小鼠胚胎成纤维细胞

常见的自身免疫性皮肤疾病具有区域性发病的特征。例如，超过80%的白癜风病人发病部位呈双侧对称分布，这种类型被称为非节段型白癜风（图1）【1,2】。在白癜风中，自体活化的CD8+ T细胞攻击黑色素细胞，导致皮肤出现白斑。全世界有0.5%到2%的人患有此病，但目前还没有获FDA批准的治疗方案。既往的研究表明， IFN-γ信号对CD8+ T细胞导致的皮肤脱色至关重要【3-6】；然而，介导IFN-γ功能的细胞类型尚不清楚。另外，针对白癜风区域性发病的假说包括微生物群分布的区域差异、黑色素细胞抗原的表达差异、以及神经末梢释放的神经肽的差异等【7-10】。阐明自身免疫病的发病特征的调节机制可以帮助开发有效的治疗方案。图1 白癜风病人呈现双侧对称发病的特征2021年12月16日，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院的陈婷研究员团队在Nature杂志上发表了题为 Anatomically distinct fibroblast subsets determine skin autoimmune patterns的研究论文，通过单细胞转录组测序、小鼠模型和一系列遗传学实验方法，揭示了皮肤成纤维细胞在白癜风疾病中的重要作用：成纤维细胞是唯一必需的能招募和激活自体活性CD8+ T细胞的皮肤细胞；不同部位成纤维细胞对IFN-γ的响应能力决定其招募CD8+ T细胞的能力，并决定白癜风的发病位置偏好。为了从细胞层面研究白癜风对称性分布的特征，作者首先对白癜风病人皮肤样本进行免疫荧光染色，发现CD8+ T大量聚集在皮损与非皮损区域交界处。根据这种CD8+ T细胞的分布模式，可以推测白癜风疾病发生过程中存在一种募集机制，在皮损交界处协调招募CD8+T细胞，使CD8+T细胞一直处在病变皮肤前沿，驱动脱色区域逐步扩大。通过单细胞转录组测序，作者发现白癜风病人皮肤中杀伤性CD8+ T细胞的比例比正常人高，且表达更高水平的IFNG。GO分析表明，病人黑色素细胞、成纤维细胞的特异性基因在IFN-γ信号通路上富集。对IFN-γ下游pSTAT1信号的免疫荧光染色发现，白癜风病人皮肤中超过80%的pSTAT1+细胞是成纤维细胞，以上结果说明成纤维细胞是白癜风病人中最主要的响应IFN-γ信号的细胞类型。为了进一步研究白癜风进展的调节机制，作者建立了一种白癜风小鼠模型。经过皮肤接种B16F10细胞和腹腔注射anti-CD4抗体，C57小鼠出现和白癜风病人类似的表征，包括表皮脱色、CD8+ T细胞聚集浸润和黑色素细胞丢失。研究发现，IFN-γ信号受体敲除的转基因小鼠 (Ifngr1 KO) 在经过相同的处理后，CD8+ T细胞的浸润较WT小鼠显著减少，表皮也未出现黑色素细胞缺失。这一结果说明，响应IFN-γ信号的细胞对于白癜风的发生和进展至关重要。那么，到底哪种细胞类型才是起到决定性作用的呢？其又是如何发挥功能的？陈婷团队接下来用多种实验手段证明，在白癜风疾病中，成纤维细胞通过CXCL9和CXCL10调控CD8+ T细胞的招募（图2）。首先，作者利用Cre-loxP系统分别在6种细胞类型中进行特异性地敲除Ifngr1。结果发现，成纤维细胞特异性敲除IFNGR1后，有效阻止白癜风发生。小鼠表皮浸润的CD8+ T细胞数目明显减少，且不影响黑色素细胞数目，也没有造成表皮脱色的现象；而其他条件性敲除小鼠均出现了白癜风表型。随后，作者通过成纤维细胞移植实验发现，在一个完全没有IFN-γ响应的皮肤局部环境中，只给予外来的能响应IFN-γ的成纤维细胞就足以介导局部CD8+ T细胞的招募和聚集。第三，Transwell实验发现成纤维细胞通过分泌因子招募激活的CD8+ T细胞。而与正常的成纤维细胞相比，趋化因子CXCL9，CXCL10 在白癜风病人和白癜风模型小鼠成纤维细胞中均有较高的上调。于是，研究人员在WT小鼠中利用慢病毒在真皮成纤维细胞中敲低Cxcl9或Cxcl10基因，发现敲低了趋化因子的成纤维细胞失去了对CD8+ T细胞的招募的能力。图2 成纤维细胞通过CXCL9/10调控杀伤性CD8+ T细胞的招募成纤维细胞存在部位异质性【11】，小鼠不同部位的成纤维细胞通过Hoxc基因调节Wnt信号通路调控了毛囊的再生【12】。但不同部位的成纤维细胞在调控免疫反应方面尚未有人研究。研究人员通过对2265例非节段型白癜风病人的分析发现，白癜风在不同部位的发病频率存在很大差异，其中手背、胸部发病率最高，而手掌和上肢发病率最低。同时，不同部位的成纤维细胞在IFN-γ处理后的表达谱变化也不尽相同，手背、胸部和背部的CXCL9、CXCL10上调倍数更高。进一步的相关性分析也说明发病率高的部位的成纤维细胞响应IFN-γ的程度也更高。此外，研究人员在白癜风小鼠模型中也发现了这一相关性。白癜风模型诱导后，小鼠背部和腹部毛囊中的黑色素细胞完全丢失，但爪背、掌心部位的黑色素细胞并未受到影响。且小鼠背部和腹部成纤维细胞在IFN-γ处理以后的Cxcl9、Cxcl10表达水平要比爪背、掌心高。于是，作者将来自WT小鼠背部和爪背的成纤维细胞移植到Ifngr1 KO小鼠上，结果发现，来自WT小鼠背部的成纤维细胞对CD8+ T细胞的招募能力更强。这些实验说明，不同部位成纤维细胞对IFN-γ的响应能力决定其招募CD8+ T细胞的能力，并决定白癜风的发病位置偏好（图3）。图3 成纤维细胞通过CXCL9/10调控杀伤性CD8+ T的招募综上所述，该研究首次发现成纤维细胞对皮肤自身免疫病的发生至关重要；同时对自身免疫疾病发生的调控存在区域差异性，不同部位的成纤维细胞因响应IFN-γ的程度不同，而导致了对T细胞招募能力的不同。成纤维细胞不仅仅存在于皮肤中，几乎所有的器官都有成纤维细胞的存在，该研究亦为其他器官自身免疫病的发生机制有所借鉴。北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院陈婷研究员和北京医院常建民教授为该论文的共同通讯作者。北京生命科学研究所的徐子健和陈道明为共同第一作者。该论文的其他作者还包括首都师范大学的胡煜成副研究员，北京生命科学研究所的姜开菊、黄焕伟、杜营雪、吴文波、隋建华研究员，北京大学第三医院的王文慧医生、张龙医生，西京医院的李舒丽医生、李春英教授，中国医学科学院皮肤病研究所杨勇教授。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04221-8

人类真皮成纤维细胞是皮肤的细胞成分，由于它们的动态细胞特性而表现出细胞间表型异质性。因此，单个真皮成纤维细胞可以有不同的细胞特性，负责伤口修复、纤维化或细胞外基质的重塑。脂质代谢在具有不同表型的成纤维细胞中是否存在不同的形态，以及脂质成分是否参与成纤维细胞亚型的建立尚不清楚。　　2022年4月，洛桑联邦理工学院的Laura Capolupo等人在Science上发表了题为“Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity”的研究成果，通过空间分辨代谢组学和单细胞转录组学研究方法，通过研究单个细胞的脂质组成，揭示了鞘脂在成纤维细胞状态确定中的驱动作用。研究背景　　外部信号(例如激素、细胞因子和生长因子)和细胞自主特性(例如单个细胞的转录和代谢状态)共同决定细胞命运的决定。尽管在数十年的深入研究中，外部信号的作用方式已经得到了广泛的详细说明，但细胞自主对命运决定的分子基础仍难以捉摸。脂质参与能量代谢，负责生物膜的组装，充当信号分子，并与蛋白质相互作用以影响其功能和细胞内分布。脂质组成因细胞类型而异，并在分化事件中重新编程。然而，脂质组重塑是否以及如何帮助改变细胞特性尚不清楚。　　研究思路　　研究结果　　1. 通过空间代谢组学揭示脂质异质性的组织原理，单细胞分析显示脂质协同调节　　图1和图2展示了研究人员首先对原代真皮人成纤维细胞 (dHF) 进行了空间代谢组学解析，结合电喷雾电离液相色谱-质谱(ESI-LC/MS)和基于多反应监测(MRM)的脂质组学分析，发现dHF 中存在两个共存的脂质变异轴。一个轴与细胞内组织有关，另一个轴与脂质相关的细胞间异质性有关，其中鞘脂途径受到高细胞间变异性的影响。随后的单细胞脂质组根据脂质组成对细胞进行分组，产生了不同的细胞簇。当考虑鞘脂的水平时，某些鞘脂在特定的细胞簇中富集，表明 dHF 以不同的鞘脂代谢状态存在。　　研究人员随后用可识别不同鞘脂头部基团的荧光标记的细菌毒素对细胞进行染色，验证了这一结果，发现dHF 以亚稳态鞘脂代谢配置存在，与给定的表型状态相对应，并在细胞世代中持续存在，研究人员将这些脂质代谢状态称为lipotypes。　　图1 | dHFs的单离子空间代谢组学分析　　(A)空间代谢组学检测方法示意图　　(B)正离子模式检测的部分脂质成像图　　(C)每个像素的PCA坐标显示　　(D)前10种脂质的贡献度展示　　图2 | 单细胞脂质组学分析　　(A)空间代谢组数据单细胞分析方法示意图　　(B)显示通过257个细胞计算的脂质CV的条形图　　(C)脂质协变网络　　(D)单细胞脂质组学数据的t-SNE图　　(E)鞘脂染色t-SNE分布图　　(F)鞘脂前体和负责鞘脂的成像图　　2. 单细胞转录组测序对细胞类型进行分类并对应不同脂型结合分析　　研究人员接着对dHF 进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，并将转录组定义的亚型与鞘脂定义的亚型联系起来，发现特定的lipotypes与普遍的细胞状态有关，表明lipotypes是 dHF 细胞状态的标志物。此外，dHF lipotypes还反映在不同真皮区域的成纤维细胞亚型上，如真皮较深区域的网状成纤维细胞与较浅区域的乳头状成纤维细胞会呈现差异化的lipotypes，且与皮肤癌的相关性不同。由此，lipotypes可以在体内标记特定的 dHF 群体。　　图3 | 脂肪类型映射到转录细胞的状态　　(A)通过指定聚类对5652个单独DHF的scRNA序列进行UMAP嵌入分析　　(B)聚类标记基因的基因表达点图　　(C)A中单个dHF细胞的扩散图，突出了不同细胞状态之间转录变异轴　　(D)DHF的sRNA序列数据PAGA轨迹分析图　　(E)每个FACS分类的脂肪型群体的富集基因的平均基因表达热图　　(F)不同的脂型基因特征分数UMAP图　　(G)不同簇细胞的平均脂型z分数点图　　(H)ShTxB2e+、ShTxB1a/2e+、ChTxB+和triple+的PAGA轨迹分析图　　(I)成纤维细胞(ACTA2)和基底细胞(LMNA)的两种典型标记物的UMAP图　　(J)几种染色细胞的共焦显微照片　　3. 鞘脂扰动对细胞状态的影响　　研究人员最后探究了鞘脂扰动对细胞状态的影响，发现lipotypes异质性通过使原本相同的细胞对细胞外刺激的反应多样化来影响细胞特性，并且操纵鞘脂组成足以将细胞重新编程为不同的表型状态。此外，鞘脂还能整合到参与细胞状态确定的调节回路中，这些回路解释了代谢和转录成纤维细胞的异质性。具体来说，研究人员观察到鞘脂调节成纤维细胞生长因子2 (FGF2) 的信号传导，其中globo系列鞘脂Gb3/Gb4 充当正调节剂，而神经节苷脂GM1 充当负调节剂。反过来，FGF2 信号通过维持导致Gb3/Gb4 产生的替代代谢途径来抵消 GM1 的产生。　　图4 | 鞘脂扰动对FGF信号的影响　　相关讨论　　该研究通过将高分辨率质谱成像与单细胞转录组学相结合，测量了单个人类真皮成纤维细胞的脂质组和转录组，发现特定脂质代谢途径的细胞间变化有助于建立参与皮肤结构组织的细胞状态如图5所示。这为细胞间异质脂质代谢在多细胞系统的自组织中发挥指导作用提供了证据。图5 |鞘脂控制真皮成纤维细胞异质性

p style=" text-indent: 2em " 最新一期的细胞生理学杂志(Journalof Cellular Physiology)期刊登载“期刊亮点”文章，介绍了研究者结合薄层色谱和MALDI TOF用于帕金森突变人类皮肤成纤维细胞的脂质分析的成果。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/039a6bcf-8a77-418d-b5c3-a60306d87ad8.jpg" / /p p 　　Parkin蛋白突变是早发性帕金森病(PD)的主要病因。蛋白质质量控制系统的损害以及线粒体和自噬过程的缺陷是导致神经退行性变的Parkin蛋白缺乏的结果。关于脂质在这些细胞功能改变中的作用知之甚少。在本研究中，parkin突变人皮肤原代成纤维细胞已被认为是PD的细胞模型，以研究与缺乏parkin蛋白相关的可能的脂质改变。皮肤成纤维细胞来自两个不同帕金酶突变的无关帕金森病患者，并将其脂质组成与两个对照成纤维细胞的脂质组成进行比较。通过组合基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF / MS)和薄层色谱(TLC)分析成纤维细胞的脂质提取物。同时，研究者通过跳过脂质提取步骤对完整的成纤维细胞进行了直接的MALDI-TOF / MS脂质分析。结果表明，帕金森突变体成纤维细胞脂质谱中一些磷脂和糖鞘脂的比例发生了改变。检测到的较高水平的神经节苷脂，磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸可能与自噬和线粒体转换功能障碍有关 此外，溶血症的增加可能是神经炎症状态的标志，这是PD的一个众所周知的组成部分。 /p

各相关单位：根据《福建省日用化学品商会团体标准管理办法》的相关规定，福建日化商会于2023年3月组织专家对《化妆品抗皱紧致功效评价—体外I型胶原含量测定紫外线诱导人成纤维细胞测试方法》、《婴童化妆品用山茶籽油》团体标准进行评审。经表决通过了2项团标立项。现将通过评审的项目信息在全国团体标准信息平台网(http://wwwttbzorgcn)予以公示，公示期为5个工作日(4月19日-4月25日)。公示期间如有任何建议和要求，请与福建日化商会秘书处联系。联系人：钟惠娜联系电话：0596-2301381邮箱：fjrhjcksh@163.com地址：福建省漳州市芗城区厦门路15号楼江滨花园沿江二层步行街15-26.27室 福建省日用化学品商会二〇二三年四月十九日

