肿瘤血管内皮细胞

基于免疫检查点抑制剂（ICIs）的免疫治疗正在成为一种革命性的肿瘤治疗方案，仅适用于一小部分癌症患者。ICIs的临床反应主要依赖于肿瘤组织中浸润的效应T淋巴细胞（CTL）识别并杀死肿瘤细胞。然而，肿瘤组织中CTL浸润较为有限，且复杂的瘤内物理屏障严重阻碍CTL的浸润，削弱了ICIs的治疗效果。因此，如何重塑肿瘤内物理屏障以增强CTL的浸润成为提高ICIs介导的免疫治疗迫切需要解决的难题。　　1月29日，中国科学院上海药物所研究员张志文、李亚平，以及沈阳药科大学教授王思玲团队合作完成的最新研究成果，以Bioinspired lipoproteins of furoxans-oxaliplatin remodels physical barriers in tumor to potentiate T-cell infiltration为题，在线发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。该研究提出并证实利用仿生脂蛋白系统高效递送一氧化氮（NO）供体-奥沙利铂前药，通过重塑肿瘤物理屏障促进CTL瘤内浸润、增强ICIs免疫治疗的新策略。 　　对乳腺癌及结肠癌的临床样本检测发现，肿瘤部位广泛存在各种细胞外基质组分但CD8+ T浸润严重缺乏。基于此，科研团队设计合成了一种细胞内还原响应的NO供体-奥沙利铂前药（FO），构建高效靶向瘤内各种基质细胞的仿生脂蛋白系统（S-LFO）。研究显示，S-LFO能够在肿瘤部位高效蓄积、渗透进入肿瘤深部区域，并可到达瘤内肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）和血管内皮细胞（ECs）等基质细胞。S-LFO处理后能够显著促进肿瘤血管正常化、灌注能力和血管密度，降低TAMs和CAFs的比例，清除Collagen、Fibronectin和chondroitin sulfate等主要细胞外基质成分，为促进CTL的瘤内浸润铺平了道路。进一步研究发现，S-LFO能够显著增加肿瘤部位CD3+CD8+ T细胞以及表达IFN-γ、Granzyme B亚型的比例，与对照组相比分别提高2.96、5.02和8.65倍，并显著促进CD8+ T细胞向瘤内4T1-GFP癌细胞区域的浸润和扩散能力，进而在胰腺癌PANC02、乳腺癌4T1和结直肠癌CT26等肿瘤模型中，与aPD-L1合用显著增强了抑制肿瘤生长和延长存活期的疗效。该策略为重塑肿瘤基质屏障提高CTL浸润增强ICIs的免疫治疗效果提供了新方法。　　　　　　　　　　研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和复旦-SIMM联合研究基金等的资助。　　论文链接

● 快讯近日，上海市第十人民医院精神心理科主任、同济大学医学院麻醉与脑功能研究所常务副所长申远教授与美国哈佛大学麻省总院老年麻醉实验室主任谢仲淙教授的合作团队，历经两年的探索研究，证实常用静脉麻醉药丙泊酚(propofol)或使肿瘤侵袭/转移增加。相关论文于2021年7月15日在《先进科学》（Advanced Science，IF：16.08）在线发表。麻醉药物广泛应用于外科手术或相关临床检查，然而长久以来，麻醉药物对患者脑功能和肿瘤复发转移的影响一直存在争议。 对此，上海市第十人民医院精神心理科主任、同济大学医学院麻醉与脑功能研究所常务副所长申远教授与美国哈佛大学麻省总院老年麻醉实验室主任谢仲淙教授的合作团队，通过一系列体内、体外实验，从分子、蛋白、组织等多层面证实，常用静脉麻醉药丙泊酚(propofol)或使肿瘤侵袭/转移增加。 研究人员以结肠癌细胞为主要研究对象，通过对小鼠尾静脉注射结肠癌细胞的同时注射丙泊酚进行建模，模拟临床围术期中丙泊酚与血管内循环肿瘤细胞接触的过程。小鼠实验结果说明，丙泊酚有可能增加结肠癌细胞的侵袭转移潜能，造成肺部远处转移（见图1）。图1｜标准剂量(standard-dose)丙泊酚促进结肠癌细胞在小鼠肺部的转移丙泊酚是一种γ-氨基丁酸 ( γ-Aminobutyricacid，GABA ) A受体（GABAaR）激动剂。那么，丙泊酚促进结直肠癌肺转移的作用是否是通过激动GABAaR实现的呢？ 研究团队紧接着使用另一种GABAaR特异性激动剂Muscimol体外预处理肿瘤细胞后再注射入体内，同样也在小鼠肺部也发现了肿瘤转移灶的增加，初步锁定了GABAaR在其中的作用。 接下来，研究人员采用同样的体外预处理方法观察了更多肿瘤细胞，包括肺癌、子宫内膜癌细胞等，发现相对于对照组，丙泊酚能使更多的肿瘤细胞黏附到血管内皮细胞，并伴随更大的伸展面积和更多的黏着斑形成。 研究人员据此进一步锁定了研发抗癌药物的重要靶标、同时也是介导细胞黏附的重要原癌基因——Src激酶。研究表明，丙泊酚通过激活肿瘤细胞中的 GABA 受体，减少TRIM21 ，从而增加细胞粘附相关的蛋白Src的表达，增强肿瘤细胞与血管内皮细胞的粘附和伸展，从而促进肿瘤在小鼠肺内转移。抑制 Src 则可以减弱丙泊酚促进肿瘤转移的作用。 综上所述，丙泊酚可能通过调节GABAaR/TRIM21/Src信号通路促进肿瘤细胞在肺部的转移（见图2）。图2｜丙泊酚可能通过调节GABAaR/TRIM21/Src信号通路促进肿瘤细胞在肺部的转移这一发现进一步证实了常用静脉麻醉药丙泊酚或致肿瘤侵袭/转移增加，对于麻醉学、肿瘤学和外科学等领域均具有非常重要的临床意义。文献链接：https://doi.org/10.1002/advs.202102079注博鹭腾助力科研实验本研究中活体成像结果由广州博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄

