力学过程，给现有的原子结构动态分析技术提出了空前挑战。毛有东教授实验室长期致力于发展基于冷冻电镜的动力学重建方法，围绕蛋白酶体、炎症小体等具有重大临床应用前景的靶点系统的结构功能、动力学机制和靶向调控分子设计深入开展前沿交叉研究——2016年报道了人源蛋白酶体基态的3.6 Å冷冻电镜结构及其他三个亚纳米分辨构象，并首次发现一个亚稳态构象的核心颗粒物转运通道处于开放状态（PNAS 2016 113: 12991-12996）。2017年，利用冷冻电镜解析高分辨率蛋白酶体19S调控复合体在结合组装伴侣p28的自由态的三维结构，阐释了组装伴侣蛋白Gankyrin/p28在蛋白酶体组装过程中构象选择的组装机理（Molecular Cell 2017 67: 322-333）。2018年4月，报道了6个ATPγS结合状态下的26S蛋白酶体动态结构，包括三个核心颗粒复合物开放态对应的亚稳简并态近原子分辨（4~5 Å）结构（Nature Communications 2018, 9: 1360）。2018年11月，在Nature首次报道了人源蛋白酶体26S在降解底物过程中的七种中间态构象的高分辨（2.8~3.6埃）结构，在原子水平呈现了蛋白酶体和底物相互作用的动态过程，首次实现了对AAA-ATPase六聚马达分子内ATP水解全周循环的完整过程的原子水平观测（Nature 2019 565:49-55）。这一系列工作揭示了蛋白酶体的原子架构、组装原理和降解泛素化底物的动力学基本规律。图1. (A) USP14调控下蛋白酶体复合体降解多泛素化底物的原子结构模型之一。(B) 时间分辨率冷冻电镜解析13种中间态的统计分布随蛋白质降解进程的时间演化。（Youdong Mao, CC BY 4.0）本研究课题进行之初，首先要克服的问题就是“时间分辨”。蛋白酶体降解底物的过程是很快的，时间尺度在毫秒至秒之间。正常条件下，想要通过冷冻电镜技术捕获此过程的中间态结构，是非常困难的。所以，课题组首先要让这个过程慢下来。通过大量的条件摸索，重建反应动力学体系和优化反应条件，包括优化缓冲体系、反应温度等条件，课题组优化出较为可行的实验方案，从而使得时间分辨冷冻电镜技术应用成为可能，最终获得了含时的45,193张USP14-26S复合体降解泛素底物过程中的冷冻电镜透射图样，挑取了3,556,806个USP14-26S-泛素底物复合体的颗粒图像。接下来面临的极端挑战就是“三维分类”，冷冻电镜捕获的复合体图像需要经过一系列的分类，将它们归为不同的构象类别，才能呈现出蛋白反应的动态过程。USP14结合到26S蛋白酶体后，使得降解底物的动力学过程更加复杂，想要在如此多的异构复合体颗粒图像中，鉴别出降解过程的各个时态的高分辨率非平衡构象，传统的三维分类方法是无法实现的。低精度的三维分类将导致低分辩的三维重建，从而无法获取原子水平的动力学信息，无法对含时的数据赋予自洽的动态变化的物理意义。课题组结合经过数年自主开发的新型深度学习高精度三维分类和四维重建方法，捕获了USP14-26S复合体降解多泛素化底物过程的13种不同功能中间状态的高分辨率（3.0~3.6埃）非平衡构象，通过时间分辨冷冻电镜分析，重建了受控蛋白酶体的完整动力学工作周期，并结合分子生物学功能和基因突变研究，阐明了USP14和26S相互调控活性的原子结构基础和非平衡动力学机制。研究发现USP14的活化同时依赖于泛素识别和蛋白酶体RPT1亚基的结合。出人意料的是，USP14通过别构效应，诱导蛋白酶体同时沿着两条并行状态转变路径发生构象变化；课题组成功捕获到了底物降解中间状态向底物抑制中间状态的瞬时转化。在底物降解途径中，USP14活化变构地重编程AAA-ATP酶马达的构象景观（Conformational landscape）和统计分布，并刺激20S底物通道的打开，从而观察到底物持续转运过程的ATPase六聚马达非对称ATP水解和近乎完整的全周循环周期。USP14-ATPase的动态相互作用，使得ATPase马达底物识别与26S自身的去泛素化酶RPN11催化发生去耦合效应，并在26S的泛素识别、底物的起始易位和泛素链回收过程中引入三个调控检查点（动力学分岔点）。