2022年5月4日，北京大学生命科学学院、生命联合中心邓宏魁课题组与李程课题组、北京大学医学部基础医学院徐君课题组在Cell Research杂志上发表了题为“Derivation of totipotent-like stem cells with blastocyst-like structure forming potential”的研究论文。该研究通过化学小分子筛选组合，建立了一个新的全能性干细胞培养条件，可以支持从小鼠二细胞胚胎及扩展型多能干细胞（EPS细胞）建立全能性干细胞系。这种新型全能性干细胞可在体外长期稳定培养，在分子特征和发育潜能上与小鼠二细胞胚胎高度相似，并且可以在体外被诱导形成在转录组水平上类似于体内囊胚的类囊胚结构。从左到右分别是李程、邓宏魁和徐君（来源：北京大学官网）如何在体外制备全能性干细胞，长期以来一直是干细胞领域的重要科学问题。在小鼠中，只有受精卵及二细胞胚胎具有全能性：单个细胞能够形成一个完整生命个体。随后发育形成的囊胚细胞可以被用于建立多潜能干细胞，滋养层干细胞及原始内胚层干细胞。然而，这些干细胞的发育潜能是受限的，无法同时发育到胚内和胚外组织。近年的研究发现：在小鼠多能干细胞群中存在极少量的表达小鼠二细胞胚胎分子标记MERVL的细胞，被称为二细胞样细胞（2-cell like cells），具有二细胞胚胎的部分分子特征(1)。然而，这种细胞无法在体外进行稳定的培养。此外，最近的研究发现，二细胞样细胞与体内二细胞胚胎仍存在较大差异，作为体外研究全能性的模型仍存在较大局限性（2）。北京大学邓宏魁团队长期以来致力于采用化学小分子调控的手段来建立调控干细胞的发育潜能的新方法（3-6）。2017年邓宏魁团队报道了一个新的小分子组合（LCDM），可以在人和小鼠中建立扩展型多能干细胞（EPS细胞）（4）。EPS细胞具有胚内胚外发育潜能，并且可以被诱导形成类囊胚（Blastoid）结构（7）。然而，与小鼠二细胞胚胎相比，这种细胞的分子特征与二细胞胚胎还有较大差异，细胞的胚外分化潜能也存在局限性，诱导获得的类囊胚结构中存在较高比例的中间态和中胚层样细胞（8）。最近北京大学杜鹏团队、中山大学王继厂团队等报道了全能性干细胞的诱导条件（9-10）。当前，如何直接自小鼠全能性胚胎建立全能性干细胞，仍是全能性干细胞研究的“金标准”。在本研究中，团队通过化学小分子高通量筛选，鉴定了能够在EPS细胞中诱导提高MERVL及Zscan4阳性细胞比例的化学小分子。通过进一步的组合优化，发现了一个可以将EPS细胞诱导为全能性干细胞的小分子组合CD1530，VPA，EPZ004777，CHIR 99021 (CPEC组合)，诱导获得的全能性干细胞能长期稳定地在体外培养。更为重要的是，CPEC组合可以在体外支持从小鼠二细胞胚胎直接建立全能性干细胞系。研究者将由CPEC组合支持建立的全能性干细胞命名为全能潜能干细胞（totipotent potential stem cells, TPS细胞）。研究者进一步从转录组、表观特征、嵌合能力等多个方面深入分析了TPS细胞的分子特征和发育潜能。他们发现TPS细胞在单细胞水平上表达大量的全能性特征基因，并且下调了多能性的分子标记。进一步的单细胞转录组分析发现，TPS细胞群中存在一个在转录组水平与中期二细胞胚胎高度相似的细胞亚群（约10%）。他们定量分析了TPS细胞、杜鹏团队报道的TBLC中的全能干细胞亚群、二细胞样细胞与二细胞胚胎的转录组相似度，发现TPS细胞中的全能干细胞亚群与二细胞胚胎的相似程度是最高的。ATAC-seq和全基因组甲基化分析也表明：TPS细胞具备了二细胞胚胎的表观修饰特征。在发育潜能分析方面，他们通过在不同发育阶段的单细胞嵌合实验证明了：单个TPS细胞具备了同时向胚内和胚外发育的能力。为了严格证明TPS细胞在体内的胚外发育潜能，他们对E17.5的嵌合胎盘进行了单细胞转录组分析，结果表明TPS来源的细胞可以分化形成多种胚外滋养层细胞类型。并且，他们发现tdTomato标记的TPS细胞与有GFP标记的受体胚胎形成的嵌合胎盘中，存在大量的tdTomato单阳性嵌合细胞，高表达滋养层细胞的分子标记，排除了由细胞融合导致的假阳性可能。这些结果表明了TPS细胞具备了与二细胞胚胎相似的分子特征和发育潜能。自组装形成类囊胚结构的能力是评估细胞全能性最为关键的功能性标准之一。研究者证明了通过调控早期胚胎发育的信号通路，可诱导TPS细胞高效形成类囊胚结构。单细胞转录组分析表明，TPS诱导的类囊胚结构中存在与小鼠E4.5囊胚中类似的上胚层、滋养外胚层、原始内胚层细胞，并且在转录组水平上高度相似。通过转录组数据的定量分析，研究者进一步比较了TPS-类囊胚结构中的滋养层细胞、小鼠滋养层干细胞/多能干细胞组合诱导类囊胚中的滋养层细胞，发现TPS-类囊胚结构中的滋养层细胞更类似于着床前囊胚中的小鼠滋养外胚层细胞。并且，不同于EPS细胞诱导的类囊胚结构，TPS-类囊胚结构中并不存在大量的中间态细胞及中胚层样细胞。将TPS来源的类囊胚结构植入体内后，可以诱导蜕膜化反应，但是仍无法像正常囊胚那样发育成个体，提示诱导类囊胚的方案仍需优化。最后，研究者分析了CPEC组合在TPS细胞中诱导和调控全能性的分子机制。他们发现抑制HDAC1/2和Dot1L的活性、以及特异激活RARγ通路，对TPS细胞的诱导和维持具有重要作用。有趣的是，当用CPEC组合的小分子联合处理小鼠二细胞胚胎时，他们发现这些小分子处理能在一定程度上帮助维持小鼠胚胎中的全能性分子标记的表达。这些结果表明HDAC1/2、Dot1L、RARγ通路的协同调控对于小鼠全能性调控的重要作用。综上所述，该研究利用化学调控的方法从小鼠二细胞胚胎中建立了新型的全能性干细胞，该细胞具有与二细胞胚胎相似的分子特征及双向发育潜能，能够形成与体内着床前囊胚更相似的类囊胚结构。这一工作不仅为体外研究全能性提供了更为合适和可靠的模型，而且朝着在不同哺乳动物物种中利用全能性胚胎捕捉、维持全能性干细胞的目标迈出了重要的一步。邓宏魁教授，李程研究员，徐君研究员是这一研究成果的共同通讯作者。北京大学徐亚星，赵晶薷，任奕璇，王旭阳和吕钰麟为该研究成果的第一作者。本工作获得了生命科学联合中心、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等支持。

多能干细胞是个体发育的基础，也是再生医学的重要种子细胞之一。由于发育地位特殊，多能干细胞基因组具高度稳态（如小鼠胚胎干细胞的基因组变异率仅为胚胎成纤维细胞的1/100）。尽管多能干细胞较分化细胞具更强的基因组稳态维持能力，大量扩增培养、持续的DNA复制及特殊的细胞周期往往导致基因组变异，破坏其分化潜能，并产生致瘤风险，成为多能干细胞走向临床应用的首要障碍。研究多能干细胞维持基因组稳态的特殊机制，有助于解决应用中大量扩增培养产生的基因组变异难题，并能为体内胚胎发育失败或缺陷研究提供新思路。　　中国科学院昆明动物研究所研究员郑萍课题组长期研究多能干细胞基因组稳态特征和独特调控机制。在前期工作中，鉴定了多能干细胞基因组稳态特异关键调控蛋白因子Filia和Floped，并阐述了其作用机制及体内重要生理功能（Cell Stem Cell 2015,16(6):684-698；Cell Research 2018,28(1):69-89；PLoS Biology 2019,17(10):e3000468；Science Advances 2020,6:eaba0682）。　　长链非编码RNA（long noncoding RNA, lncRNA）能通过相变，和蛋白因子形成condensates，有效增强蛋白因子浓度，从而显著提高工作效率。研究人员推测，多能干细胞很可能存在一些特异表达的lncRNAs，在其高效调控基因组稳态中起重要作用。为此，该研究对小鼠胚胎干细胞进行不同种类的DNA损伤处理，结合RNA-seq分析，筛选到了10多个表达响应损伤处理的干细胞特异lncRNA。针对其中1个尚未注释、表达变化最为显著且具物种保守性的lncRNA（命名为Discn，DNA damage-induced stem cell specific noncoding RNA）进行了深入的功能和机制分析。发现Discn对维持多能干细胞基因组稳定性至关重要，并揭示了其作用机制。Discn定位于核仁，和核仁蛋白NCL结合，阻止NCL在DNA损伤情况下迁移到核质和RPA形成蛋白复合体，从而增强自由RPA含量。自由存在的RPA是DNA代谢（复制、修复和重组）的关键调控因子。因此，Discn-NCL-RPA轴能高效调控DNA复制和修复。Discn也广泛表达于神经干细胞、精原干细胞等成体干细胞中，提示其有重要生理功能。研究人员还构建了Discn基因敲除小鼠，发现Discn基因敲除可导致新生致死及神经发育异常，这些表型主要是由体内DNA损伤产生的严重炎症反应引起。该研究揭示了多能干细胞中lncRNA介导的基因组稳态调控新机制，研究结果以A novel lncRNA Discn fine-tunes replication protein A (RPA) availability to promote genomic stability为题，于近日发表在Nature Communications上。　　该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划的资助。 　　论文链接

来自英国和比利时的一组研究人员近日在《Science》杂志上发表了人类胸腺的单细胞转录组图谱，对人类T细胞的发育进行了高分辨率的普查。共同通讯作者、比利时根特大学的Tom Taghon教授表示：“我们现在非常了解T细胞如何在健康组织中形成。我们能够从发育中的胸腺和肝脏中鉴定出相似的前体细胞，且我们相信这些前体对于启动胎儿的T细胞发育和建立完全有功能的胸腺器官至关重要。”胸腺是T细胞发育和T细胞受体（TCR）库形成的关键器官，可以帮助人们形成适应性免疫。胸腺中的T细胞发育在空间上是协调的，而且这一过程需要胸腺微环境中的各类细胞精心配合。为了绘制一个完整的胸腺细胞图谱，研究人员从发育期、儿童期和成年期的人类胸腺样本中分离出细胞，并进行单细胞RNA测序。在开展质量控制去除doublet后，他们从发育中的胸腺中获得了138,397个细胞，从出生后胸腺中获得了117,504个细胞。他们对细胞簇进行注释，标记为40多种不同的细胞类型或状态。为了比较人类胸腺和小鼠胸腺的结果，他们随后利用出生后4周、8周或24周的小鼠样本生成了一份完整的小鼠胸腺单细胞图谱，并将这些数据与先前发表的产前小鼠胸腺scRNA-seq数据相结合。成熟T细胞的整合分析表明，不同物种之间的细胞状态有交叉。人类的GNG4+ CD8αα+ T细胞与小鼠的上皮内淋巴细胞前体A型最为相似，不过它们之间也存在高度差异表达的基因，表明其功能存在潜在差异。研究人员还比较了不同细胞的TCR库，以分析不同类型的细胞之间是否存在TCR库的差异。他们观察到，CD8+ T细胞与其他细胞明显分离，这个趋势在所有样本中都是一致的。这与外周血中分离出的幼稚CD4+/CD8+ T细胞极为相似。作者写道：“我们从人类胸腺中鉴定出50多种不同的细胞状态。在胚胎发育以及儿童和成年时期，人类胸腺细胞的丰度和基因表达谱都在动态变化。”研究人员还鉴定出全新的人胸腺成纤维细胞和上皮细胞亚群，并对其进行定位。通过计算机模拟，他们还预测出人类T细胞发育的轨迹，从胎儿肝脏中的祖细胞到多种成熟的T细胞。利用这一轨迹，他们还构建了驱动T细胞命运决定的转录因子框架。作者总结道，他们此次绘制的人类一生的胸腺单细胞转录组图谱以及不同物种的转录组图谱对天然组织微环境下的T细胞发育进行了高分辨率的普查。“人类和小鼠胸腺之间的系统比较突出了人类特有的细胞状态和基因表达特征。我们详细的T细胞发育网络将有助于建立体外类器官培养模型，从而真实地再现体内的胸腺组织。”资深作者、纽卡斯尔大学的Muzlifah Haniffa教授还指出，胸腺细胞的图谱可帮助研究人员阐明发育中胸腺的细胞信号，揭示哪些基因打开才能将免疫前体细胞转化为特异性T细胞。“这张图谱可作为在体外改造T细胞的参考图谱，为人们提供量身定制的治疗方案，”他说

这将使科学家借助动物模型更方便地对人类顽疾进行研究 　　美国南加州大学一个科研小组12月24日宣布，他们首次成功地从大鼠胚胎中提取干细胞，这将使科学家借助动物模型更方便地对诸多人类顽疾进行研究。 　　英国科学家马丁埃文斯早在1981年就成功地从小鼠胚胎中提取出第一个小鼠胚胎干细胞。但大鼠胚胎干细胞的提取尚属首次。 　　研究负责人、华人科学家应其龙在新闻公报中说，这是干细胞研究领域的一项重大进展，“因为我们知道，与小鼠相比，大鼠在生物学的许多方面与人类更为相近”。应其龙认为，提取大鼠胚胎干细胞研究被证实可行之后，世界许多干细胞实验室的研究方向都将因此而改变。 　　此前，科研人员尝试提取大鼠胚胎干细胞都因为技术障碍宣告失败。此次，应其龙的科研小组采取了一种特殊的“信号阻断”方法，他们利用特殊的分子抑制大鼠胚胎中3个特定基因发出信号。正常情况下，这3个基因发出的信号是胚胎干细胞分化的“命令”。信号被阻断后，大鼠胚胎干细胞就能够“停下分化的脚步”，保持在原始胚胎阶段。 　　科研小组认为，能够提取大鼠胚胎干细胞，朝着今后科学家通过基因敲除技术人为地给大鼠胚胎剔除一个或多个基因、培养“定制”大鼠进行疾病研究又向前迈进了一步。 　　这一成果将发表在定于12月26日出版的《细胞》杂志上。

干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞。2012年诺贝尔生理学或医学奖得主山中伸弥于 2006 年，通过将四个转录因子（Oct4、Sox2、 Klf4 和 c-Myc）导入小鼠胚胎的和成体的成纤维细胞中，首次实现了将体细胞诱导为多能干细胞，自此拉开了诱导多能干细胞研究的序幕。诱导性多能干细胞（iPSCs），是指通过导入特定的转录因子将体细胞重编程为多能性干细胞。iPSCs可以体外培养、扩增、分化为不同的细胞类型，解决了长久以来利用胚胎干细胞（ESCs）研究疾病的伦理问题，成为研究疾病治病机制、筛选个性化药物、细胞治疗的有力工具。为综合探讨诱导多能干细胞的构建、培养和扩增，仪器信息网将携手赛默飞“重返实验室”系列活动之“Lab实验课堂”，开展【干细胞请回答】- 如何构建、培养和扩增理想的“种子细胞”iPSCs主题对话节目，我们将邀请北京大学生命科学院王金琳博士后 、 赛默飞世尔科技技术支持唐子华博士，围绕iPSCs的构建、培养和扩增，展开深度讨论。会议时间：09月28日19:30--20:30议题概览议题1：与其他干细胞相比， iPSCs具有什么样的特点议题2：使用诱导性多能干细胞（iPSCs）建立疾病模型的工作流程都包括哪些环节议题3：如何确定重编程策略体系议题4：使用仙台病毒试剂盒进行重编程为例，介绍流程以及注意事项议题5：如何鉴定成功重编程的iPSCs议题6：比较不同的iPSCs培养体系，各有什么优缺点议题7：如何选择合适的iPSCs培养体系？在选择培养基时有哪些注意事项议题8：如何选择合适的传代方式及酶即刻报名，观看直播不间断送直播互动礼！千元红包、小米吹风机、小米电动牙刷等你来领~

中广网济南2月2日消息 (记者 柴安东)山东省干细胞工程技术研究中心2月2日宣布，由这个中心李建远教授率领的科研团队，攻克人类胚胎克隆技术，成功克隆出5枚符合国际公认技术鉴定指标的人类囊胚。这一研究成果于2009年1月27日在这一领域国际权威学术期刊《CLONING AND STEM CELLS》杂志网络版发表。 　　在今天上午召开的“山东省干细胞工程技术研究中心、烟台毓璜顶医院成功获得人类体细胞克隆胚胎介绍会”上，李建元教授向与会专家、学者详细介绍了这一科研成果。据介绍，此次研究者选择了健康卵细胞志愿捐献者12人，经促排卵获得135枚卵细胞，经试验最终成功获取囊胚5枚，其中，4枚囊胚的供体细胞来源于正常人皮肤纤维细胞，1枚来源于帕金森病患者外周血淋巴细胞。 　　据介绍，李建元教授的研究团队主要采用先进的三维立体偏震光纺锤体成像系统(对细胞无损伤)，对卵母细胞纺锤体(核DNA)精确定位后，再用微激光对卵子的透明带打孔，精确剔除卵子细胞核。通过核移植后所获得的囊胚进行DNA遗传多态性位点鉴定，不同细胞阶段克隆胚胎的供体与受体细胞浆中线粒体定量动态学分析和囊胚线粒体遗传多态性位点SNP鉴定。 　　李教授介绍说，他们掌握的这一先进技术不是为了制造克隆人，而是进行人类治疗性克隆研究，造福人类。 　　介绍会上，中国科学院动物研究所生殖生物学国家重点实验室首席研究员、我国著名动物克隆专家、中国首例克隆牛专家陈大元教授对这一成果给予高度评价。称该成果不只是应用人类纤维体细胞获得克隆胚胎，更重要的是应用帕金森病患者外周血的淋巴细胞作为供体细胞也成功获得囊胚，这使治疗性克隆研究向前迈进了一大步。 　　可以预见，不久的将来，目前各种无法治疗的疑难性疾病都有可能通过克隆胚胎提取到与病人遗传基因完全相同的全能型胚胎干细胞，用其衍生而来的全新的功能细胞、组织或器官，来取代病变的细胞、组织、器官，从而避免免疫排异反应的发生，从根本上解决组织器官移植中配型困难与供体不足等瓶颈问题。