“世界心脏日今天9月29日是世界心脏日(World Heart Day)，是由世界心脏联盟确定，旨在世界范围内宣传有关心脏健康的知识，并让公众认识到生命需要健康的心脏。在全世界范围内，心血管疾病是威胁人类健康的高危病种，其危害无年龄、身份、地域之分。在中国，每年大约有260万人死于心脑血管疾病，死亡人数位列世界第二。《中国心血管健康与疾病报告2021》指出，每5例死亡中就有2例死于心血管病。急性心肌梗死(MI)是一种常见的由突发冠状动脉血栓形成和闭塞引起的心脏急症。急性心肌梗死期间持续的缺血组织损伤导致疤痕形成，进而可能心力衰竭。心肌梗死后形成的新血管可减轻疤痕和心功能恶化。然而心肌梗塞后形成血管生成和功能适应的细胞间的相互作用仍不完全清楚。下面跟随小编来看一下德国汉诺威医学院的研究人员今年发表在《Science》上的“心脏知识”。德国汉诺威医学院Kai C. Wollert研究团队发表题为Meteorin-like promotes heart repair through endothelial KIT receptor tyrosine kinase的研究。通过对急性心肌梗死的小鼠进行生物信息学分泌组分析，发现细胞因子METRNL(Meteorin-like) 在梗死边界区内皮细胞高度表达，促进心肌梗死后的血管生成、组织修复和功能适应。使用化学交联质谱法发现，KIT（受体酪氨酸激酶）是内皮细胞中METRNL细胞表面受体。为了评估METRNL是否与KIT的细胞外结构域结合，通过微量热泳动（MST）技术，检测到KIT-ECD-Fc可结合METRNL和SCF（KIT已知配体），并且亲和力很高（Kd分别是87nM和175nM）,而不与血管内皮生长因子A(VEGFA)结合。Pull Down实验获得相同的结果。图注：MST技术和Pull Down检测KIT的胞外结构域与METRNL，SCF和VEGFA结合随后，作者检测时发现METRNL的治疗会增强心肌梗死区域边缘的毛细血管化，限制瘢痕的形成并对心脏功能具有持续有益的影响。研究结果: 作者定义了一种基于METRNL的髓系细胞和内皮细胞之间的交叉信号，METRNL通过KIT依赖的信号通路介导内皮细胞的血管生成作用促进心肌梗死后组织修复，为急性心肌梗死的治疗提供了新的药物靶点。心脏是人体最重要的器官之一，无论工作或者科研再忙碌，一定要注意休息。马上就要国庆节了，让我们一起为劳苦功高的心脏放个假吧！文献参考：Reboll, Marc R., et al. "Meteorin-like promotes heart repair through endothelial KIT receptor tyrosine kinase." Science 376.6599 (2022): 1343-1347.*文内部分图片来源自百度，侵则删。

近日研究发现，药理学家已经成功地绘制出心肌细胞的表观基因组。他们希望这一发现引起有关先天性心脏病和慢性心力衰竭的新见解。科学家们在《自然通讯》杂志上发表了相关内容。表观基因组是表观遗传机制的总体，表观遗传机制决定细胞中哪些基因是活跃的，哪些基因是不活跃的。内部或环境条件的变化，如营养、压力、或药物，可以留下表观遗传模式。这样的机制在癌症的发展过程中发挥重要作用，但它对心脏病的意义还不太为人所知。中文名称：人粘膜相关上皮趋化因子(MEC/CCL28)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human mucosae associated epithelia chemokine,MEC ELISAkit中文名称：人B细胞活化因子受体(BAFF-R)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human B cell activation factorr from the tumor necrosis factor family 中文名称：人血管内皮细胞生长因子受体3(VEGFR-3/Flt-4)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Vascuoar endothelial cell growth factor 中文名称：人血管内皮细胞生长因子受体1(VEGFR-1/Flt1)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Vascuoar endothelial cell growth factor 中文名称：人血管内皮细胞生长因子D(VEGF-D)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor D,VEGF-D 中文名称：人血管内皮细胞生长因子C(VEGF-C)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor C,VEGF-C 中文名称：人血管内皮细胞生长因子B(VEGF-B)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor B,VEGF-B 中文名称：人血管内皮细胞生长因子(VEGF)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor,VEGF ELISAkit 