这些发现为USP14调节26S的完整功能周期提供了全新的高分辨见解，并为USP14靶向药物治疗发现奠定了极为重要的机制基础。图2. 通过时间分辨冷冻电镜分析获取的USP14调控蛋白酶体底物降解的并行路径模型。（Youdong Mao, CC BY 4.0）Nature同期在线发表了题为“Control of human protein-degradation machinery revealed”的Research Briefing专栏推介文章，发表了审稿人和Nature编辑团队的官方点评，其中审稿人评价“该工作是一项重大研究，终于在原子水平解决了USP14活化和其调控蛋白酶体功能的机制问题”，Nature编辑团队指出“这一工作通过时间分辨冷冻电镜，结合功能分析，… … ，呈现了蛋白质降解过程中USP14和蛋白酶体的构象连续体”。这是首次将人工智能四维重建技术用于提升时间分辨冷冻电镜分析精度，针对重大疾病靶蛋白复合体，实现原子水平功能动力学观测的国际领先原创成果，展示了一类新型的蛋白质复合动力学研究范式。课题组博士后张书文与2019级博士生邹士涛为论文共同第一作者，毛有东教授为通讯作者。该论文的全部冷冻电镜数据在北大电子显微镜实验室和冷冻电镜平台上完成采集，大部分数据分析工作在北大高性能计算平台上完成。这项工作得到了北京市自然科学基金委员会重点专项、国家自然科学基金面上项目、国家杰出青年科学基金、国家重点实验室和北大-清华生命科学联合中心的支持。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04671-8Nature Research Briefing官方点评：https://doi.org/10.1038/d41586-022-01144-w

如果你遇到了一个扫描任务，来三维扫描 这只大猫，你会如何着手?首先，分析一下这只大猫的特点然后，挑一款合适的设备以及选择合理的拼接模式 被扫描物体特点扫描对象：招财猫雕塑身高体积：约2.5米扫描难点：1、颜色较为单一，若使用纹理拼接，不利于软件识别抓取；2、体积较大，表面特征结构较少，若是使用常规的扫描幅面，需要贴点，使用标志点拼接，但是，标志点会遮挡部分的彩色数据信息，不利于色彩还原。最佳扫描拼接方式：使用拥有大幅面的3D扫描仪，使用特征拼接的方式，进行三维扫描以及数据拼接。大幅面的优势幅面即单次扫描幅面的大小，幅面越大，单次扫描的面积也越大。在大体积的物体扫描中，扫描速度也就越快，就像腿长的人，每跑一步，步长更大，因此相对可以跑的更快。部分情况下，大幅面扫描相对小幅面扫描，能采集到更多的复杂的形状，以便于拼接。例如，在下图中，在小幅面范围下，1和2为两次单幅扫描（小幅面）所获取的信息，十分相似，软件难以识别；3和4为两次单幅扫描（大幅面），差异较大，软件容易识别，利于拼接。 实际扫描示例综合分析，EinScan H的散斑模式，具有420*440mm的扫描大幅面，扫描这只大猫，能够更加快速高效。使用特征拼接，无需贴点，可节省近40分钟的贴点时间。得益于强大的3D视觉算法及软件的快速处理能力，扫描速度可达1,200,000点/秒，仅用了不到1.5小时就高效获取了招财猫高质量完整三维模型数据，同时，雕塑逼真的全彩纹理信息也轻松重现。后续应用将招财猫以数字化的形式进行数据存档，后续将用于周边衍生产品的设计开发。 EinScan H扫描大型物体中的优势EinScan H 拥有大幅面，在扫描大型物体时，能够更加快速；同时，因为大幅面能够抓取到更大面积的信息，在一些具有几何特征单没有那么明显的情况下，可以直接通过特征拼接，无需贴点，更加高效快速。总体而言，使用EinScan H进行大物体扫描时，能够大幅提高工作效率。 TIPS分享针对用于大型物体的场景应用，用户在选择3D扫描仪时可以重点关注以下几个问题：设备是否便携轻巧，能够满足在各种复杂空间内的灵活作业以及长时间手持操作的需求；针对不能贴标志点的物体，设备是否拥有丰富的数据拼接方式，能够适应各种扫描物体的需求；单次扫描幅面范围是否足够大，不用贴点或少贴点，软件就能识别抓取物体更多复杂形状，让拼接更加快速、准确，节省更多扫描工作时间；是否具有出色的彩色纹理获取能力，能够轻松重现物体全彩信息。