肿瘤异质性对癌症预后和治疗反应有显著影响。传统的基因组和转录组分析被广泛用于研究不同的癌症类型，在预测预后和对不同治疗的反应以及为癌症治疗提供靶点方面具有潜在作用。不同癌症类型的单细胞分析表明，肿瘤免疫微环境的详细信息在多种癌症类型之间共享。目前，自从发现检查点抑制剂以来，免疫治疗彻底改变了癌症治疗并引起了越来越多的关注。肿瘤免疫微环境由非细胞成分(血管、细胞外基质、信号分子等)和细胞成分(T细胞、髓细胞、成纤维细胞等)组成。尽管传统的基因组和转录组学分析，也强调免疫相关途径和计算方法，并已应用于预测免疫细胞成分，但技术限制阻碍了时间的精确表征。传统的批量基因组和转录组分析获得的信号均来自不同细胞，掩盖了特定细胞类型和状态的识别。原位杂交和免疫组织化学已被用于探索单个细胞的基因组、转录组和蛋白质组学特征，但其产量相对较低。流式细胞术能够分析数千或数百万个单细胞蛋白质组学图谱；然而，这些方法需要事先选择感兴趣的抗体。随着细胞分离和测序技术的突破，单细胞转录组测序已经能够在单次运行中在单细胞水平上对许多细胞进行无偏好的全基因组分析。单细胞转录组测序已被用于分析单个细胞的转录组学，用于解析细胞间的异质性。肿瘤免疫微环境在诊断、治疗和预测不同类型癌症的预后方面显示出了潜力。与传统方法相比，scRNA-seq可用于识别新的细胞类型和相应的细胞状态，加深了我们对肿瘤免疫微环境的理解。1.介绍了scRNA-seq的原理，并比较了不同的测序方法。2.根据肿瘤免疫微环境中新的细胞类型、持续的过渡状态以及肿瘤免疫微环境成分之间的相互通讯网络找到了癌症的预后预测和治疗的潜在靶点。3.总结出在肿瘤免疫微环境中应用scRNA-seq后发现的由癌症相关成纤维细胞、T细胞、肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞组成的新型细胞簇。4.提出了肿瘤相关巨噬细胞和耗尽的T细胞的发生机制，以及中断这一过程的可能靶点。5.对肿瘤免疫微环境中细胞相互作用的干预治疗进行了总结。几十年来，肿瘤免疫微环境中的细胞成分定量分析已被应用于临床实践，预测患者生存率和治疗反应，并有望在癌症的精确治疗中发挥重要作用。总结目前的研究结果，我们认为单细胞技术的进步和单细胞分析的广泛应用可以导致发现癌症治疗的新观点，并应用于临床。最后，作者提出了肿瘤免疫微环境研究领域的一些未来方向，并认为通过scRNA-seq对这些方向进行辅助。相关会议预告：8.30召开，点击报名scRNA-seq在刻画肿瘤免疫微环境中的应用scRNA-seq技术进展scRNA-seq程序主要包括单细胞的分离和提取、cDNA合成、核酸扩增、测序和数据分析。与传统的批量测序相比，scRNA-seq单个细胞中的RNA量相对较少。因此，需要更有效的扩增方法。研究人员已经成功建立了稳定的单细胞文库构建过程，以产生足够的cDNA用于测序。单细胞分离和捕获是scRNA-seq在不同方法中的基本程序。目前单细胞分离和捕获的常用方法。这些程序分为四大类：激光捕获微切割、油滴包裹技术、流式细胞荧光分选技术和微流控微孔技术。scRNA-seq技术的未来发展可能会降低成本并增加细胞产量，使scRNA-seq成为研究单个细胞转录组的标准工具。肿瘤免疫微环境的细胞成分肿瘤免疫微环境的细胞成分包括淋巴细胞(T和NK细胞)、髓细胞(巨噬细胞和树突状细胞)、成纤维细胞和其他免疫细胞。成纤维细胞传统上被归类为基质细胞，因为它们在构建细胞外基质中发挥着重要作用。在这里，作者将肿瘤免疫微环境的癌相关成纤维细胞包括在内，因为它们分泌丰富的促炎和抗炎因子来重塑免疫微环境。细胞毒性CD8+T细胞识别肿瘤细胞上的特异性抗原并随后消除它们，是免疫微环境最常见和最有效的免疫细胞。CD8+T细胞的细胞毒性功能依赖于CD4+T Th1细胞。其他CD4+T细胞，包括Th2细胞和Th17细胞，也促进肿瘤微环境中的免疫反应。调节性T细胞抑制肿瘤免疫微环境并加剧肿瘤进展。自然杀伤T细胞和自然杀伤细胞也参与其中。它们的受体识别肿瘤细胞，从而激活其他免疫细胞。作为先天免疫的重要组成部分，骨髓细胞，包括肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞，在肿瘤免疫微环境中发挥着重要作用。巨噬细胞通常分为促炎M1和抗炎M2表型。肿瘤相关巨噬细胞主要由M2巨噬细胞组成，通过产生生长因子和细胞因子促进肿瘤生长、肿瘤存活和血管生成。DC对于T细胞的抗原呈递至关重要，连接先天免疫和适应性免疫。癌症相关成纤维细胞在肿瘤免疫微环境中维持增殖和分泌调节因子，可分为炎症性CAF和肌纤维母细胞CAF。炎症性CAF具有较高的细胞因子和趋化因子分泌，而肌纤维母细胞CAF高度表达收缩蛋白，成纤维细胞对免疫微环境起相互抑制作用。研究表明，成纤维细胞募集M2巨噬细胞和调节性T细胞，抑制肿瘤微环境中的免疫反应。肿瘤相关成纤维细胞也被发现在某些情况下会支持抗肿瘤免疫。除了分泌抗体，B细胞还通过产生与T细胞相互作用的细胞因子参与细胞免疫。研究表明，B细胞抑制细胞毒性T细胞并诱导CD4+T细胞分化为调节性T细胞。B细胞也是最近引入的三级淋巴结构的重要组成部分，富含B细胞的三级淋巴结构与各种肿瘤的生存和免疫治疗反应有关。先前的研究强调了细胞成分在时间中的重要作用。然而，免疫细胞的鉴定常基于有限的细胞标记，并借助免疫组织化学。个体免疫细胞的转录组图谱是探索不同免疫细胞及其相应功能所必需的。为了理解细胞进化过程及其决定因素，有必要应用scRNA-seq观察每个细胞的转录动态。利用scRNA-seq探索免疫微环境的新发现聚类和注释对于解释scRNA-seq数据探索至关重要。根据细胞相似性对数据进行划分，挑战在于在不提供先验知识的情况下估计固有的簇数或密度。可能的解决方案是采用分层聚类方法来揭示细胞的分层结构，这也与细胞本体相一致。给定聚类方法产生的数据划分结果，需要细胞类型注释来提供生物学意义。注释的主要挑战是确定每个聚类中存在多少细胞类型，以及是否存在当前未发现的细胞类型。在实践中，研究人员通常首先识别每个聚类的标记基因，然后根据专业知识和文献对其进行注释。scRNA-seq使研究人员能够以更高的分辨率将免疫细胞分类为具有不同功能的亚群，描述了免疫细胞的常规亚型。利用scRNA-seq发现的淋巴细胞(T和NK细胞)、髓细胞(巨噬细胞和树突状细胞)和成纤维细胞的组成(图2)。人和小鼠样本的scRNA-seq表明，成纤维细胞可分为抗原呈递CAFs、癌症相关成纤维细胞或肌成纤维细胞。抗原提呈CAFs独特地表达主要组织相容性复合体(MHC)II类基因，包括激活CD4+T细胞的CD74。在结直肠癌中也观察到类似的抗原提呈CAFs亚群。乳腺癌症基因工程小鼠模型中成纤维细胞的scRNA-seq进一步鉴定了血管CAF、基质CAF、发育CAF和循环CAF。血管CAF、基质CAF和发育CAF似乎起源于固有成纤维细胞和恶性细胞发生上皮-间充质转化时的血管周围位置。循环CAF是血管CAF群体中增殖的部分。在其他小鼠模型中也发现了血管CAF和基质CAF，它们在患者乳腺肿瘤样本中是保守的，并且发现它们会增加乳腺癌症细胞的转移。提高CAF的分辨率为开发精确靶向CAF的药物提供了生物标志物。另一项关于乳腺癌症的scRNA-seq研究将调节性T细胞分为五类：共表达细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4的调节性T细胞、具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体，以及相互或仅表达相同基因的GITR和其他调节性T细胞，它们具有不同的功能。不同预后的患者具有不同比例的调节性T细胞簇，为个性化治疗提供了靶点。免疫微环境对T细胞和髓细胞进行了更详细的泛癌研究，发现存在颗粒酶K+T细胞、干扰素刺激基因+T细胞、杀伤细胞免疫球蛋白样受体在记忆性T细胞和NK细胞上表达、转录因子7+CD8+T细胞，ficolin 1+常规DC2、分泌性磷酸蛋白1+TAM，以及肿瘤微环境中的叶酸受体β+TAMs。基于scRNA-seq数据，免疫微环境还发现了新的免疫细胞亚群。葡萄膜黑色素瘤的scRNA-seq鉴定了以前未识别的细胞类型，包括主要表达检查点标记LAG3而不是程序性死亡-1或CTLA-4的CD8+T细胞。同时，在肝细胞癌中发现浸润耗尽的CD8+T细胞和具有高表达layilin的记忆T细胞的克隆富集，这些研究为癌症免疫治疗提供了新的靶点。因为CD8+T细胞是参与消除恶性细胞的主要成分。大肠癌CXC基序趋化因子的scRNA-seq鉴定配体BHLHE40+Th1样细胞与干扰素-γ调节转录因子BHLHE40。在不稳定肿瘤中，这些细胞对免疫检查点阻断有良好的反应，可能会提高免疫疗法的疗效。树突状细胞对于呈递抗原以激活肿瘤免疫微环境中的T细胞是必不可少的。胃癌的scRNA-seq揭示了一个新的树突状细胞簇，表达吲哚胺2,3-双加氧酶1和趋化因子C–C基序趋化因子配体(CCL)22、CCL17、CCL19和白细胞介素-32，它们参与T细胞的募集。胰腺导管腺癌的scRNA-seq还鉴定了除了常规细胞标记物之外还高表达吲哚胺2,3-双加氧酶1的树突状细胞簇。吲哚胺2,3-双加氧酶1对于催化色氨酸消耗和犬尿氨酸产生、抑制T细胞增殖和细胞毒性至关重要，这揭示了树突状细胞和T细胞之间的密切相互作用。此外，通过scRNA-seq鉴定了溶酶体相关膜蛋白3+树突状细胞，并且似乎是经典树突状细胞族的成熟形式。溶酶体相关膜蛋白3+DC可以迁移到淋巴结，并高度表达与T细胞相互作用的配体。这些表达特异性标记物的新型树突状细胞簇的发现为癌症免疫治疗提供了一个新的视角。使用scRNA-seq在肺腺癌中发现了肿瘤相关巨噬细胞的新特征基因，包括髓系细胞触发受体2、CD81、具有胶原结构的巨噬细胞受体和载脂蛋白E。此外，乳腺癌症的scRNA-seq表明，除了M2型基因如CD163、跨膜4域A6A和转化生长因子β1外，血管生成因子纤溶酶原激活剂、尿激酶受体和IL-8也在肿瘤相关巨噬细胞中表达。肿瘤相关巨噬细胞中这些新的基因特征图谱与患者生存相关，并为癌症治疗提供了新的潜在靶点。肿瘤样本scRNA-seq显示，一个肿瘤相关巨噬细胞亚群呈现出SPP1、巨噬细胞清除剂受体MARCO和MHC II类基因的高表达。MARCO和SPP1是巨噬细胞激活中的抗炎和免疫抑制信号，而MHC II类基因与促炎功能有关。其他scRNA-seq研究表明，肿瘤相关巨噬细胞经常同时具有促炎和抗炎特征。这一现象表明，肿瘤微环境中的巨噬细胞活化与传统的M1/M2极化不一致。图2：利用scRNA-seq揭示免疫微环境中的新的免疫亚群单细胞数据揭示免疫细胞进化大多数免疫细胞都处于细胞发育过程中。大量的免疫细胞处于发育轨迹的瞬态状态，而不是分化良好的细胞的离散状态。借助scRNA-seq和深入分析，研究人员可以探索分化细胞的特征、特定细胞类型的转变及其可能的机制。最常用的计算方法是拟时序分析。轨迹描述了细胞的发育过程，其特征是基因表达的级联变化。分支点代表细胞分化的显著差异。各种机器学习计算方法已被用于构建轨迹，包括Monocle3、DTFLOW、DPT、SCORPIUS和TSCAN，这些方法已在单独的综述中进行了评估和比较。由于肿瘤相关巨噬细胞和T细胞代表了免疫微环境中最丰富的免疫细胞类型，这里主要关注这两种细胞类型。scRNA-seq显示，TAMs经常共表达M1基因，包括TNF-α和M2基因，如IL-10，并且肿瘤相关巨噬细胞的分化和状态与其抗肿瘤作用直接相关。拟时序轨迹分析证实，肿瘤相关巨噬细胞在M1和M2表型之间连续转换。转录因子IRF2、IRF7、IRF9、STAT2和IRF8似乎在决定TAMs分化中很重要，并可作为表观遗传学靶点诱导肿瘤相关巨噬细胞的M1极化，从而产生促炎和抗肿瘤的微环境。使用环境刺激和抗原T细胞受体(TCR)刺激测定T细胞表型。不同状态的细胞之间TCR库的重叠，即TCR共享，也可用于研究T细胞的进化。结合scRNA-seq和TCR追踪在结直肠癌中发现20个具有不同功能的T细胞亚群。在黑色素瘤肿瘤的耗竭T细胞中发现了28个基因的耗竭特征，包括TIGIT、TNFRSF9/4-1BB和CD27，并且在大多数肿瘤的高耗竭细胞中也被发现上调。另一项关于T细胞的研究进一步鉴定了CD8+T细胞中的其他耗竭标记物，如LAYN、普列可底物蛋白同源物样结构域家族A成员1和突触体相关蛋白47。拟时序轨迹分析表明，T细胞在时间上处于连续激活和终末分化(衰竭)状态(图3)。已经进行了额外的研究来研究耗尽的T细胞的进化和逆转T细胞耗尽的潜在靶点。scRNA-seq与TCR分析相结合表明，功能失调的衰竭T细胞和细胞毒性T细胞可能在时间上与发育有关。因此，研究集中在CD8+T细胞从效应细胞到衰竭T细胞的过渡过程。scRNA-seq鉴定出两个CD8+T细胞簇为非小细胞肺癌中预先耗尽的T细胞。在肺腺癌中，预先耗尽与耗尽的T细胞比率与更好的预后相关。因此，在耗尽前中断预先耗尽的T细胞可能对癌症免疫治疗至关重要。由于免疫细胞和恶性细胞之间的密切相互作用，恶性细胞的进化在免疫细胞进化中也起着至关重要的作用。拟时序轨迹分析表明，转移性肺腺癌的轨迹分支不同于向纤毛细胞和肺泡型细胞的正常分化。受恶性细胞进化的影响，正常的骨髓细胞群体被单核细胞衍生的巨噬细胞和新型树突状细胞取代。T细胞也被发现会衰竭，从而构建免疫抑制的肿瘤微环境。同样，另一项研究表明甲状腺癌症细胞来源于乳头状甲状腺癌症细胞亚簇，其中构建了不同的肿瘤免疫微环境，导致预后显著恶化。图3：肿瘤相关T细胞和巨噬细胞的进化过程免疫微环境中不同细胞间的通讯网络免疫微环境上的细胞通讯与肿瘤进展有关。配体-受体相互作用是一种重要的细胞通讯类型，对于构建免疫微环境和识别潜在的治疗靶点至关重要。scRNA-seq是在细胞基础上进行的，这使得研究未发现的细胞相互作用变得可行。已经开发了许多基于scRNA-seq数据研究配体-受体相互作用的分析工具，包括iTALK、CellTalker和CellPhoneDB。这些工具利用了已知配体-受体对相互作用的数据库。其中，CellTalker利用差异表达的基因，而CellPhoneDB包括配体和受体的亚基结构。其他工具，如NicheNet，也考虑了受体细胞下游通路的变化。在肿瘤进展过程中，恶性细胞导致免疫细胞的募集和功能障碍，从而相互影响肿瘤的发生和恶性细胞的进化，形成恶性循环(图4)。发现TAMs通过表皮生长因子受体-双调节蛋白配体受体对与恶性细胞相互作用。在基底样乳腺癌细胞系中AREG的调节导致抗炎TAMs的招募。同时，基于scRNA-seq，发现了一种EGFR相关的反馈回路可促进胰腺腺鳞癌的进展。来源于TAMs的抑瘤素M也与其在恶性细胞上的受体相互作用，以激活信号转导子和转录激活子3。研究人员通过整合素受体与胶原蛋白、纤维连接蛋白、血小板反应蛋白1配体和富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体4-R-反应蛋白3的相互作用，发现CAF与胃癌细胞之间的通信，这些配体调节干细胞。此外，胰腺导管腺癌的scRNA-seq揭示了TIGIT与T细胞和NK细胞中的甲型肝炎病毒细胞受体2之间的相互作用，以及它们在恶性细胞中的相应配体PVR和LGALS9，导致免疫细胞功能障碍和胰腺癌症进展。因此，基于单细胞数据探索免疫细胞和恶性细胞之间的细胞相互作用提供了可能治疗靶点，以打破肿瘤进展的恶性循环。除了恶性细胞外，scRNA-seq和随后的分析还预测了免疫细胞之间在时间上的相互作用，这表现出相反的功能(图3)。例如，研究发现TAM降低了CXCL12-C-X-C基序趋化因子受体3和CXCL12-CXCR4的相互作用，增强了鼻咽癌细胞毒性T细胞和Tregs之间的CD86-CTLA-4相互作用，导致肿瘤免疫微环境加重癌症进展。此外，CAFs通过分泌CXCL12募集Tregs，并通过periostin与M2巨噬细胞相关。图4：免疫微环境中的细胞通讯网络基于scRNA-seq的肿瘤免疫微环境的临床应用和潜在靶点几十年来，临床实践中一直采用时间的量化来预测患者的生存率和对治疗的反应。利用免疫组化分析的免疫评分，量化肿瘤中的原位免疫细胞浸润。与传统的免疫评分相比，scRNA-seq在免疫微环境上提供了前所未有的渗透免疫细胞分辨率。已经鉴定出与预后相关的新的免疫细胞簇。例如，在早期复发的肝细胞癌中发现了一种独特的低细胞毒性先天性样CD8+T细胞表型。这些T细胞过表达KLRB1，同时下调共刺激和耗竭相关分子，包括肿瘤坏死因子受体超家族、成员9、CD28、诱导型T细胞共刺激因子、TIGIT、CTLA-4和HAVCR2。这种T细胞簇的浸润与癌症的不良预后相关。此外，基于scRNA-seq的细胞相互作用也被计算在预测模型中。基于细胞间通讯相关基因构建了机器学习模型，以预测肺腺癌的复发。将八个细胞间通讯相关基因和患者的临床信息相结合，获得了0.841的受试者-操作者特征曲线下面积。除了预后预测外，肿瘤免疫微环境中独特的细胞相互作用也与免疫疗法的反应有关。scRNA-seq分析发现，抗PD-1治疗的应答者和非应答者之间存在不同的细胞-细胞通信网络，有可能预测患者对抗PD-1疗法的反应。因此，在scRNA-seq的帮助下，可以更准确地预测患者的预后和对免疫疗法的反应。利用scRNA-seq在精准医学中具有启发性，例如帮助靶向治疗克服耐药性。例如，医生在使用替比法尼治疗的非CR肌肉浸润性膀胱癌症患者治疗前后应用患者衍生异种移植物的scRNA-seq。在治疗后的PDX中发现PD-L1的上调，并降低了免疫细胞的抗肿瘤作用。因此，选择了用PD-L1抑制剂进行额外治疗。随后，患者获得了良好的反应。此外，在单药耐药性肿瘤中，通过scRNA-seq鉴定了新的免疫亚型。用抗集落刺激因子1受体阻断TAMs不能减少胆管癌的肿瘤进展。scRNAs-eq鉴定了表达APOE的粒细胞髓系衍生抑制细胞的补偿富集，其介导T细胞抑制。TAMs和粒细胞性骨髓源性抑制细胞的双重抑制与抗CSF1R和抗淋巴细胞抗原6复合物、基因座G治疗联合增强了小鼠的免疫检查点阻断效果小鼠模型，这在临床实践中很有前景。除了治疗耐药肿瘤外，scRNA-seq在免疫微环境上的应用也突出了需要进一步研究的潜在新靶点。T细胞是免疫微环境中去除恶性细胞最重要的免疫细胞。然而，在不同的肿瘤中，耗尽的CD8+T细胞会导致不利的预后。除了众所周知的免疫抑制检查点外，scRNA-seq还鉴定了高表达内皮前体蛋白、酪氨酸酶相关蛋白1和内皮素受体B型的耗尽CD8+T细胞，这些细胞可以作为新的潜在靶点。髓细胞是免疫微环境招募免疫细胞所必需的。通过scRNA-seq鉴定TREM2/APOE/补体组分1，q亚组分阳性巨噬细胞浸润为透明细胞肾癌复发的预后生物标志物。另一项研究证实，小鼠中靶向TREM2的抗体与缺乏MRC1+和CX3CR1+巨噬细胞以及表达免疫刺激分子的髓系簇的扩增有关，这促进了T细胞反应并导致更好的预后。细胞相互作用也可以用作治疗靶点。肝内胆管癌的scRNA-seq揭示了血管CAFs与肝内胆管细胞之间的串扰。血管CAFs分泌的IL-6诱导Cajal间质细胞细胞的表观遗传学改变，从而增强恶性肿瘤。因此，IL-6信号在Cajal间质细胞的中断变得非常有趣。表1总结了scRNA-seq显示的癌症治疗的潜在靶点。表1：scRNA-seq显示的癌症治疗的潜在靶点总结scRNA-seq可以绘制全面的肿瘤免疫微环境细胞图谱，为各种肿瘤的临床应用提供了新的视角。此外，免疫微环境的细胞成分和通讯为癌症治疗提供了潜在靶点，并有助于精确医学的发展。技术的进步和单细胞分析的广泛应用可以发现癌症治疗的新观点，助力临床研究。作为突破性的新技术，单细胞分析技术有望逐渐取代传统的整体样本二代测序。单细胞分析技术在临床和药物开发方面的应用前景更为广阔，可以代替或补充分子、细胞和组织病理检测的现有技术，也可以用于新兴的细胞治疗。