中文名称：人血管内皮细胞粘附分子1(VCAM-1/CD106)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Vascuolar cell adhesion molecule 1,VCAM-1 中文名称：人可溶性肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(sTRAIL)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human soluble tumor necrosis factor-related apoptosis 中文名称：人肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体4(TRAIL-R4)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human tumor necrosis factor-related apoptosis-中文名称：人肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体3(TRAIL-R3)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human tumor necrosis factor-related apoptosis-中文名称：人肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体1(TRAIL-R1)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human tumor necrosis factor-related apoptosis-中文名称：人肿瘤坏死因子β(TNF-β)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Tumor necrosis factor β,TNF-β ELISAkit 中文名称：人肿瘤坏死因子α(TNF-α)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Tumor necrosis factor α,TNF-α ELISAkit 中文名称：人肿瘤坏死因子可溶性受体Ⅱ(TNFsR-Ⅱ)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Tumor necrosis factor soluble receptor Ⅱ,TNFsR-Ⅱ 中文名称：人肿瘤坏死因子可溶性受体Ⅰ(TNFsR-Ⅰ)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Tumor necrosis factor soluble receptor Ⅰ,TNFsR-Ⅰ中文名称：人转化生长因子β1(TGF-β1)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Transforming Growth factor β1,TGF-β1 ELISAkit 中文名称：人转化生长因子α(TGF-α)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human transforming growth factor α,TGF-α ELISAkit中文名称：人基质细胞衍生因子1β(SDF-1β/CXCL12)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Stromal cell derived factor 1β,SDF-1β 中文名称：人干细胞因子受体(SCFR)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Stem Cell Factor Receptor,SCFR ELISAkit 中文名称：人干细胞因子/肥大细胞生长因子(SCF/MGF)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Stem cell factor/mast cell growth 中文名称：人可溶性CD40配体(sCD40L)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Soluble Cluster of differentiation 40 ligand,sCD40L ELISAkit 中文名称：人可溶性CD30配体(sCD30L)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Soluble Cluster of differentiation 30 ligand,sCD30L ELISAkit 中文名称：人正常T细胞表达和分泌因子(RANTES/CCL5)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human regulated on activation in normal T-cell 中文名称：人P选择素(P-Selectin/CD62P/GMP140)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human