为了对衰老细胞的分子特性进行进一步的理解，美国梅奥医学中心Jan M. van Deursen研究组与Hu Li研究组通过筛选不同的应激因素、细胞类型以及在哺乳动物体内寻找与衰老相关的增强子，希望能够鉴定出免疫系统识别衰老细胞的关键因素。这项工作发表在Science上题为p21 produces a bioactive secretome that places stressed cells under immunosurveillance。研究发现细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子p21除了经典的细胞周期阻滞的作用之外，会作为免疫监视“侦察兵”以及“计时器”的作用帮助机体建立内在的监察机制，促进衰老细胞的清除，确保机体的稳态。为了对衰老细胞在分子水平上进行更深入的了解，作者们希望鉴定衰老相关的超级增强子所控制的基因。在最初的筛选中，作者们使用了小鼠胚胎成纤维细胞这一体外系统，并且应用在三种不同的衰老诱导应激胁迫条件：γ-射线、过度复制以及癌基因诱导。作者们绘制了细胞过渡到衰老状态后超级增强子以及与这些超级增强子相关的转录激活基因，从中作者们找到了p21这个被调控的基因位点。p21是一个传统的细胞周期抑制因子，在筛选中发现该基因位点引发了作者们的兴趣， 这可能暗示了p21在衰老细胞中还具有其他的功能。为此，作者们在细胞中敲降了p21，发现衰老相关的基因表达中有三分之一是p21依赖的，因此作者们将这种表型称为p21激活的分泌表型（p21-activated secretory phenotype，PASP）。在受到影响的因子中，作者们将目光集中在Rb（Retinoblastoma protein）蛋白之上，因为在p21敲降后Rb在衰老细胞中缺失并且会降低衰老相关分泌表型的减弱。因此，p21是通过降低Rb的磷酸化对SASP产生影响。为了进一步地探究p21介导的Rb低磷酸化水平是如何激活衰老相关分泌表型基因的，作者们对调控不同衰老相关进转录因子以及不同衰老条件所产生的RNA-seq数据进行分析。作者们发现Rb会促进衰老细胞中这些关键转录因子的转录活性，从而建立起p21依赖的衰老相关分泌表型的产生。另外，作者们还发现p21所控制的转录程序是响应应激胁迫的第一道关，会在细胞周期阻滞的情况下开启机体的免疫监控。但是p21的这种免疫监控是如何开启的呢？作者们对衰老相关的分泌表型因子进行分析，发现小鼠胚胎成纤维细胞来源的p21依赖的分泌因子中包括Cxcl14，这是CXC家族趋化因子之一，会作为多种免疫细胞化学引诱剂发挥作用【1】。为了验证p21是否是由CXCL14开启机体的免疫监控的，作者们在实验系统中加入了CXCL14中和抗体，发现在加入后巨噬细胞被引诱后迁移的现象会消失。为了进一步在体内的系统证明这一观点，作者们对构建了标记的p21小鼠品系，p21过表达后肝脏细胞会出现显著的衰老特征，比如laminB1缺失以及HMGB1的核挤出等。但是随着时间的流逝，p21过表达的肝脏细胞数量显著降低，说明这些衰老的细胞会被清除。而再加入中和抗体后，衰老细胞的清除现象就会消失。那么p21所介导的衰老分泌表型因子的是否是特异的呢？为此作者们构建了p16以及p27的过表达品系。p16与p21相比是一个更为特异的细胞周期依赖性激酶抑制因子，只靶向G1-CDK。作者们发现p16也会出现显著的细胞周期抑制，但是并不能促进巨噬细胞的迁移。同样的，p27会作为在细胞终末分化的细胞周期发挥作用，而不似p21。因此，细胞周期阻滞与免疫监控是p21而非其他细胞周期依赖性抑制因子的特征。通过癌变诱导的应激胁迫，作者们证明了在癌基因诱发的应激胁迫中p21所介导的免疫监控作用也会发挥功效，从而作为应对胁迫的第一道防线保护机体的健康和稳态。但应激诱导的致癌点突变是不可修复的，但细胞一般来说遇到的很多应激胁迫都是短暂的或者是可以修复的。那么p21依赖的衰老分泌表型是否可以对可逆的应激胁迫进行响应呢？作者们构建了慢病毒载体的p21小鼠品系，在阿霉素（Dox）作用的情况下会产生符合p21过表达的表型，而在去除阿霉素后p21的水平会逐渐恢复正常，作者们发现p21恢复正常水平后，p21依赖的衰老分泌表型缓解下来，巨噬细胞会从应激胁迫的上释放，细胞的免疫监控状态停止。总的来说，该工作鉴定发现了经典的细胞周期蛋白依赖性激酶p21在应激状态下作用“侦察兵”发挥免疫监控作用（图1），通过促进细胞释放趋化因子CXCL14等招募巨噬细胞，清除机体中危险的存在，同时又具有生物内在“计时器”功能，在应激胁迫撤出的情况下促进衰老分泌表型的缓解，从而解除多细胞内的警报，促使机体恢复正常状况。同期刊发观点文章对该文章进行介绍题为Clearing stressed cells，介绍了该工作中鉴定发现p21不仅对于衰老细胞的周期阻滞有关，还会早期阶段对受到胁迫的细胞进行免疫监控，清除受到胁迫的细胞。在细胞对内在环境进行修复，促使p21恢复正常水平后，可以使得巨噬细胞解离。但是应激胁迫造成的威胁超过细胞的修复能力后，细胞依赖于p21所释放的CXCL14等在内的趋化因子会招募巨噬细胞，巨噬细胞激活后招募T细胞，从而维护多细胞内环境的稳态。原文链接：https://doi.org/10.1126/science.abb3420

4月13日，《自然》杂志刊发干细胞领域重大突破——运用化学小分子实现细胞命运的重编程，即将人成体细胞转变为干细胞。　　该成果由北京大学生命科学学院、北大—清华生命联合中心邓宏魁研究团队完成，只需在人皮肤细胞的培养液中滴上几种化学小分子制剂，一个月后皮肤细胞就能转变为多潜能干细胞，具有重新发育成所有已知的人体细胞类型的能力。　　2012年诺贝尔生理和医学奖颁给了“体细胞重编程技术”，当时用于重编程的转录因子是一种基因物质，其重编程效率较低且有致癌风险，而且该技术缺少可控性，成为通往临床的阻碍。　　为了让干细胞诱导更安全、更有效率，北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁团队十几年来持续开展小分子的寻找工作，通过化学小分子将已经分化的人体细胞逆向转变为干细胞。　　把不可能变成可能，成功诱导分四步　　多潜能干细胞，是可以从早期胚胎里面获得的一种干细胞，它具有无限发育的潜能。在生物技术用于干细胞诱导之前，从胎盘、脐带中获得干细胞是较为原始的方法，且获得的干细胞发育能力有限。　　人们希望随时获得干细胞，必须掌握适宜的制备技术，让已经分化的人类成体细胞“走回头路”回转为干细胞。　　“人类成体细胞的特性和稳态调控非常复杂，远超过其他试验用物种。”邓宏魁表示，它不太响应化学小分子外源的刺激。　　犹如面对一位武装到牙齿的将军，想让他放下武器、卸下盔甲，单纯的小孩子几乎是做不到的。　　因此，业内也普遍认为：人类成体细胞的表观遗传限制是极其严格的，通过化学重编程激发人类成体细胞获得多潜能性几乎无可能。　　把不可能变成可能，研究团队必须从原创思路出发。　　“我们受到低等动物再生过程的启发，发现蝾螈等低等动物在受到外界损伤后实现肢体再生，中间多了一步可塑的中间状态。”邓宏魁告诉科技日报记者，“这启发我们干细胞的形成可能不是一步到位，而是分步进行的。”　　研发团队转变思路，开始中间态的研究，创造出一种特定的“可塑性中间态”，作为细胞逆分化的“跳板”。　　沿着这一思路，研究团队进行了大量化学小分子的筛选和组合，最终发现高度分化的人成体细胞在特定的化学小分子组合的作用下，同样可以发生类似低等动物组织再生中的去细胞分化现象，获得具有一定可塑性的中间状态。　　“我们尝试了20多种不同的策略，也进行了上百万种化学小分子组合的筛选。”邓宏魁回忆，找到6个小分子的组合，完成将人的成体细胞重编成为可塑性强的中间态细胞这一半的转变，就花了整整6年的时间。　　论文中的示意图显示，从成纤维细胞经两步变化转变为“塑性中间态”细胞，随后干细胞开始次第萌发，最终成果实现人多潜能干细胞的化学小分子诱导。　　小分子诱导，更简单而且高可控　　“有了这项技术，可控、高效地制备人体干细胞就像吃一片阿司匹林一样。”美国萨尔克研究所教授胡安巴尔蒙蒂用贴切的比喻表明了小分子诱导的极大优势，“没有涉及基因的变化，而是用化学小分子实现，这将大大加快干细胞用于重大疾病的治疗，大大加快其进入临床应用的进程。”　　与传统的技术体系相比，化学小分子诱导干细胞更加安全和简单、易于标准化、易于调控，而这些都是原有诱导技术难以进入临床应用无法克服的限制。　　在安全性方面，之前在小鼠试验已经证明，化学诱导干细胞携带的遗传突变显著少于传统方法诱导的干细胞，而且产生的嵌合体小鼠在长达6个月的观察期内不产生肿瘤、全部健康存活。同时，制备干细胞分化出来的胰岛细胞移植入小鼠和非人灵长类动物模型体内，经过长期观察未发现肿瘤。　　此外，在个体化制备、细胞标准化制备方面，化学小分子诱导均有优势，且操作简单，时空调控性强，作用可逆，合成储存方便，易于标准化生产。　　据介绍，团队用化学诱导干细胞已进一步培养出人体胰岛细胞，并在非人灵长类动物上实验成功，未来可用于治疗糖尿病。图片来源于网络

前言2021年8月17日，国家药品监督管理局(NMPA)药品审评中心在其网站上发布了“关于公开征求《人源性干细胞产品药学研究与评价技术指导原则（征求意见稿）》意见的通知”指导原则中的“干细胞产品”包括由人源性的成体干细胞（ASCs/SSCs）、人胚干细胞（hESCs）和诱导性多能干细胞（iPSCs）扩增、诱导分化，或成熟体细胞转（分）化获得的干细胞及其衍生细胞，与辅料相混合，分装至特定容器，符合特定药品放行标准，可直接应用患者,也可与组织工程材料一起用于患者的治疗产品。这预示着细胞治疗产品也将进行到药学研发和申报。在“细胞培养工艺”这一条中，明确提到了培养容器与培养体系的问题，Wiggens作为细胞培养设备厂家，能提供从2D培养到微载体培养，从小试到生产的全套方案。一、贴壁平层培养工艺多能干细胞通常生长在涂有帮助附着的细胞外基质成分(如明胶、基质胶或胶原蛋白)或小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)饲养层的塑料培养皿上。一般来说，二维培养条件有利于多能干细胞的非特异性分化。通过控制胞外基质、生长因子和附着基质的组成和组织，多能干细胞可以定向分化到特定的细胞系。WIGGENS二氧化碳培养箱，具有六面加热、二氧化碳双光束红外传感器，可定制的玻璃分隔门等特点，为您娇嫩的干细胞提供安心的生长环境。细胞工厂（CellStack）是一种多层的细胞培养瓶，常见的有4层，10层，40层等规格，在培养方法上与常规的克氏瓶培养类似，易放大，是常见的干细胞扩增方案之一。10层细胞工厂的细胞培养面积为6320cm²。与传统细胞培养瓶相比，细胞工厂用于大规模生产干细胞具有以下优势：*允许更小的占地面积产生更多的细胞*提供更大的表面积*节约人力成本*降低污染风险Wiggens提供大容量的二氧化碳培养箱，850L的容积可放下30-36个10层细胞工厂。细胞培养面积可达36×6320cm²。二、干细胞微载体培养微载体，约100-300μm的小珠，由各种材料组成，包括聚苯乙烯、明胶、葡聚糖和胶原蛋白，合成后具有多样的多孔性和形貌。悬浮培养中，它们为固着依赖型细胞提供了粘附表面。细胞在微载体上的粘附可以优化，以促进细胞的扩增或分化。微载体还限制了细胞的聚集，并为细胞生长到高密度提供了大量的表面面积，从而可以通过酶解离收集浓缩的细胞。自二十一世纪初起，SpinnerFlask做为微载体培养常用的设备，就应用于各种贴壁生长细胞的规模化培养。由于该系统具有简单、实用及价格低廉等特点，国内外有许多应用该系统成功进行细胞大规模扩增的研究报道。在SpinnerFlask培养系统中，贴壁细胞处于假悬浮（pseudo-suspension）状态，能获得比常规培养更高浓度的细胞与产物。Micro-Stir磁力搅拌器是专为实验室生物培养设计的搅拌器，该搅拌器是通过固定电磁铁产生一个旋转磁场，从而带动培养瓶中的磁力搅拌桨发生旋转，搅拌过程不会生热，低噪音，效率高，且没有运动部件的磨损。*基于温和混合方式的设计理念，WHEATON磁力搅拌器可以降低在搅拌中对细胞产生剪切作用以及热量传导，适合生物培养的长时间搅拌。*根据需要选择下列几种模式:恒速模式：柔和启动，稳定到达设定速度，该模式适合悬浮细胞培养间歇启动模式：该模式在培养之初将搅拌按照循环模式柔和开关，以利于贴壁细胞附着于微载体，经过约4-10个循环后，再将搅拌速度调整到正常培养速度，该模式适合于干细胞的微载体培养。WIGGENS一直助力于生物培养的方方面面，除了常用的培养设备外，我们也提供各类生物反应器！期待您的选择！

免疫共沉淀芯片和基因表达谱芯片 用于研究Yamanaka因子如何启动细胞多能干性 2009年3月9日，中国上海&mdash 安捷伦科技有限公司(NYSE: A)近日宣布与中科院上海生命科学研究院和同济大学的研究团队合作发现诱导成熟细胞成为具备&ldquo 多能干性&rdquo 的胚胎干样细胞过程中的新机制。 作为文章的合著人之一，安捷伦公司的李坚表示：&ldquo 有关胚胎干细胞生物学特性的新发现无疑是非常有价值的。有关诱导成体细胞为胚胎干样细胞的研究是2006年重大科学发现。我们的研究对这个诱导过程有了一些新的理解。&rdquo 该项研究结果发表在《细胞研究》(Cell Research)，标题为《小鼠胚胎干细胞发育信号通路网络中Yamanaka因子的重要调控作用》。 研究人员发现了发育调控网络中的16个信号传导通路，其中的9个通路以往从未被报道参与维持或诱导细胞的多能干性。 该项研究使用了安捷伦公司的免疫共沉淀芯片技术(ChIP-on-chip)结合基因表达芯片数据研究了已知的Yamanaka因子在诱导小鼠细胞多能干性中的作用。 安捷伦通过2008年科研基金项目资助了基因芯片用于该项研究。基因芯片是指在玻璃基片上布放大量DNA探针用于研究基因组的技术。免疫共沉淀芯片技术专门用于研究基因组中&ldquo 启动子区域&rdquo 的特性，该区域控制着各种基因的活性从而决定了细胞的功能。 关于安捷伦科技 安捷伦科技（NYSE: A）是全球领先的测量公司，是通信、电子、生命科学和化学分析领域的技术领导者，公司的19,000名员工在110多个国家为客户服务。在2008财政年度，安捷伦的业务净收入为58亿美元。要了解安捷伦科技的信息，请访问： http://agilent.instrument.com.cn/

心肌纤维化作为心衰的重要诱导因素，是由中重度冠状动脉粥样硬化性狭窄所引起的心肌纤维持续性和反复加重的心肌缺血、缺氧病变，全球每年有数十万人死于心肌纤维化导致的疾病。既往通过CAR-T细胞治疗心肌纤维化相关疾病时，由于该细胞在体内能存活数月甚至数年并持续攻击全身范围的成纤维细胞，从而导致伤口难以愈合，这大大限制了CAR-T疗法对心肌纤维化的治疗。　　近期，美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究团队创新性地利用一次mRNA注射，实现心衰小鼠体内生成CAR-T细胞，成功修复其心脏功能。该团队将mRNA封装在气泡状的微型脂质纳米颗粒中，类似于采用mRNA疫苗的方式注射至小鼠体内，进而被封装的mRNA分子将被T细胞捕获，使得T细胞获得特异性靶向攻击心肌成纤维细胞的能力。实际上mRNA并未整合到T细胞的DNA上，因此具有攻击性的T细胞只能存活几天，随后，T细胞恢复正常，不再保留对成纤维细胞的攻击性。该研究显示，尽管攻击性的持续时间短暂，但注射mRNA成功重编码了一群T细胞，导致心脏纤维化明显减少，心衰小鼠的心脏大小与功能也修复至接近正常的状态。这项研究首创性地开发了一种更加可控、效果持续时间更短的免疫疗法，为心衰患者的治疗提供了新思路。相关研究结果于1月6日以“CAR T cells produced in vivo to treat cardiac injury”为题发表在《Science》杂志封面文章中。　　注：此研究成果摘自《Science》，文章内容不代表本网站观点和立场。　　论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0594

细胞和组织保持其形状的方法！百欧博伟生物：长期以来，科学家一直在思考身体的组织如何在面对生长，受伤和其他力量时保持僵硬。在一项新研究中，耶鲁大学的研究人员描述了这一神秘过程，这是健康细胞和组织功能的关键。为了探讨这个话题，zishen作者Stefania Nicoli和她的同事Martin Schwarz首先关注人体细胞，特别是控制动物组织刚性的成纤维细胞。他们发现，除了能够正向调节组织硬度的基因外，还有一个微小的RNA网络可以抵消这种僵硬。这些microRNA控制蛋白负责维持组织收缩，粘附和结构。这些基因一起创造了“机械稳态”或平衡，在压力下保持组织稳定性。研究小组在小鼠和斑马鱼的细胞中观察到了同样的现象，表明这种机制在脊椎动物中是常见的，可追溯到数百万年前。这一发现可以提供对纤维化发展的了解 - 可导致疾病的组织增厚和瘢痕形成。Nicoli说：“它可能能够解释早期纤维化疾病，”这是癌症和高血压等疾病的一个因素。“如果你足够早地发现纤维化过程，你可以逆转它。”欢迎访问中国微生物菌种查询网，本站隶属于北京百欧博伟生物技术有限公司，单位现提供微生物菌种及其细胞等相关产品查询、咨询、订购、售后服务！与国内外多家研制单位，生物医药，第三方检测机构，科研院所有着良好稳定的长期合作关系！欢迎广大客户来询！

p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " 8月22日，《Nature》杂志上登载了北京大学汤富酬与中国工程院院士、北医三院院长乔杰联合团队研究的突破性进展，利用体外模拟人类着床策略和高精度单细胞测序技术，系统解析了人类胚胎着床过程中的基因表达调控网络和DNA甲基化动态变化过程。 /p p style=" text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-bottom: 10px " img title=" 微信截图_20190822101206.png" style=" max-height: 100% max-width: 100% " alt=" 微信截图_20190822101206.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/68d79771-843c-4dbe-ab62-343a98901e60.jpg" / /p p style=" text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-bottom: 10px " 人类胚胎体外模拟着床生长过程（图片来源于网络） /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " span style=" color: rgb(0, 176, 240) font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai font-size: 16px " 论文摘要： /span /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " span style=" color: rgb(0, 176, 240) font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai font-size: 16px " 胚胎着床是包括人类在内的哺乳动物发育过程中的里程碑事件，生理状态下超过半数以上的人类胚胎由于无法顺利着床导致不孕。既往研究通常使用小鼠和食蟹猴等模式生物对这一过程展开探索，然而调控围着床时期胚胎发育的分子机制和形态学变化特征在不同物种之间存在较大差异，这使得在小鼠等模式生物研究中获得的调控规律较难为人类胚胎发育研究提供有价值的线索。然而，由于人类胚胎着床发生在受精卵形成后一周左右的时间点，这使得研究者们无法获得生理状况下的这一发育阶段的人类胚胎。长期以来，这一人类关键发育阶段一直成为发育生物学研究的黑匣子。为了深入探讨这一过程中的分子动态规律，挖掘调控胚胎着床过程中的潜在分子机制，2019年7月，北大-清华生命联合中心汤富酬课题组携手乔杰课题组合作在Nature在线发表了题为Reconstituting the transcriptome and DNA methylome landscapes of human implantation的研究论文。结合体外模拟人类着床策略和高精度单细胞多组学测序技术（single-cell RNA-seq, single-cell Trio-seq2），首次利用单细胞转录组和DNA甲基化组图谱重构了人类胚胎着床过程，系统解析了这一关键发育过程中的基因表达调控网络和DNA甲基化动态变化过程。 /span /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " 在此之前，汤富酬课题组和乔杰课题组长期紧密合作，致力于包括着床前胚胎在内的人类生殖系细胞发育过程中基因表达、表观遗传学调控特征和潜在的机制研究：利用单细胞转录组测序技术、微量细胞DNA甲基化组测序技术、单细胞DNA甲基化高通量测序技术、单细胞多组学测序技术（REF）等一系列单细胞技术对在此研究领域已取得多项研究成果。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 10px " 该课题主要依托的技术平台为北京大学生命科学仪器中心（成像平台）和北京大学高精尖中心高通量测序平台。 /p p style=" text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-bottom: 10px " /p p style=" text-align: center " img title=" ICG官网-测序中心图片.jpg" style=" max-height: 100% max-width: 100% " alt=" ICG官网-测序中心图片.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/c0188744-623f-4c41-98af-4ea9f2bcf793.jpg" / /p p style=" text-align: center " 北京大学高精尖中心高通量测序平台（图片来源：ICG官网） /p

亲爱的科研界朋友们，大家好！在这个充满创新与探索精神的日子里，上海净信旗下的雷萌生物科技（上海）有限公司在上海某高校，见证了一个激动人心的荣耀时刻：我们非常荣幸地受国际知名的精密细胞培养产品和解决方案供应商ibidi的委托，代表ibidi为2024年3D细胞培养领域内的杰出贡献者之一寿宇峰先生，颁发荣誉奖杯并赠予500欧元的奖金以示表彰。在现代科学研究领域，3D细胞培养技术已逐渐成为开启生命科学新篇章的钥匙。这项技术不仅使细胞培养更接近真实的生理状态，还极大地促进了药物开发、疾病模型研究以及再生医学的进展。ibidi深知这一技术的重要性，不仅深耕3D细胞培养技术方面相关产品的研发，还特别设立了这一奖项，旨在激励和支持更多科研人员在该领域进行更为深入的探究和创新。今年的竞争尤为激烈，来自全球各地的科研人员踊跃参与，展示了他们在3D细胞培养技术应用和发展上的创新成果。在众多杰出的参赛者中，寿宇峰先生凭借其在Advanced Materials发表的《Mechano-activated cell therapy for accelerated diabetic wound healing》论文中的卓越表现，获得了评委会的一致好评，并荣获2024年3D细胞培养论文奖。左：雷萌生物张经理 右：寿宇峰博士上海净信与ibidi在此向寿宇峰博士致以最热烈的祝贺！我们衷心敬佩他在科研领域的卓越才华与不懈努力，寿宇峰先生的研究成果不仅推动了3D细胞培养技术的发展，更为广大学术同仁们贡献了宝贵的参考资料，并对未来的科学研究产生了深远的影响。也祝愿他在科研旅程中继续攀登高峰，创造更加灿烂的成就！上海净信将继续携手ibidi，共同支持和推进生命科学领域的创新研究。我们期待在未来的征程中，能够见证更多如寿宇峰先生般的杰出成就，一同助力科技领域的不断进步与发展。同时，我们也要向所有参与此次竞赛的研究人员表达诚挚的感谢。正是因为您们的辛勤付出和坚持不懈，3D细胞培养技术才得以持续进步，为科学家们深入理解生物学现象提供了有力工具，同时也促进了医学和生命科学的蓬勃发展。再次恭喜获奖者！也特别感谢Andreas Bausch 教授、Mina Gouti博士和Ryuji Morizane博士作为评审团成员做出的宝贵贡献。2024年3D细胞培养论文奖三位获奖者的概况：寿宇峰在《Advanced Materials》杂志上发表第一作者论文：Mechano-Activated Cell Therapy for Accelerated Diabetic Wound Healing机械力活化细胞治疗加速糖尿病伤口愈合寿宇峰 新加坡国立大学工程硕士、博士简介：寿宇峰是新加坡国立大学的博士后研究员，在Andy Tay教授的指导下获得博士学位。在此之前，他获得了加拿大多伦多大学的硕士学位。寿宇峰的研究重点是了解动态机械力如何调节细胞行为，如细胞形态、增殖、迁移和分泌体。在此基础上，他正在开发一系列生物材料，以利用动态力进行临床应用，包括干细胞治疗、伤口愈合和免疫工程。例如，他创造了一种皮肤细胞包裹的水凝胶绷带，使用无线磁诱导动态机械刺激（MDMS）系统加速糖尿病伤口愈合。此外，他正在探索和揭示促进肿瘤发生的周围组织的机械特征，并利用这些知识开发用于疾病建模和个性化药物筛选的体外3D平台。为什么寿宇峰的论文能说服评审团？内容概要：开发了一种无线磁诱导动态机械刺激（magneto-induced dynamic mechanical stimulation，MDMS）系统，用于加速糖尿病伤口愈合，通过 Ras/MEK/ERK通路显著改善伤口闭合、成纤维细胞增殖、胶原蛋白沉积和血管生成。此外，该系统能够实现按需释放胰岛素，并识别出对机械敏感的成纤维细胞亚群，从而最大限度地提高治疗效果。为糖尿病和其他具有挑战性的伤口类型提供全面的解决方案。本篇论文中所使用到的ibidi产品共聚焦图像的3D建模显示水凝胶结构内细胞（蓝色）和TMP（红色）的均匀3D分布，表明水凝胶结构中细胞和磁性颗粒的均匀分布。论文：Shou, Y., et al., Mechano-Activated Cell Therapy for Accelerated Diabetic Wound Healing. Advanced Materials, 2023. 35(47): p. 2304638.Beatrice Gabbin在《Materials Today》上发表第一作者文章：Heart and Kidney Organoids Maintain Organ-Specific Function in a Microfluidic System心脏和肾脏类器官在微流体系统中维持器官特异性功能Beatrice Gabbin 莱顿大学医学中心简介：Beatrice是一名生物医学工程师，专攻组织工程和再生医学。她在帕多瓦大学获得学士学位，在维也纳应用技术大学获得硕士学位。在硕士最后一年，她获得了奥地利马歇尔计划基金会的奖学金，得以在哈佛医学院波士顿儿童医院Pu教授的实验室完成学业并撰写论文。她的硕士论文重点是开发hiPSC衍生的工程心脏模型，以研究儿科限制性心肌病病例。她目前在莱顿大学医学中心解剖学和胚胎学系攻读博士学位，由Bellin教授指导，由Mummery教授推动。她的博士项目旨在生成一种新型hiPSC心脏和肾脏芯片系统，以研究体外心肾轴。她热衷于在研究中使用先进的干细胞模型，并对生物学和高端技术的融合着迷。为什么Beatrice的论文能够说服陪审团：内容概要：这项开创性的研究使用微流体系统进行体外研究，以复制心脏和肾脏之间的相互作用。它深入了解了这两个器官如何相互影响彼此的功能。利用来自诱导性多能干细胞的心脏微组织和肾脏类器官，研究人员展示了动态条件下持续的组织活力，反映了生理流动动力学。该模型提供了受控实验来探索流体参数并了解心肾综合征等疾病。通过弥合现有模型与体内生理学之间的差距，这项研究为3D细胞培养中全面的多器官相互作用研究奠定了基础，有望在理解心肾轴方面取得进展，并加强转化研究以改善患者治疗。本篇论文中所使用到的ibidi产品从左起：ibidi µ -Slide III 3D Perfusion用于hiPSC衍生的心脏微组织和肾脏类器官的共培养。在芯片上共培养72小时后保留的心脏和肾脏结构（分别）的免疫荧光图像。心脏肌节的标记物：α-辅肌动蛋白-2（红色）、肌钙蛋白I（绿色）。肾脏肾单位结构的标记物：肾素（红色）、lotus tetragonolobus lectin莲藕凝集素（近端小管，绿色）。论文：Gabbin, B., et al., Heart and kidney organoids maintain organ-specific function in a microfluidic system. Mater Today Bio, 2023. 23: p. 100818.Chiara Lago在《EMBO 分子医学》杂志上以第一作者身份发表文章：患者和异种移植来源的类器官重现儿童脑肿瘤特征和患者治疗Patient- and Xenograft-Derived Organoids Recapitulate Pediatric Brain Tumor Features and Patient TreatmentsChiara Lago 博士，特伦托大学简介：Chiara是意大利特伦托大学Armenise-Harvard脑部疾病和癌症实验室的博士后研究员。她在攻读细胞和分子生物技术硕士学位期间开始专攻癌症。在硕士实习期间，她加深了对癌症建模和发展的知识，利用类器官和小鼠模型重现髓母细胞瘤的致瘤表型。毕业后，她通过Erasmus+计划在国外度过了一段时间，运用她在类器官方面的技术技能，研究常染色体隐性原发性小头畸形患者的异常大脑发育。2023年夏天，她在特伦托大学获得了生物分子科学博士学位（以优异成绩毕业）；该项目的主要目标是直接从原发性肿瘤样本中创建用于儿童脑癌的患者和异种移植衍生的类器官 (PDO和PDXO)。通过这种新模型，她通过评估PDO对常规治疗方案的反应，验证了PDO在更多转化应用方面的潜力。Chiara对类器官技术在癌症领域的应用非常着迷，并非常致力于儿童癌症研究。为什么Chiara的论文能够说服陪审团？内容概要：这项开创性的研究使用微流体系统进行体外研究，以复制心脏和肾脏之间的相互作用。它深入了解了这两个器官如何相互影响彼此的功能。利用来自诱导性多能干细胞的心脏微组织和肾脏类器官，研究人员展示了动态条件下持续的组织活力，反映了生理流动动力学。该模型提供了受控实验来探索流体参数并了解心肾综合征等疾病。通过弥合现有模型与体内生理学之间的差距，这项研究为3D细胞培养中全面的多器官相互作用研究奠定了基础，有望在理解心肾轴方面取得进展，并加强转化研究以改善患者治疗。本篇论文中所使用到的ibidi产品3组髓母细胞瘤患者来源的异种移植物类器官（PDXO）的DAPI染色（蓝色）和人核抗原（绿色）及Ki67增殖标记（红色）的免疫荧光共聚焦图像；整个封片染色。类器官用人核抗原抗体染色，以验证它们是否来自用于产生原始PDX的人类样本，并且具有高度增殖性。论文：Lago, C., et al., Patient‐ and xenograft‐derived organoids recapitulate pediatric brain tumor features and patient treatments. EMBO Molecular Medicine, 2023. 15(12): p. e18199.上海净信旗下雷萌生物科技(上海)有限公司是德国ibidi 公司中国区战略合作伙伴德国ibidi作为一家专注于细胞功能性和显微成像观察相关产品的主要供应商，一直致力于为全球的生命科学研究提供高质量的产品和解决方案。ibidi不断推动技术创新，研发出多款创新的3D细胞培养产品，这些产品支持在模拟自然生理条件下进行3D细胞培养。这种培养方式有利于细胞在与体内相似的微环境中生长，促进了更接近生理状态的细胞相互作用和信号传递的研究。德国ibidi公司在3D细胞培养技术方面的贡献显著，其创新的产品和服务极大地推动了这一领域的发展。ibidi 3D Cell Culture总有一款适合您！