P-Selectin/CD62P/GMP140 ELISAkit 中文名称：人血血小板衍生生长因子AB(PDGF-AB)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Platelet-Derived Growth Factor AB,PDGF-AB ELISAkit 中文名称：人神经营养因子4(NT-4)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Neurotrophin 4,NT-4 ELISAkit 中文名称：人的神经生长因子(NGF)ELISA试剂盒价格96t/48t 英文名称：Human Nerve growth factor,NGF ELISAkit 心脏在人出生和发育后起着无可替代的作用。它是胚胎发育形成时的第一个器官，并不断用氧气和营养供应着整个身体所需。心肌细胞的细胞核承担着控制基因表达过程中的中央功能。Ralf Gilsbach博士 和Lutz Hein教授领导的研究小组现在已经开发出一种新颖的方法，他们分离心脏组织中不同类型细胞的心肌细胞的细胞核。科学家们应用下一代DNA测序的方法分离创建高分辨率的DNA甲基化图像的细胞核，该细胞核调整基因活性和所有基因的表观遗传标志一样的最重要的表观遗传机制。这使他们确定在出生过程中打开心脏基因程序的表观遗传开关会引起慢性心脏衰竭。目前研究人员想在微小的组织切片活检中进行表观遗传分析，比如在心导管检查中进行分析

细胞迁移，指的是细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质的浓度梯度后而产生的移动。移动过程中，细胞不断重复着向前方伸出突触/伪足，然后牵拉后方胞体的循环过程。细胞骨架和其结合蛋白，还有细胞间质是这个过程的物质基础，另外还有多种物质会对之进行精密调节。细胞的运动有很多种，有生理性运动，如发育过程中的细胞运动，生殖细胞、干细胞的成熟过程中的位置变化。也有病理性变化，如肿瘤的迁移和侵袭。从癌症的产生到转移，血管供给以及分裂增殖都一直是医学和生物学研究的热点。癌症细胞增殖失控，短时间内可以繁殖出大量后代，这样首先会造成生长空间的局促和养分，如氧气的紧张。这样恶性肿瘤内会形成一片坏死区，正如上面在组织损伤里面提到的，机体会尝试“修复”这些损伤。坏死组织会释放出一系列促血管生成因子，如血管内皮生长因子以及各种免疫细胞，如巨噬细胞。巨噬细胞也会释放大量促血管生成细胞因子和生长因子。因此肿瘤的研究伴随着复杂的细胞运动，如肿瘤细胞沿着循环系统的运动，血管内皮细胞和免疫细胞进入肿瘤实体的运动。划痕法是经典的细胞行为学检测方法。在平铺的细胞单层上划出一条痕迹，然后清洗更换培养液后，细胞会从原有位置向划痕处迁移。统计划痕宽度和面积的变化就可以监控细胞迁移的速度和细胞迁移的能力。以前在做划痕实验的时候受到诸多限制：首先微孔板的孔不能太小，孔越小，枪头越难伸进去；其次划出的痕迹边缘歪斜，无法形成一条直线；孔与孔之间的划痕宽度也不均一。这给划痕这个时间梯度的实验带来了很大的困扰。在多次的拍照过程中，由于划痕宽度的差异性对于划痕拍照位置的复位要求甚高。然而随着细胞迁移的发生，细胞的原位的形态和分布也发生的动态变化。所以复位划痕的拍照位置成为就成为了一个力气活：既然无法准确找到，那就全部拍下；既然每个位置宽度不一，那就全部统计。借助MuviCyte™ 长时间活细胞成像系统的划痕套装。轻轻一划，解决全部困扰。借助Scratcher整齐的96针，可以在96孔微孔板底面整齐的划出宽度均一的划痕。借助MuviCyte™ 长时间活细胞成像系统可以盯住一个视野不停的拍。然后生成无抖动的视频。借助专业的划痕分析软件，对划痕宽度、面积、愈合速度进行分析，可以获取的参数包括：划痕面积划痕的覆盖度划痕的宽度划痕的愈合速度相对划痕密度对于原始细胞区域、原始划痕区域、划痕分界线、迁移后细胞的区域进行精准的划分，保证分析结果的精确。轻松的完成整个实验，再也不用熬夜拍划痕了。MuviCyte™ 已于2020年1月1日全新上线，借助它的多荧光通道和多种物镜选择，可以完成多种复杂的复杂细胞模型的拍摄和观察，在肿瘤免疫、干细胞等多个领域都有重要的应用。扫描下方二维码或点击下载链接，即可下载珀金埃尔默MuviCyte™ 活细胞成像系统相关资料。下载链接: http://hyw3rjq7ezkfsnvu.mikecrm.com/naj9QZD

高级别浆液性卵巢癌(HGSOC)是最常见的卵巢癌病理亚型，75%以上的患者首诊时已是晚期，常伴有广泛的网膜转移和腹水产生。此外，免疫检查点阻断等免疫治疗手段仅在10%左右的卵巢癌病人中起效。研究表明，卵巢癌腹水中的成纤维细胞亚群可以通过激活肿瘤细胞中的JAK/STAT通路以影响患者的预后及其对免疫治疗的响应。然而，卵巢癌腹水环境中的其它细胞类群对其肿瘤微环境的影响方式和途径仍不明确。7月24日，北大张泽民教授课题组与上交大附属新华医院汪希鹏课题组、上海免疫学研究所李子逸博士以“Single-cell analyses implicate ascites in remodeling the ecosystems of primary and metastatic tumors in ovarian cancer”为题在Nature Cancer杂志联合发表了研究论文，揭示了卵巢癌腹水对肿瘤原发和转移病灶微环境的重塑作用。