近日，有报道称，20世纪70年代男性平均每毫升精液有9900万个精子，到了2011年，这一数量降至4700万个，降幅高达53%。美国西奈山伊坎医学院环境医学和公共卫生学教授Shanna Swan因此预测，照这一趋势持续下去，到2045年时，男性或将“绝精”。这一说法是否耸人听闻我们还无法下结论，但男性不育症已成为一个全球性的健康问题。全世界至少15%的夫妇受到不孕不育的困扰，其中一半是男性。男性不育的原因包括遗传缺陷、环境毒剂、损伤或治疗后遗症，如碱化化疗。目前还没有治疗不育症的方法。近日，发表在《Fertility and Sterility Science》上的一项研究中，来自美国佐治亚大学领导的研究团队首次利用非人灵长类动物的胚胎干细胞在体外分化出功能性精子细胞。该研究是生殖和发育生物学领域的重大突破，有望在男性无法生成活精子的情况下治疗不育症。在此前的研究中，该研究团队、华东师范大学团队等已经证明利用小鼠干细胞分化出高级生精细胞的能力，但啮齿类动物精子的生成过程与人类截然不同。在这项工作开始之前，研究人员还不清楚这项技术能否应用于人类。由于恒河猴与人类具有相似的生殖机制，而且它们的精子发生在动力学上也与人类更类似，这使其成为探索基于干细胞技术的男性不育疗法的理想和必要模型。在这项新研究中，研究人员通过恒河猴实验首次表明功能性单倍体精子可以完全在体外从非人灵长类多能干细胞分化出来。这一结果代表了在体外生成雄性生殖细胞的重要一步。然而，研究人员表示仍存在一些问题。他们注意到精原干细胞介导的生殖细胞分化不会使TET3基因（通常在成熟精子中表达）表达提升到在恒河猴精子中观察到的水平。也就是说，生成的精子样细胞，就像灵长类动物体内的圆形精子一样，是不成熟的。因此，不能自行激活成熟的卵母细胞。为了克服受精这一障碍，研究人员发现，加入激活因子和纯化的TET3蛋白可以提高生成健康胚胎的效率。总之，这项研究证明了非人灵长类多能干细胞可以分化成生精细胞系，包括可以使非人灵长类卵母细胞受精并发育到囊胚阶段的精子样细胞，该研究还强调了一些减数分裂机制参与了在体外生成单倍体圆形精子细胞样细胞。研究人员表示，可以通过深入了解男性不育症患者精子发生停止的原因，来帮助弥合生殖和发育生物学领域的问题。该研究负责人、佐治亚大学公共卫生学院首席研究员Charles Easley教授说：“这项研究是表明干细胞技术具有可转化性的重要一步。我们正在使用一种与我们更近的物种进行研究，并且在创造健康胚胎方面我们已取得了成功。”今年秋天，研究人员计划进行下一个关键步骤，将这些胚胎植入代孕恒河猴体内，以检查这些体外生成的精子细胞是否能产生健康胚胎。如果这一步成功，研究团队将使用源自恒河猴皮肤细胞的精子样细胞复制这一过程。论文链接：https://www.fertstertscience.org/action/showPdf?pii=S2666-335X%2821%2900066-5

细胞培养在科研界的地位举足轻重，很多成果可谓是成也细胞培养，败也细胞培养。影响细胞培养的因素有很多。其中很重要的一步就是为细胞选择适合的生长环境，为其选择成分适合又营养丰富的细胞培养基。以下介绍两款常用的细胞培养基，可满足多种细胞贴壁及悬浮培养需求，超强品质，久经考验，值得信赖！好物助研/推荐两款常用培养基DMEM（高糖）培养基DMEM是由Dulbecco改良的Eagle培养基，由MEM培养基改良而来，起初是为小鼠成纤维biocomma® DMEM培养基是MEM培养基的改良版，包含高糖型和低糖型2种。DMEM高糖培养基可促进细胞贴壁，适用于生长快、高密度、粘附性低的细胞，如原代成纤维细胞、神经元、胶质细胞、平滑肌细胞、HUVEC，以及 HeLa、293、Cos-7 和 PC-12 等细胞系，是细胞培养中常用的培养基。RPMI 1640培养基biocomma® RPMI 1640培养基是McCoy's 5A培养基的改良版，最初是为淋巴细胞培养专门设计的。现已广泛应用于各种哺乳动物细胞尤其是悬浮细胞的培养，如 HeLa 细胞、Jurkat 细胞、 MCF-7 细胞、PC12 细胞、PBMC 细胞、星形胶质细胞和肿瘤细胞等，是细胞培养中使用非常广泛的培养基。产品特点方便即用型，经过滤除菌，高效便捷专业专业生产工艺，ISO9001认证，GMP 标准，全程可溯源化优质出色的培养效果，质量有保证稳定优选的原材料，保证批间一致性为何选择biocomma® /全产业链生产能力原材料筛选通过LC/MS、GC/MS做严格原料筛选，确保产品间批次间的稳定性与一致性。无菌生物工艺包材瓶子为无菌/无酶/无热原医药包材，由ASB和青木固一步法加工而成，无二次污染。四种无菌工艺采用环氧乙烷+湿热+超滤+辐照4道无菌工艺。自动化无菌灌装注射级用水，全程自动化无菌灌装。选择高品质的培养基，对于细胞培养而言，不仅可以确保您实验数据的稳定性和可重复性，更能节约宝贵的实验时间和精力。逗点生物biocomma® 细胞培养基，GMP标准生产车间，搭配超强的全产业链生产能力，完美把控出品，可为客户提供各类细胞培养的定制化产品及品牌一体化服务！如感兴趣，可通过400-860-5168转3309官方客服热线联系我们！

据物理学家组织网报道，英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作，开发出一种真空阀门式(valve-based)三维(3D)打印技术，首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能，打印结构还能用于药物测试，加速改良测试过程。相关论文发表在2月5日出版的《生物制造》杂志上。 　　近几年来，3D打印的方法已逐渐发展到生物制造领域。罗斯林塞拉博干细胞技术公司商业开发经理詹森金说：“通常，实验室培养细胞是在二维平面生长，只有少数细胞能用三维打印方式。人类干细胞太敏感，难以用这种方式来控制。我们是世界上首次将人类胚胎干细胞打印出来并进行培养的。” 　　打印过程中的关键问题是可控性和减少伤害，这样才能保证细胞与组织的发育能力和正常功能。人类胚胎干细胞来自胚胎早期阶段产生的“干细胞系”，没有明确的发育方向，可以分化为人体内任何类型的细胞。研究小组开发出了一种真空阀式细胞打印机，细胞被装入打印机的两个分离容器，然后按预先编好的程序，被统一打印到一个盘子上。该打印机充分考虑了人类胚胎干细胞的敏感性和脆弱性，能打印出具有高度活性的细胞。 　　当人类胚胎干细胞被打印出来以后，还要经过多项测试，如检测它们的活性，看其是否还能分化为不同类型细胞 检测细胞的打印密度、特征属性和分布情况，以此评价这种打印方法的精确性。 　　“我们发现，这种真空阀门打印方式非常温和，足以保持干细胞的发育能力，还能精确打出同样大小的球体。更重要的是，打印出来的人类胚胎干细胞保持了它们的多能性，还能分化成其他类型的细胞。”论文合著者、英国赫瑞瓦特大学的威尔文妙舒(音译)说：“该方法是用气压驱动来打印细胞，通过开关微真空管能控制气压，通过改变喷头直径、入口气压或打开真空管的时间可以精确控制喷出细胞的数量。” 　　舒还指出，通过打印人类胚胎干细胞生成的3D结构，我们能造出更精确的人体组织模型，这对药物开发、毒性测试都非常有用，因为大部分药物开发都是以人类疾病为目标，用人类组织来实验更有意义。 　　金表示：“这是一次科学的进步。我们希望这一进步能带来长期的巨大价值，为人们提供可靠的药物而不必用动物做药物试验，提供用于移植的器官而无需捐献，并能消除器官排斥和免疫抑制带来的问题。”

甲醛高度活跃，是造成内源DNA损伤的来源，需要机体DNA链进行内源交联修复【1,2】。在DNA损伤后，机体内会降解RNA聚合酶II并关闭整体转录。但是这一响应过程在人类疾病科凯恩氏综合征（Cockayne syndrome）中是缺乏的。科凯恩氏综合征是早衰症的一种，病人生长迟滞、衰老迅速，成因主要是CSA（Cockayne syndrome A）或者CSB蛋白的缺失【3】。2021年11月24日，英国牛津大学Ketan J. Patel研究组在Nature上发表文章Aldehyde-driven transcriptional stress triggers an anorexic DNA damage response，以科凯恩氏综合征为着手点，揭开了内源甲醛通过造成转录胁迫引发DNA损伤响应的具体分子机制。DNA损伤后会导致转录机器RNA Pol II的停滞，这种停滞的现象会起始DNA模板的损伤修复（Nucleotide excision repair，NER）。NER过程有两个分支，一个是全基因组NER（Global genome NER，GG-NER），会通过感应全基因组上DNA双螺旋的畸变而对DNA损伤进行修复；另外一种是转录偶联的核苷酸损伤修复（Transcription-coupled nucleotide excision repair，TC-NER），对转录过程中的DNA进行损伤修复【4】。为了对甲醛造成机体损害的具体机理进行解析，作者们首先想知道甲醛造成的DNA损伤修复是哪一种。为此，作者们分别构建了缺乏GG-NER、TC-NER以及同时缺乏GG-NER和TC-NER的转化小鼠胚胎成纤维细胞系模型，并且与甲醛解毒酶（Formaldehyde-detoxifying enzyme）ADH5缺乏进行组合。作者们发现与GG-NER缺失的小鼠相比，另外两种小鼠细胞系对甲醛的处理是非常敏感的，同时缺乏ADH5会进一步加重对甲醛处理的敏感性。在遭遇DNA损伤后，活跃转录的RNA Pol II会出现停滞，RNA Pol II最大亚基RPB1会被快速泛素化然后进行降解，而后未处于转录状态的RNA Pol II会进入转录活跃状态开始转录。通过在HEK 293细胞中进行检测，作者们发现甲醛刺激也会产生相似的响应。在ADH5以及CSB单独敲除或者双敲除的细胞系中的，也会出现明显的甲醛诱导的RNA Pol II降解，且双敲除细胞品系会对甲醛处理的响应更加敏感。因此，该结果说明细胞内的解毒作用以及CSB会保护细胞免受甲醛的毒性，甲醛暴露会导致转录阻碍的DNA损伤从而引发RNA Pol II多聚泛素化修饰和降解。进一步地，为了对甲醛造成内源DNA损伤以及NER修复的充分性进行检测，作者们构建了不同NER的小鼠的缺乏模型。与先前的结果相一致的是，缺乏NER且同时缺乏甲醛解毒酶ADH5的小鼠会出现机体健康状况渐进性下降、肾脏功能障碍并最终死于肾衰竭。甲醛DNA加合物N2-Me-dG是生物体内甲醛暴露生物标记物，在ADH5缺乏或者CSB同时缺乏的雄性小鼠中水平更高，说明甲醛对小鼠的影响还具有明显的性别二态性。而且不管是内源还是外源的甲醛累积都足以造成小鼠出现类似于人类科凯恩氏综合征的特征。那么解毒酶缺失且CSB缺乏的小鼠中肾脏衰竭的原因是什么呢？单细胞RNA-seq为疾病中不同细胞种类变化的鉴定提供技术支持。为此，作者们的采用scRNA-seq对小鼠响应甲醛的细胞图谱进行鉴定，发现肾小管上皮细胞（Proximal tubule cells）的转录谱在科凯恩氏综合征小鼠模型中受到的影响是最大的。进一步，作者们对科凯恩氏综合征小鼠模型肾小管上皮细胞的状态和功能的进行确认，发现受损伤的肾小管上皮细胞中会表达GDF15以及p21，这些基因都受到p53的调节。Gdf15基因编码TGF-β超家族的蛋白，是著名的食欲抑制因子。GDF15介导DNA损伤引发的恶液质（Cachexia），恶液质和严重的生长迟缓也是人类凯恩氏综合征的重要特征。作者们发现肾脏正是GDF15分泌的关键器官。因此，科凯恩氏综合征小鼠模型中会出现生长迟滞、体重减少以及血液中GDF15的表达。总的来说，该工作建立了科凯恩氏综合征小鼠模型，并找到了甲醛导致机体损害以及引发肾脏衰竭的具体分子机制。另外，Cisplatin是化疗药物，也会造成p53依赖的GDF15的分泌，刺激恶液质体重降低。因此，本研究中发现的GDF15以及其受体的作用轴可以作为缓解化疗药物胃肠反应和肝肾毒性的药物开发靶标。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04133-7