研究人员对5个肿瘤相关部位，包括原发性卵巢肿瘤（Pri.OT）、网膜转移瘤（Met.Ome）、腹水、盆腔淋巴结（PLN）和外周血（PB），进行了单细胞转录组测序和T细胞受体(TCR)测序，共将223,363个高质量单细胞编入五个主要细胞谱系，并通过规范标记表达进行注释，从而描画出了 OC TME 的综合图谱。B细胞和CD4 T细胞在PLN中占主导地位；而淋巴细胞和单核细胞构成了PB样本的主要细胞成分；在Pri.OT和Met.Ome中鉴定出了五种主要细胞系，而且大多数细胞类型的富集模式在这两个部位之间没有明显差异，这表明原发性和转移性肿瘤细胞的发展都需要类似复杂的TME。腹水经常出现在晚期卵巢癌患者中，与化疗反应有关，腹水中含有大量免疫细胞和基质细胞，其中，CD8 T 细胞、巨噬细胞和树突状细胞（DCs）是腹水的主要成分，表明腹水中存在炎性微环境。5个部位的单细胞测序描画了晚期卵巢癌图谱与非恶性细胞不同，由推断拷贝数变异（inferCNV）定义的肿瘤细胞表现出很强的患者间异质性。值得注意的是，所有腹水样本中都发现了肿瘤细胞，平均比例为 2.7%（53499 个样本中的 1444 个），这与 OC 肿瘤细胞更倾向于 "播种"到腹腔而不是通过血管扩散的观点一致，凸显了腹水与 OC腹腔内扩散之间的紧密联系。此外，推断CNV分析表明，在Met.Ome中发现的肿瘤细胞亚克隆也可在Pri.OT中检测到，表明这些亚克隆是腹膜转移的致瘤群体。通过对单细胞转录组和 T 细胞受体（TCR）的系谱追踪和轨迹推断，研究人员鉴定了多个具有不同分布模式的T细胞群，并揭示了OC中T细胞从腹水到肿瘤组织的潜在动态特征。他们发现腹水富集的记忆T细胞（CD8 GZMK T++EM和 CD4 T+CM）可能是TIL的潜在重要补充库，包括CD8 T+EX和 CD4 T+H1样细胞，特别是对于Met.Ome。这些结果暗示了腹水在T细胞浸润期间塑造OC的TME的潜在作用。此外，作者描述了腹水和肿瘤组织中巨噬细胞的功能状态和本体，肿瘤富集的巨噬细胞偏向于单核细胞来源的本体，而腹水中的巨噬细胞更多来源于组织驻留巨噬细胞（RTM）。HGSOC 中肿瘤富集巨噬细胞和腹水富集巨噬细胞的两种不同功能状态此外，研究人员还鉴定了恶性腹水中的 MAIT细胞和树突状细胞，以及原发性肿瘤中的两个内皮亚群，通过比较不同化疗响应情况的患者治疗前样本中细胞亚群的分布情况，发现肿瘤原位灶中VCAM+内皮细胞占比较高的HGSOC患者对化疗敏感，而IL13RA1+内皮细胞的占比高则提示患者对化疗耐药，这可能是治疗效果的一个重要评价指标。总之，该研究提供了女性恶性腹水生态系统的全貌，为其与肿瘤组织的联系提供了有价值的见解，并为OC疗效评估和治疗耐药性的潜在标志物的开发提供了重要参考。卵巢癌（OC）是一种异质性疾病，由具有不同组织学亚型、分子生物学和微环境特征的恶性肿瘤组成，是致死率最高的妇科恶性肿瘤，占女性癌症死亡人数的 5%。在所有 OC 类型中，高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）是最常见的组织学亚型，占 OC 患者的 70%以上。一旦确诊，超过 75% 的 HGSOC 患者病情已到晚期，并伴有广泛转移和腹水。据报道，由于网膜的脂肪结构和腹膜循环，OC 患者通常会向网膜转移。虽然化疗加贝伐单抗的治疗可延长患者的 5 年生存期，但总体疗效仍然有限。此外，免疫检查点抑制剂等免疫疗法在临床试验中的客观反应率仅为 10%，而由于肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）的比例和质量不同，OC 亚型往往对免疫疗法表现出不同的反应。因此，描述 OC 的肿瘤微环境（TME）特征至关重要，因为肿瘤微环境中的多种细胞成分在疾病进展和治疗反应中发挥着重要作用。

【研究背景】血管生成是指从现有血管中内皮细胞生长而生成新的血管，一旦血管开始生成，被称为细胞的特殊内皮细胞就会开始发芽过程。由此，血管芽内皮细胞的长出标志着血管生成的开始，这一过程在生理学和病理生理学过程中至关重要。然而，细胞外基质（ECM）的机械特性如何调节细胞的形成在一定程度上被忽视了。细胞的特性是血管生成和组织工程的关键，它可以定向迁移到无血管区域，对终形成的血管形态起决定作用。迄今为止，各种生化信号分子因素如 MST1-FOXO1等多见报道，然而功能血管的建立需要生化和生物力学信号线索的结合，后者取决于组织工程和再生医学中使用的生物材料的特性。近期，北京大学口腔医学院的郭亚茹博士以作者在Bioactive Materials发表了题为：Matrix stiffness modulates tip cell formation through the p-PXN-Rac1-YAP signaling axis的研究文章。文章报道了基质硬度通过p-PXN-Rac1-YAP信号轴调节细胞形成，这项工作不仅有助于在组织工程和再生医学中寻找佳材料，也为肿瘤治疗和病理性血管再生提供了新的治疗策略。在生物材料设计和治疗一些病理情况方面具有特殊意义。邓旭亮教授为本文通讯作者。【研究概述】在这项研究中，作者研究了基质硬度对细胞形成的影响，并探索了基础机制。在肝癌细胞的外层发现CD31表达更高，组织硬度也更高。基质的硬度增加可以显著增加血管的生成和细胞富集基因的表达。硬度较大的基质增加了FAK和p-PXN的局灶黏附，提高了活性Rac1的水平，进而导致细胞骨架组织和细胞刚度增加。随后，YAP作为下游的力效应因子被激活并易位入核，上调靶基因的表达，终促进细胞的形成。p-PXN还可以减少细胞间的连接，从而促进细胞的形成。