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)/外泌体(exosomes)是几乎所有细胞在其生命活动中分泌的一种具有生物膜结构的纳米尺度的小囊泡。作为细胞间通讯的一种途径，广泛参与并调控着生命机体的多种生理和病理过程(图1)。外泌体独特的物理和生化性质，赋予了这些小囊泡诸多特性，如低免疫原性、良好的生物相容性以及高效的生物屏障穿透能力，使它们在疾病治疗领域备受关注。图1. 外泌体生物发生和分泌示意图来自美国化学协会的学者检索并分析了CAS数据库中EVs在治疗和诊断领域中应用研究的发表情况，统计结果显示干细胞来源EVs(stem cells derived EV, SC-EVs)的相关研究位列第2，其中间充质干细胞来源的EVs(mesenchymal stem cells derived EVs, MSC-EVs)研究热度最高，发表文章数量高达4000篇。图2. 不同细胞来源外泌体在疾病诊断与治疗领域研究的论文情况本期文章，小编对MSC-EVs在疾病治疗、食品以及医美等领域的应用进行了简单综述，并进一步梳理了目前基于MSC-EVs的临床进展。MSC-EVs的疾病治疗研究及其产业化MSC是一种来源于成体组织和器官的多能干细胞，MSC-EVs具备免疫调节特性，且可以促进血管生成，给予细胞保护和抑制细胞凋亡等功能，因此，MSC-EVs在疾病治疗中具有极大的潜力。研究表明，来自MSC-EVs的miRNAs，特别是miR-320C，能够促进骨关节炎软骨细胞增殖。在一项心肌缺血再灌注I/R损伤研究中，携带miR-182-5p的MSC-EVs显示出改善心功能和减少心肌梗死的心脏保护作用，并伴有减少体内炎症反应。另外，MSC-EVs携带的miR-27b可诱导促炎细胞因子的下降，用于治疗脓毒症。当然，MSC-EVs本身可通过表达杀菌肽及抗菌肽如LL-37、人β-防御素2、肝素和脂钙蛋白-2和/或通过免疫调节来治疗传染病。除了直接以天然MSC-EVs作为治疗或者辅助治疗剂外，具有特定组织器官靶向功能的功能化的MSC-EVs也成为新一代研究和探索的重点，以便在治疗疾病时获得更有针对性的特异性。如图3所示，CAS数据库检索2017-2021年外泌体在不同研究领域的论文情况，表明EVs在治疗和诊断领域中应用研究的文章发表呈逐年递增情况，其中，EVs的靶向递送研究稳居C位，数量高达6000+篇。图3. 外泌体在不同研究领域的论文情况及趋势此外，来自美国化学协会的学者收集并总结了部分投身于开发EVs靶向性功能的公司在靶向不同疾病类型的布局，其中癌症、神经系统疾病、肺部疾病和伤口愈合是最受关注的疾病类型（如图4所示)。图4. 有潜力的外泌体治疗公司和靶向的疾病类型来自华南理工大学的研究者们通过疏水插入法将纤维蛋白靶向肽CREKA修饰到MSC-EVs表面，显著提高了MSC-EVs在骨缺损部位的富集和停驻，调节炎症反应和促进细胞成骨分化以实现骨骼组织的修复。该研究表明靶向修饰在骨组织修复中具有很大的应用价值，为提高MSC-EVs的治疗效率提供了一种新的策略。位于美国加州的Aetholon Medical公司另辟蹊径，开发了一款名为Hemopurifier的研究性医疗设备。Hemopurifier将细胞膜分离技术和亲和层析(affinity chromatography)技术结合在一起，可特异性地从血液循环系统中捕捉表面具有特定聚糖修饰的纳米颗粒，而病毒以及肿瘤来源的EVs往往正是通过这些聚糖修饰逃逸免疫系统。Hemopurifier在黏附和捕获表面修饰聚糖的EVs和病毒颗粒的同时，将血细胞再次送回到患者体内。该技术获得美国FDA授予的突破性设备(Breakthrough Device)认定。Aethlon公司已经通过实验证明Hemopurifier能够捕捉多种类型肿瘤分泌的EVs，其中包括乳腺癌、卵巢癌和转移性黑色素瘤。迄今为止，Aetholon Medical已使用该技术用于多种癌种、埃博拉、丙型肝炎、HIV和COVID-19等疾病的治疗。基于MSC-EVs的临床治疗试验EVs的研究已经从实验室开始进入临床阶段。Clinical trials网站数据显示，截至文章发表时共有59个注册在案的基于EVs的治疗项目处于临床试验阶段，其中超过60%的项目为MSC-EVs。如表1所示，排名靠前的研究项目包括肺部疾病(11项临床试验)、SARS-CoV-2感染(9项临床试验)、癌症、心脏病和神经系统疾病(均有4项临床试验)。其中，FDA已授权Direct Biologics公司的骨髓MSC-EVs治疗产品ExoFlo再生医学先进疗法，用于治疗COVID-19急性呼吸窘迫综合征(ARDS)(NCT04657458)。它还在对溃疡性结肠炎(NCT05176366)、克罗恩病和肠易激病(NCT05130983) 、实体器官移植排(NCT05215288)和轻/中度COVID-19(NCT05125562) 进行临床试验。Aruna Biomedical公司正在研究神经干细胞来源的外泌体(neuralstem cells derived extracellular vesicles, NC-EVs)，用于治疗卒中以及其他神经系统和神经退行性疾病，候选基因AB126具有穿过血脑屏障的能力和中枢神经系统特异性。临床前数据表明，NC-EVs在改善测试小鼠血栓栓塞性中风模型中的细胞、组织和功能结果方面比MSC-EVs更有效。表1. 外泌体治疗性临床试验（部分）其他应用：食品和化妆品（医美）此外，EVs在食品、医美等领域的应用也被不断发掘和报道。CAS资源库的检索显示，在过去3年中，与EVs在化妆品和食品中的应用相关的文献数量亦呈现急剧增加趋势(图5)。图5. CAS数据库中与化妆品（A）和食品（B）中外泌体应用相关的文献发表趋势MSC-EVs已被证明在皮肤美容中发挥重要作用，如促进伤口愈合、缓解皮肤老化和防止疤痕形成等方面。源自诱导多能干细胞的EVs能够调节MMP-1/3的表达并增强衰老皮肤成纤维细胞中I型胶原蛋白的表达。而来自脂肪干细胞的EVs能够通过PI3K / Akt信号传导途径促进伤口愈合，并增加成纤维细胞中I型和III型胶原蛋白的数量。多酚、维生素、多不饱和脂肪酸等生物活性化合物是常见的提高营养价值的食品补充剂。然而，它们的生物利用度差、水溶性较差和代谢改变可能会降低它们的效果。借由EVs作为载体，可实现其有效递送。展望干细胞EVs在疾病治疗的赛道俨然已成一匹黑马，但是EVs如何与靶细胞通信，以及如何实现组织器官选择性的潜在机制尚不清楚，而这些机制的研究是开发针对外泌体通讯的有效治疗方法和开发工程外泌体衍生的治疗载体的先决条件。此外，该领域尚无统一的分析表征标准、纯化方法、表征技术及数据分析等的差异都会导致难以获得稳定且批间一致性良好的EVs。这些均是横亘在EVs研究以及产业化道路上的问题。在此过程中，EVs的基础研究以及新分析技术的迭代，有望为干细胞EVs疗法带来新的见解和策略，并可能激发下一代递送系统的设计与开发。截至目前，纳米流式检测技术已经进入由中国研究型医院学会细胞外囊泡研究与应用分会围绕SC-EVs制定的两项全国团体标准中，以及由上海市生物医药行业协会依据协会制定的《间充质干细胞外泌体质量控制标准》(T/SBIAORG 001-2023)团体标准中，NanoFCM将紧跟行业发展，在外泌体大规模生产、纯化工艺和表征质控等过程提供完整的解决方案。参考文献Rumiana Tenchov, Qiongqiong Angela Zhou*,et al.Exosomes – Nature’s Lipid Nanoparticles, a Rising Star in Drug Delivery and Diagnostics[J].ACS Nano 2022, 16, 17802&minus 17846Y W,et al. Requirements for human mesenchymal stem cell‐derived small extracellular vesicles[J].Interdisciplinary Medicine, 2023 1:e20220015.中国研究型医院学会.T/CRHA001-2021人间充质干细胞来源的小细胞外囊泡[S].全国团体标准信息平台(ttbz.org.cn)中国研究型医院学会.T/CRHA002-2021人多能干细胞来源的小细胞外囊泡[S].全国团体标准信息平台(ttbz.org.cn)上海市生物医药行业协会.T/SBIAORG001-2023间充质干细胞外泌体质量控制标准[S].上海,上海市生物医药行业协会(sbia.org.cn）部分数据来自于ClinicalTrials网站(ClinicalTrials.gov)

2022年8月，上海科技大学生命科学与技术学院杨扬团队与中国科学院自动化研究所韩华团队合作，在Cell Press细胞出版社期刊Cell Reports上以长文形式发表了题为“Fear memory-associated synaptic and mitochondrial changes revealed by deep learning-based processing of electron microscopy data”的研究论文，该研究通过对恐惧学习小鼠听觉皮层突触的三维电镜重建和大规模比较分析，探究了小鼠听觉皮层中与恐惧记忆相关的神经元突触等亚细胞结构的变化情况，并用模型分析方法揭示了突触连接模式变化引起的信息存储容量的大幅提升。中国科学院自动化研究所刘静助理研究员、上海科技大学生命科学与技术学院漆俊倩博士、中国科学院自动化研究所陈曦研究员和李贞辰博士生为本文的共同第一作者，杨扬研究员、韩华研究员、谢启伟教授为本文的共同通讯作者。大脑中的神经网络由神经元通过复杂的突触连接构成，神经元编码、处理和存储信息从根本上依赖于突触的连接模式以及在此基础之上的协调活动，解析突触的连接模式对理解大脑的结构与功能至关重要。在哺乳类动物大脑中，除了由单个轴突小结（axonal bouton）与单个树突棘（dendritic spine）形成的1-1型连接，即单位点突触连接外，大脑中的突触连接模式还包括由单个轴突小结与多个树突棘形成的1-N型连接，或多个轴突小结与单个树突棘的N-1型连接，统称为多位点突触（multiple-contact synapses，MCS）。此前，已有很多研究通过光学显微镜发现学习记忆可以改变突触的组织结构，由于突触间隙宽度仅有几十纳米（低于一般光学显微镜的衍射极限），因此在光学显微镜下观察突触结构的精细变化非常困难。与此同时，突触三维结构的光学数据获取和分析高度依赖于人工，更是极大限制了突触结构的重建数量和分析规模。为探究学习记忆如何促进突触多位点连接模式的形成及效果，本项研究以经典的听觉条件恐惧学习（auditory fear conditioning）为范式设置了实验组和对照组，基于大规模序列电子显微镜成像技术和深度学习识别模型，实现了电镜图像中多种亚细胞三维结构的自动提取，重构了小鼠听觉皮层135,000个线粒体和160,000个突触。实验组和对照组的大规模对比分析表明，尽管恐惧学习训练没有改变突触的空间密度与空间分布，却特异性地增加了1-N型突触的比例。进一步分析发现，绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干，并且这种多树突1-N型突触在神经元网络中能够起到信号广播的作用。为了进一步分析多树突1-N型突触的信息编码能力，本项研究建立了基于香农信息熵来计算突触信息存储容量（information storage capacity，ISC）的组合数学模型。在无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络两种条件下，分别计算了引入多树突1-N型突触的ISC增量。在静态网络中，引入此类突触只是略微增加了ISC容量，而在动态可塑性网络中，此类突触将信息存储容量显著提高了50%。综上，基于序列电子显微镜成像技术和深度学习计算方法，研究者开发了小鼠听觉皮层亚细胞结构的三维电镜重构算法，自动重建精度可以满足大规模分析的精度需求，有效地节省了人工校验时间消耗，极大提高了分析效率。大规模电镜重构和对比分析结果在亚细胞水平揭示了学习记忆对大脑皮层突触、线粒体的组织结构和连接模式的影响，为类脑计算仿生模型的精确建模提供了结构基础和启发依据。图：（上左）听觉条件恐惧学习的对照组和实验组。（上右）轴突小结与树突棘替换或增加的示意图。（中左）不同突触连接模式的电镜图像及三维重构结果。1-N型突触由单个轴突小结与多个树突棘形成，N-1型突触由多个轴突小结与单个树突棘形成。（中右）不同突触连接模式示意图。绿色：树突；蓝色：轴突。（下左）密集重构揭示绝大多数1-N型突触中的树突棘来自不同树突主干。（下右）无新增突触的静态网络和包含新增突触的可塑性动态网络。该研究获得了国家科技创新2030重大项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、北京市科技计划的经费支持。作者专访Cell Press细胞出版社公众号特别邀请杨扬研究员、刘静博士和韩华研究员代表研究团队接受了专访，请他们为大家进一步详细解读。CellPress：过去也有基于电镜图像重构来探究突触和线粒体的研究报道，有的还完成了更大规模的密集重构。本文的方法和思路与过去的研究有何不同？杨扬研究员：电镜图像的密集重构对运算量的要求很高，工作量极大。而本文所使用的方法可以在不做密集重构的前提下，选择性识别和分割出研究者感兴趣的亚细胞结构，如本文关注的突触、线粒体，也可以推广到其他有特殊结构的细胞器。已有的突触或线粒体的自动重构算法多是像素或体素分割模型，也就是将图像中的像素或体素分类成前景或者背景。本文所使用的region-based卷积神经网络是一种实例分割网络，可端到端的完成目标实例的检测和分割。另外，针对强各向异性的序列电镜数据，本文提出一种2D到3D的重构方法，首先在2D上识别和分割亚细胞结构，随后应用3D连接算法完成3D的重构。这种方式可有效避免直接应用3D卷积神经网络带来的目标尺度在特征空间和图像空间不一致的问题。CellPress：多位点突触是一个新的概念吗？本文对此类突触的研究有何特别之处？杨扬研究员：一个突触前轴突小结与多个突触后树突棘形成的1-N多位点突触，和多个突触前轴突小结与一个突触后树突棘形成的N-1多位点突触，在过去的文献中都有过报道。但限于电镜图像人工识别的效率，过去的工作未能对这种特殊突触进行大规模的定量研究。本文通过基于机器学习的自动识别与重构算法实现了这一突破。此外，连接同一个多位点突触中的多个树突棘是来自同一根树突还是不同树突，代表了两种不同的神经元连接方式：前者仍是1对1的神经元连接，后者则是1个神经元对多个神经元的信息广播。本文通过密集重构，首次对这两类多位点突触进行了区分和定量，并发现后者在大脑皮层中，特别是学习之后占据了绝大多数，提示这种连接可能表征了大脑中突触层面的记忆痕迹。CellPress：人工智能算法在这个研究中发挥着怎样的作用？刘静博士、韩华研究员：近年来，人工智能算法已经深入应用到生命科学领域，加速甚至革新了生物学的研究进程。在连接组（Connectomics）领域，面对海量的高分辨电镜数据，借助人工智能算法绘制神经元的线路图是一个必不可少的环节。在本文中，我们设计了一套深度学习算法工具集，可以自动识别序列电镜图像中神经元、突触以及线粒体并恢复其三维形态。深度学习算法的应用大大提高了识别效率，将人从大量冗余复杂的标注工作中解放出来，加速了研究进程。CellPress：可否用简要的语言解释文中所提及的突触连接静态网络和动态网络，两者最核心的区别是什么？具有何种生物学意义？刘静博士、韩华研究员：突触连接网络是指根据神经元的几何拓扑特征来模拟突触连接模式的一种建模方式。其中，静态模型中仅考虑稳定的突触连接，假设没有新突触的形成或旧突触的消亡，本文使用信息熵定义静态网络的信息存储容量。而动态模型则将突触可塑性引入到网络中，允许新突触的形成，本文使用信息熵的增益表示新突触形成带来的信息存储容量的增加。动态模型通过模拟突触可塑性，与真实的大脑神经网络更为相似。CellPress：您认为该项研究对类脑计算有什么启发吗？刘静博士、韩华研究员：类脑智能（Brain-inspired Intelligence）本身就是通过模仿和借鉴人类神经系统的工作原理以构建新型的计算结构和智能形态。然而，目前人对大脑的生理机制还知之甚少。类脑研究的第一步就是要理解大脑，突触作为神经元连接的桥梁，是大脑中最重要的结构之一。突触的可塑性（synaptic plasticity）被认为与长时程记忆（long-term memory）有关。本文通过恐惧学习实验范式和电镜成像技术，发现了恐惧记忆能促进小鼠听觉皮层中一种特殊的1-N突触连接模式的形成，且这种连接模式大大增强了局部环路的信息编码能力。本研究中发现的这种局部神经环路信息传递模式或许能够作为一种记忆存储模块启发新型的类脑计算模型。作者介绍谢启伟教授谢启伟，北京工业大学现代制造业基地教授研究兴趣、领域：数据挖掘、图像处理和复杂系统智能；应用图像处理、机器学习和深度学习等方法研究基于电镜数据的神经元重建，集中于神经元电镜图像的前处理、超体素分割、图融合后处理等方法的研究，为神经科学提供有力工具，期待从脑的结构中挖掘出智能的本源。韩华研究员韩华，中国科学院自动化所研究员研究兴趣、领域：高通量显微成像技术产生海量影像数据，如何重构数据、分析数据、可视数据等已成为脑科学与类脑研究领域的重大挑战。我们致力于建立我国微观脑图谱的高通量技术体系和自主可控技术平台，持续突破大体块神经组织样品制备、长时程超薄切片连续收集、高通量扫描电镜三维成像、高精度神经结构三维重建等关键技术，开展多个百TB规模的微观脑图谱绘制工程，为构建类脑计算仿真提供生物真实网络和仿生建模依据。杨扬研究员杨扬，上海科技大学生命科学与技术学院助理教授、研究员研究兴趣、领域：以条件恐惧学习和增强式学习为行为范式，使用在体双光子成像、双光子全息光遗传、电镜、电生理等技术，研究与学习记忆相关的神经环路活动性和可塑性，及神经调制系统在其中所起的作用。

4月13日，《自然》杂志刊发干细胞领域重大突破——运用化学小分子实现细胞命运的重编程，即将人成体细胞转变为干细胞。该成果由北京大学生命科学学院、北大-清华生命联合中心邓宏魁研究团队完成，只需在人皮肤细胞的培养液中滴上几种化学小分子制剂，一个月后皮肤细胞就能转变为多潜能干细胞，具有重新发育成所有已知的人体细胞类型的能力。2012年诺贝尔生理和医学奖颁给了“体细胞重编程技术”，当时用于重编程的转录因子是一种基因物质，其重编程效率较低且有致癌风险，而且该技术缺少可控性，成为通往临床的阻碍。为了让干细胞诱导更安全、更有效率，北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁团队十几年来持续开展小分子的寻找工作，通过化学小分子将已经分化的人体细胞逆向转变为干细胞。把不可能变成可能，成功诱导分四步多潜能干细胞，是可以从早期胚胎里面获得的一种干细胞，它具有无限发育的潜能。在生物技术用于干细胞诱导之前，从胎盘、脐带中获得干细胞是较为原始的方法，且获得的干细胞发育能力有限。人们希望随时获得干细胞，必须掌握适宜的制备技术，让已经分化的人类成体细胞“走回头路”回转为干细胞。“人类成体细胞的特性和稳态调控非常复杂，远超过其他试验用物种。”邓宏魁表示，它不太响应化学小分子外源的刺激。犹如面对一位武装到牙齿的将军，想让他放下武器、卸下盔甲，单纯的小孩子几乎是做不到的。因此，业内也普遍认为：人类成体细胞的表观遗传限制是极其严格的，通过化学重编程激发人类成体细胞获得多潜能性几乎无可能。把不可能变成可能，研究团队必须从原创思路出发。“我们受到低等动物再生过程的启发，发现蝾螈等低等动物在受到外界损伤后实现肢体再生，中间多了一步可塑的中间状态。” 邓宏魁告诉科技日报记者，“这启发我们干细胞的形成可能不是一步到位，而是分步进行的。”研发团队转变思路，开始中间态的研究，创造出一种特定的“可塑性中间态”，作为细胞逆分化的“跳板”。沿着这一思路，研究团队进行了大量化学小分子的筛选和组合，最终发现高度分化的人成体细胞在特定的化学小分子组合的作用下，同样可以发生类似低等动物组织再生中的去细胞分化现象，获得具有一定可塑性的中间状态。“我们尝试了20多种不同的策略，也进行了上百万种化学小分子组合的筛选。”邓宏魁回忆，找到6个小分子的组合，完成将人的成体细胞重编成为可塑性强的中间态细胞这一半的转变，就花了整整6年的时间。论文中的示意图显示，从成纤维细胞经两步变化转变为“塑性中间态”细胞，随后干细胞开始次第萌发，最终成果实现人多潜能干细胞的化学小分子诱导。论文截图小分子诱导，更简单而且高可控“有了这项技术，可控、高效地制备人体干细胞就像吃一片阿司匹林一样。” 美国萨尔克研究所教授胡安巴尔蒙蒂用贴切的比喻表明了小分子诱导的极大优势，“没有涉及基因的变化，而是用化学小分子实现，这将大大加快干细胞用于重大疾病的治疗，大大加快其进入临床应用的进程。”与传统的技术体系相比，化学小分子诱导干细胞更加安全和简单、易于标准化、易于调控，而这些都是原有诱导技术难以进入临床应用无法克服的限制。在安全性方面，之前在小鼠试验已经证明，化学诱导干细胞携带的遗传突变显著少于传统方法诱导的干细胞，而且产生的嵌合体小鼠在长达6个月的观察期内不产生肿瘤、全部健康存活。同时，制备干细胞分化出来的胰岛细胞移植入小鼠和非人灵长类动物模型体内，经过长期观察未发现肿瘤。此外，在个体化制备、细胞标准化制备方面，化学小分子诱导均有优势，且操作简单，时空调控性强，作用可逆、合成储存方便，易于标准化生产。据介绍，团队用化学诱导干细胞已进一步培养出人体胰岛细胞，并在非人灵长类动物上实验成功，未来可用于治疗糖尿病。

水牛是一种分布于热带和亚热带气候条件下的一种家畜，可为人类提供奶、役力和牛肉。全世界水牛总数约为15.8亿头，亚洲存养的水牛数占世界的97%。 由于其经济效益和应用价值，繁殖动物学家需要对牛、羊等大型动物进行研究。近年来，转基因经济动物，如转基因牛、乳腺发生器等研究非常热门。但牛不是一种常规实验室的模式生物，所以在细胞转染和基因改造时，可参考的经验不多。 文献表明，脂质体转染法对水牛细胞的转染效率不高，常规的电穿孔仪常带来较高的细胞死亡率、且转染率也不理想。一些新型的电转染仪，虽然能为许多难转染的细胞带来福音，但其转染试剂盒多针对人、鼠等动物开发，没有专用于牛的试剂盒。 NEPA21不需要转染试剂盒，利用优化的程序即可达到高的转染效率，为水牛甚至其它经济动物的转基因研究带来了便利。 2012年4月，华粤行仪器有限公司在广西大学展开水牛胎儿成纤维细胞的转染试用活动，获得了较高的转染效率和细胞存活率。实验者对NEPA21的转染效果给予了较高的评价。 GFP标准质粒转染水牛胎儿成纤维细胞效果图

1月3日，国际学术期刊PNAS发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周斌组和复旦大学附属中山医院王立新教授合作的研究成果“Genetic dissection of intercellular interactions in vivo by membrane-permeable protein”。该研究利用表达膜透过性荧光蛋白的遗传工具小鼠，建立了体内邻近细胞标记技术，并利用该技术揭示了肝脏不同区域中内皮细胞的异质性。细胞之间的相互作用对于多细胞生物体生长发育、稳态维持以及损伤修复等过程至关重要，但是监测体内细胞互作的遗传学技术鲜有报道。当前的遗传学手段基本上是针对特定细胞自身进行操作，无法深入研究细胞之间的互作。因此，建立新型邻近细胞标记技术对了解生物体内细胞间互作及其功能具有重要意义。sLP-mCh是脂溶性标签连接mCherry的融合荧光蛋白(Ombrato et al., Nature 2019)。sLP-mCh在供体细胞中表达后，会从供体细胞中释放出去，并进入邻近细胞，将邻近细胞标记为mCherry+。基于sLP-mCh蛋白的特性，为了实现体内邻近细胞标记，研究人员构建了基因敲入小鼠：R26-sLP-mCh-GFP和R26-sLP-mCh。首先以小鼠肝细胞作为供体细胞，表达sLP-mCh和GFP，检测肝细胞周围的其他类型细胞标记情况。研究人员在R26-sLP-mCh-GFP小鼠体内注射特异靶向肝细胞的病毒AAV2/8-TBG-Cre，当病毒进入肝细胞后，Cre重组酶表达并发生Cre-LoxP重组，移除R26-sLP-mCh-GFP位点中间的终止序列，肝细胞启动表达sLP-mCh和GFP荧光蛋白，成为sLP-mCh的供体细胞。研究人员发现肝细胞为GFP+mCherry+，同时也能检测到GFP–mCherry+的非实质细胞，其中肝脏中80%内皮细胞、76%免疫细胞以及54%成纤维细胞被标记。研究人员将这种由Cre诱导的细胞间蛋白标记技术称作CILP。肝脏的基本单位是肝小叶，肝小叶可以分为三个区域(zone)，各区域的肝细胞具有不同特性以及分子标记。一区的肝细胞围绕着肝脏门静脉，高表达钙粘蛋白E（E-Cad）；三区的肝细胞围绕着肝脏中央静脉，高表达谷氨酰氨合成酶（GS）；肝小叶二区位于一区和三区之间，由E-Cad–GS–的肝细胞构成。肝脏中的毛细血管是一类特化的血管网络，称作肝血窦内皮细胞，肝血窦内皮细胞和肝细胞发生着紧密的相互作用，肝脏不同区域的肝细胞可能会受到内皮细胞不同程度的影响。研究人员然后以Mfsd2a+肝细胞为例阐明肝细胞及其邻近内皮细胞之间的互作。当用他莫昔芬诱导双基因型成体小鼠Mfsd2a-CreER R26-sLP-mCh后，Mfsd2a+肝细胞启动sLP-mCh的表达，成为供体细胞。研究人员发现在门静脉周围出现聚集的mCherry信号，且存在mCherry+CDH5+细胞，表明Mfsd2a+肝细胞作为供体细胞表达sLP-mCh后，周围的内皮细胞也被标记为mCherry+。研究人员发现这部分内皮细胞主要分布在门静脉周围，在肝小叶一区中超过90%的内皮细胞为mCherry+，在二区中大约30%的内皮细胞为mCherry+，在三区中几乎检测不到mCherry+的内皮细胞。从以上可知，研究人员通过CILP技术，并结合Mfsd2a-CreER小鼠，实现了肝小叶内皮细胞的区域性标记，高效地标记了肝门静脉周围内皮细胞。为了进一步分析肝脏中不同区域内皮细胞的差异，研究人员利用FACS将mCherry阳性和阴性内皮细胞分选并进行转录组测序。通过主成分分析显示，这两群内皮细胞分别成群，互相具有较大差异。门静脉周内皮细胞的特征基因Dll4、Lama4、Msr1和Ltbp47在mCherry+内皮细胞中显著上调，中央静脉周内皮细胞特征基因Rspo3、Wnt9b、Cdh13和Thbd7在mCherry–内皮细胞中显著上调。对差异基因进行热图分析显示，与血管新生、调节细胞黏附和生长因子应激相关基因的表达在mCherry+内皮细胞中显著上调，而与胞外基质组成、化学趋化和组织形态发生相关基因的表达在mCherry+内皮细胞中显著下调。综上，研究人员开发了一种体内邻近细胞标记新技术CILP。CILP利用了一种细胞膜透过性的荧光蛋白，当这种荧光蛋白在供体细胞中表达后，可以释放到细胞外，并进入邻近细胞，从而实现对邻近细胞的标记。研究人员利用CILP技术成功标记了小鼠肝脏中肝细胞的邻近细胞，并利用Mfsd2a+肝细胞作为供体细胞，标记并分析了肝脏门静脉周内皮细胞的特征。分子细胞卓越中心博士后张少华为该论文的第一作者，分子细胞卓越中心周斌研究员和复旦大学附属中山医院王立新教授为该论文共同通讯作者。该工作得到了香港中文大学吕爱兰教授和西湖大学何灵娟研究员的大力支持。感谢分子细胞卓越中心动物平台和细胞分析技术平台对本研究的大力支持，感谢中科院、基金委、科技部以及上海市科委等部门的经费支持。图：（A）sLP-mCh荧光蛋白从供体细胞进入受体细胞。（B和C）遗传工具小鼠构建以及实验策略。（D–F）以肝细胞作为供体细胞表达sLP-mCh，肝脏中非实质细胞被标记为mCherry+。（G和H）sLP-mCh被用于在胰腺和心脏中标记邻近细胞。

细胞培养也叫细胞克隆技术，在整个生物工程技术领域，细胞培养都是一个必不可少的过程。目前主要有两种基本的细胞培养体系，一种是细胞在人工基质上单层生长（贴壁培养），另一种是细胞在培养基中自由漂浮生长（悬浮培养）。贴壁培养和悬浮培养的细胞无论在细胞形态和培养条件上有诸多不同。第一来源和形态不同： 悬浮细胞的生长不依赖支持物表面，在培养液中呈悬浮状态生长，细胞大体呈球形或椭球型（见下图）。这类细胞一般为淋巴细胞等血液系统来源的细胞。悬浮细胞 贴壁细胞生长必须有可以贴附的支持物表面，依靠自身分泌的或培养基中提供的黏附因子才能爱表面生长和繁殖。细胞在未贴附于底物之前一般似球体样，当与底物贴附后，细胞将逐渐延伸展形成一定的形态（见下图）。贴壁培养细胞主要包括正常细胞和肿瘤细胞，比如成纤维细胞，骨骼组织（骨及软骨），心肌与平滑肌、肝、肺、肾、乳腺皮肤神经胶质细胞，内分泌细胞，黑色素细胞及各种肿瘤细胞等。 上皮细胞型 成纤维细胞型 贴壁细胞与悬浮细胞在显微镜下的区别贴壁细胞分为两种，上皮细胞型和成纤维细胞型，在显微镜下观察时，贴壁细胞在瓶底伸展并延伸成梭型或不规则的三角形或扇形，而且晃动培养液时，细胞不动。悬浮细胞漂在培养液中，呈圆形，晃动培养液时细胞也随着漂动。 第二培养条件和方式不同： 贴壁细胞一般使用滚屏或T瓶进行培养。如果使用微载体，也可以用微载体培养瓶或生物反应器进行培养。 培养过程中的温度/湿度/CO2的环境条件控制，可由培养箱提供。 滚瓶机 微载体培养瓶 T瓶 悬浮细胞培养，可以使用小型细胞工厂、飞旋瓶、生物反应器进行培养。 细胞工厂和飞旋瓶培养中需要的温度/湿度/CO2的环境条件控制，可由培养箱提供。生物反应器自带条件控制功能。 小型细胞工厂Celline 飞旋瓶生物反应器 WIGGNS培养箱在设计之初就考虑了培养箱内部兼容用电设备。在具有传统培养箱的所有功能之外，WIGGENS CO2培养箱系列，采用了高效的循环系统保证了温度、CO2、湿度的均匀性。内置电源插孔设计，箱体内可以直接使用磁力搅拌器，摇床等用电设备。箱体右侧中部开孔，带硅胶塞，方便培养过程监控及对设备进行验证。箱体底部的导轨设计，可用于大型滚平机的推进和推出操作。加固隔板设计，实现了一机多能，灵活使用的特点。WIGGENS 二氧化碳培养箱

小鼠原代海马神经元细胞的分离培养方法！海马体主要负责记忆和学习，日常生活中的短期记忆都储存在海马体中。神经元是构成神经系统结构和功能的基本单位。神经元具有长突起，由细胞体和细胞突起构成。小鼠海马神经元细胞的组织来源于实验小鼠的正常脑组织，因为海马神经元细胞类似于干细胞属于高分度分化的细胞特性，具有不能传代，不能增殖等特点，所有收到细胞后尽快使用。为了更好的服务于广大科研工作者，百欧博伟生物技术人员特提供了海马神经元细胞分离培养方法，技术因人而异仅供参考：1、试验所需仪器设备及试剂（1）仪器生物安全柜CO2细胞培养箱荧光倒置显微镜高速冷冻离心机电热恒温鼓风干燥箱（2）试剂耗材T25细胞培养瓶血球计数板细胞培养孔板红细胞裂解液神经元完全培养基0.25%胰蛋白酶（含0.02%EDTA）多聚甲醛（PFA）DAPITriton X-100山羊血清NSEGoat anti-Rabbit lgG（H+L）Cross-Adsorbed Secondary antibody，Alexa Fluor 594Fluoromount-G荧光封片剂2、分离培养方法1) 取1-10 d的新生小鼠。用75%的乙醇浸泡，2) 在冰浴的PBS中分离海马，PBS洗涤3次，剪碎，3) 用0.25% Trypsin + 0.1% Ⅰ型胶原酶37℃水浴振荡消化30min，4) 用FBS终止消化，轻轻吹打，5) 过100 μm 滤网，6) 收集滤液，300 g离心5 min，7) 用完全培养基重悬沉淀，铺瓶。3、免疫荧光3.1.实验步骤（1）细胞爬片取3片玻璃片于24孔板中，每孔加入培养基1mL，加入细胞0.02million个/孔。置培养箱2h或过夜。（2）固定细胞爬片后，吸出培养基，用PBS洗1遍，加入4% PFA于4℃固定30min。用PBS洗3×5min/次。也可最后一次不吸出PBS，放4℃过夜。（3）破膜封闭将玻片除去水分，置于培养皿支撑物上，玻璃片封闭液配置：0.5% Trition X-100与PBS 1:1混合，再加10% 血清，取50uL破膜封闭液滴于防水膜上，将玻片上有细胞的一面盖上2h。（4）一抗孵育一抗配制：抗体与PBS 1:100（200）稀释破膜封闭后，取50uL一抗于防水膜上（湿盒中），将玻片（有细胞的一面）盖上置于4℃（最多可放置一周）（5）二抗孵育室温避光孵育二抗（二抗:PBS=1:500）2h后，PBS洗3×5min/次，染DAPI（DAPI:PBS=1:1000）5min，PBS洗3×5min/次。（6）包埋玻片上各滴1滴Fluoromount-G，将有细胞的一面盖上。鉴定细胞为P1代细胞3.2.检测结果（1）细胞免疫荧光鉴定照片阴性100X-DAPINSE100X-DAPI（2）检验基本情况：经免疫荧光鉴定，该细胞纯度达到90%以上。除了上述的细胞分离方法以外，百欧博伟还有很多关于其他细胞的分离方法，想要学习的小伙伴可以来百欧博伟进行现场学习，如果想要其他原代分离培养方法，可打电话或咨询相关技术人员哦。