由此表明：基质硬度可通过p-PXN-Rac1-YAP信号轴调节细胞的形成。 【研究结果】硬度的增加还可以促进血管的生成（图1D），从三维（3D）EC球体（图1E）的芽入侵距离增加可证明这一点。与GM60和GM30凝胶（图1F）相比，硬凝胶（GM90）中球体的芽数量增加了2倍。qPCR分析表明，细胞富集基因，包括CD34、VEGFR2、DLL4、CXCR4、EFNB2和IGF2，在GM90基质（图1G）中显著上升。同时，更硬的凝胶中芽的宽度更厚，矩阵中含有更多和长的纤维状体（图1H和I）。由此数据表明，基质硬度增加可以促进血管生成和细胞的形成。图1. 基质硬度增强血管生成和细胞在体外和体内的形成。 在EC球形发芽模型中，从球体中产生的外层细胞和以下细胞分别被定义为细胞和茎细胞。未爬出球体的细胞被定义为密集细胞（图2A）。通过原子力显微镜（AFM），我们检测到每个细胞的16个位置，并制作了典型的力学热图（图2B）。细胞的刚度在数量上是茎细胞的两倍，是咽细胞的四倍（图2C）。此外，免疫荧光染色表明，细胞显示长应力纤维的增强组装，而在茎和密集细胞作用捆绑是相对较短的，并限制在细胞外围（图2D）。研究人员发现细胞中的YAT显示出明显的核定位，而YAT在咽细胞（图2D和E）中成为细胞质。通过免疫荧光、多功能单细胞显微操作系统FluidFM技术和原子力显微镜AFM，发现细胞扩散区域增加（图3A），粘附力（图3B和C）和细胞硬度（图3D），这表明 EC-ECM 连接增加，并通过 ECM 硬化提升细胞机械特性。另外，VP（YEP抑制剂）治疗显著降低了EC球体的延伸次数和芽入侵距离（图2F和G）。细胞富集基因也被VP（图2H）抑制。因此，可以推断基质硬度调节了ECs的细胞机械感知和机械传输，促进了YAC活化，终增强了细胞的形成。图2. 细胞、茎细胞和密集细胞的机械特性差异。图3. FluidFM粘附力检测过程示意图。 在确定了血管生成和细胞形成中EC亚型之间的机械差异后，作者探讨了ECM刚度通过PXN磷化调节细胞的形成，验证了 p-PXN 在硬 ECM 诱导细胞规范中的参与程度，进而推断，通过基质硬化强加的细胞形成需要PXN磷酸化。随后，作者验证了p-PXN-Rac1-YAP激活在ECM僵硬诱导细胞形成和血管生成体内的作用，研究人员通过在裸鼠体内皮下注射 HepG2 细胞创建肿瘤模型，并从 8 天起每天使用 VP 治疗一次（图4F）。4周后，在肿瘤胶囊（图4G）上发现发芽较少的血管，CD31、CD34和VEGF强度（图4H，图4I ）。VP治疗减少肿瘤体积（图4J）。这些数据表明p-PXN-Rac1-YAP信号轴与ECM硬化促进的细胞形成和血管生成有很大关系。图4. p-PXN-Rac1 通过激活 YAP 促进细胞的形成和血管生成。 图5. 发芽血管生成受ECM硬度影响的潜在机制的示意图。 综上，基质的硬度增加可以显著增加血管的生长、发芽和细胞富集基因的表达。硬度较大的基质增加了FAK和p-PXN在局灶黏附，提高了活性Rac1的水平，进而导致细胞骨架组织和细胞刚度增加。随后，YAP作为下游的力效应因子被激活并易位入核，上调靶基因的表达，终促进细胞的形成。 【研究意义】本研究加深了我们对细胞形成和血管生成机理的理解，有助于优化组织工程和再生医学的生物材料设计，为一些病理情况提供新的治疗策略。无论是组织工程还是血管再生，都应考虑机械特性，如针对细胞形成的刚度，以设计佳功能生物材料。此外，ECM可以在许多病理状态下变硬，如癌症的发展过程，随着变硬癌周围细胞数量的增加，迫切需要靶向p-PXN、Rac1或YAP的药物来有效防止肿瘤的生长和转移。 【研究利器】——FluidFM技术在生物活性材料领域的创新应用本实验研究人员采用了多功能单细胞显微操作系统——FluidFM技术，实现了单个细胞的分离，单个细胞粘附力的测量。瑞士Cytosurge公司多功能单细胞显微操作系统——FluidFM，是集原子力系统、微流控系统、细胞培养系统为一体的单细胞操作系统。主要功能包括单细胞注射、单细胞提取、单细胞分离、单细胞粘附力的测定、生物3D打印等。实验中FluidFM探针以3 μm/s靠近细胞，设定力为100 nN。当探针连接到到达设定点的细胞时，在探针中施加-650 mbar 的力，并保持5 s，以确保细胞被探针完全抓取。然后，在保持-650 mbar的压力，以1 μm/s的速度将探针抬高至100 μm的高度，从而将细胞从基板上完全分离。FluidFM系统完全记录了每个单细胞的Z轴高度和力距离曲线，并分析其粘附强度。每个条件下至少测量并获得20个力距离曲线。所有细胞粘附测量实验过程都是在 37 °C在5% CO2细胞培养环境下进行。图6. FluidFM进行单细胞分离示意图。 图7. FluidFM进行单细胞力谱测定示意图。 【文末小视频】 本研究实际DEMO视频【联系方式】为了更好的服务客户，Quantum Design中国子公司也为大家提供样品测试、样机体验机会，还在等什么？赶快联系我们吧！ 电话：010-85120277/78 邮箱：info@qd-china.com，期待与您的合作！【参考文献】[1] Y. Guo, F. Mei, Y. Huang, S. Ma, Y. Wei, X. Zhang, M. Xu, Y. He, B.C. Heng, L. Chen & X. Deng. Matrix stiffness modulates tip cell formation through the p-PXN-Rac1-YAP signaling axis. (2021) Bioactive Materials.

[报告简介]单细胞粘附力作为生物机械学分支的重要组成部分，是细胞与外周相互作用的直观体现，能够有效的反映出细胞与基质或细胞之间相互作用能力。细胞与基质之间的作用力十分微小，一般都在nN别，过去通常使用原子力显微镜才能够进行测量。但是原子力显微镜方案往往具有通量低，操作繁琐等问题，使得单细胞力谱的研究非常繁琐。基于此，Cytosurge推出的全新多功能单细胞显微操作FluidFM技术给细胞力谱测量带来了新的希望。该技术结合了的原子力显微镜探测技术与微流体控制系统，能够直接通过使用中空的原子力探针将细胞通过负压抓取在探针表面，并不需要激活细胞的任何通路信号，为粘附力的测量带来了大的优势。一方面，这种方法能够提供远比蛋白结合牢固的多的粘附力，能够将细胞牢固的固定在探针上并且无需包被探针。另一方面，由于没有生物化学处理，这种方法不会改变任何细胞表面的通路，从而能够得到接近细胞原生的数据。该系统具备高度自动化，能够快速，全自动的完成力学的测定，让单细胞力谱研究变得十分容易。本报告将介绍FluidFM单细胞显微操作技术的原理和发展，并结合多篇发表在期刊Nature、Cell、Bioactive Materials等上的近科研成果，深入阐述这种技术在单细胞力谱测量方面的新进展。[直播入口]请扫描下方二维码进入FluidFM单细胞显微操作技术群，届时会在微信群中实时更新直播入口，无需注册！扫码进群，即刻获取直播链接，无需注册！[报告时间]05月25日 下午15:00-16:00 [主讲人介绍]Tamás Gerecsei 亚太区席应用科学家，高FluidFM解决方案工程师，Cytosurge AGTamás是一位生物物理学家，毕业于Etvs Loránd（ELTE罗兰大学）。 在与FluidFM在学术环境中合作多年后，他加入了Cytosurge公司，成为了一名训练有素的微纳米系统工程师。在Cytosurge AG，Tamás不断推动并拓展FluidFM技术的应用边界，并使FluidFM技术应用于各地研究人员的课题中。您可以经常发现他在各种专业的学术会议上传播关于Cytosurge和FluidFM技术的信息。 郭亚茹 北京大学口腔医院，口腔医学中心，获中国博士后科学基金，并入选北京大学医学部 2021年博雅博士后项目，在Advanced functional materials、Bioactive Materials、Journal of dental research等杂志上以作者或共同作者的身份发表5篇。 2021年，在Bioactive Materials发表了题为：Matrix stiffness modulates tip cell formation through the p-PXN-Rac1-YAP signaling axis的研究文章，报道了基质硬度通过p-PXN-Rac1-YAP信号轴调节细胞形成，这项工作不仅有助于在组织工程和再生医学中寻找佳材料，也为肿瘤治疗和病理性血管再生提供了新的治疗策略。在生物材料设计和治疗一些病理情况方面具有特殊意义。本实验研究人员采用了多功能单细胞显微操作系统——FluidFM技术，实现了单个细胞的分离，单个细胞粘附力的测量。 [原理&应用简介]FluidFM技术如何测定细胞粘附力？众所周知，细胞在基质上进行单层培养时，吸附在基质表面时主要会产生两种不同类型的力，一种是细胞与基质之间的粘附力，另一种是细胞与细胞之间的粘附力。因此对于细胞粘附力来说，单个细胞的粘附力就是细胞与基质之间的作用力。而单层细胞的细胞粘附力则是细胞之间相互作用力和细胞基质与细胞之间作用力之和。如下图所示：因此只要同时测定单个细胞粘附力即可得到细胞与基质之间的相互作用力，而细胞间的相互作用力则可以通过同时测量单层细胞的细胞粘附力和单个细胞的粘附力做差得到，如下公式所示：Force cell-cell ≌ Force Monolayer – Force Indiv.cellFluidFM测量力学步骤与一般的原子力显微镜十分类似，但是操作却远比原子力显微镜简单，这得益于FluidFM有的中空探针。这种探针无需像普通原子力探针一样对探针进行修饰或者将细胞提前粘连在探针上，可以直接在液体中原位抓取细胞，完成粘附力测定，并且在测量后探针仍然可以继续进行测试，并且无需对探针进行更换或再修饰。FluidFM技术测量单细胞力谱的基本流程。仅需操作鼠标系统即可自动完成对细胞的抓取和粘附力的测量。此外FluidFM系统会自动记录探针运动轨迹和力学曲线，如上图中所示当探针开始靠近细胞后，探针表面开始出现压力变化，当系统达到设定力学值后系统会自动停止下降并开始施加负压抓住细胞。随着探针开始上升，细胞给予探针的拉力随之增高，并逐渐达到临界，随后细胞脱离基质，探针受力趋近于零，而这一过程中探针受力的大值即为细胞粘附力。FluidFM技术测量HeLa细胞核CHO细胞的粘附力。能够高通量测量单细胞粘附力谱FluidFM测量粘附力十分智能化，仅需5分钟即可完成单个细胞的粘附力测定，一天可完成上百个细胞的测量，能够大幅度提升单细胞力谱测量的通量，让单细胞力谱研究变得简单、快速、高通量。 应用举例一：FluidFM技术测定衰老内皮细胞的力谱内皮细胞衰老导致细胞表型的改变与心血管疾病有着密切关系。随着细胞的衰老，细胞的粘附力等机械属性会有很大改变，因此对于细胞粘附力的研究将有助于理解细胞衰老的变化。Nafsika Chala等人利用FluidFM技术对血管内皮细胞与基底之间的粘附力进行研究发现，衰老的细胞与正常细胞存在着nN别粘附力差异。如下图所示：FluidFM技术用于衰老与正常细胞的单细胞粘附力测定。对比衰老小、大和正常细胞的细胞尺寸（a）、细胞粘附力（b）和细胞周长（c）及单细胞粘附力/面积（e）和单细胞粘附力/周长（f）的变化。研究者认为，衰老内皮细胞的粘附力增加是与细胞的粘着斑增加有关，表明衰老细胞能够加强与基质的相互作用从而防止内皮剥脱，但是受制于血流的影响这种能力受到了很大限制。 应用举例二：FluidFM揭示应力依赖性酵母交配中的分子相互作用性凝集素是芽殖酵母酿酒酵母介导细胞聚集交配的关键蛋白。交配细胞表达的互补凝集素类“a”型和“α”型的结合是促进细胞的凝集和融合的关键。Marion Mathelié-Guinlet等通过测量“a”型和“α”型结合的单个特定键的强度（~100 pN），发现延长细胞间的接触能够大地增加了交配细胞间的粘附力，而这种增强可能是由于凝集素的表达。FluidFM技术用于酵母属间交配过程单细胞力谱测量。MATa与MATα相互作用的示意图（a）和Fluid测量细胞间相互作用示意图（b）及测量结果（c）；用DTT和DEPC药物刺激研究二硫键和His273对粘附的影响（d）、其示机制意图（e）和无粘附、DTT和DEPC粘附发生的概率（f）；以及物理应力增强MATa和MATα细胞之间的粘合力（g）、发生频率（h）及破裂长度（i）。此外，研究组发现凝集素二硫键在粘附过程中起到了关键作用，而这一作用主要来自于α-凝集素的组氨酸残基His273。更为有趣的是，作者发现机械张力增强了相互作用的强度，这可能是由于激诱导凝集素构象从弱结合折叠状态转换成强绑定伸展状态导致。这项研究很好地展现了一种理解控制酵母性别的复杂机制的可能方法。 总结 细胞粘附力测定在细胞生命科学研究中起着至关重要的作用，然而传统手段中有着各种各样的局限性，主要原因是缺乏一种能够有效抓取细胞并进行力学测定的手段。现如今FluidFM技术在细胞粘附力测定中的使用，使得研究者们有了一种能够有效、低损的方式抓取细胞，配合原子力显微镜的测量的特性，真正意义上做到、无损、快速的测量单细胞粘附力，帮助研究者寻找细胞粘附力与细胞生命发展、肿瘤细胞转移之间的关系。

（一）文献解析英国利兹大学医学和健康学院，利兹心血管和代谢医学研究所开发了一种新的动态多细胞共培养系统，用于研究脑疾病中的个体血脑屏障细胞类型和细胞毒性测试。作者详细讨论了血脑屏障（BBB）多细胞共培养系统的开发和优化过程，以及其在研究BBB功能障碍和神经退行性疾病中的潜在应用。1. 研究背景：血脑屏障（BBB）在中枢神经系统（CNS）的生理和病理过程中扮演关键角色。BBB功能障碍与许多神经退行性疾病，包括阿尔茨海默病（AD），有关联。1. BBB的组成：BBB由毛细血管内皮细胞、包围内皮的周细胞以及向其延伸的星形胶质细胞组成。1. 研究目的：开发一种体外多细胞共培养模型，用于研究BBB中各个细胞类型在神经毒性中的具体作用，特别是在没有形成屏障的情况下评估每种细胞类型对整体反应的贡献。1. 实验仪器设备：研究者使用了英国Kirkstall Quasi Vivo培养系统，并成功开发了一种体外多细胞共培养模型，该系统允许在流动条件下培养不同类型的细胞，同时共享相同的培养基。1. 实验设计：研究者优化了人类大脑内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞的培养条件，包括改进的培养基、适当的支架系统和最佳流速。1. 细胞表型鉴定：通过免疫细胞化学方法确认了人类星形胶质细胞、周细胞和内皮细胞的表型。1. 多细胞共培养系统：研究者建立了一个多细胞共培养系统，通过不同组合的细胞培养来确定共培养的重要性以及改进的培养基和流动对细胞活性的影响。1. Aβ25-35的影响：作为概念验证，研究者探索了Aβ25-35（AD的一个标志物）对BBB各个细胞类型的影响。1. 实验结果：发现Aβ25-35对周细胞有负面影响，降低了其活性，而对内皮细胞和星形胶质细胞在早期毒性阶段没有显著影响。1. 结论：这种多细胞共培养系统可以成为未来研究CNS疾病中特定BBB细胞类型角色以及细胞毒性测试的有价值的工具。（二）成功开展多细胞共培养实验的心得1. 选择合适的细胞类型：基于研究目的，选择具有高度特异性和代表性的细胞类型。1. 优化培养基：开发或选择适合所有共培养细胞类型的培养基，可能需要结合不同细胞类型的条件培养基。1. 控制培养条件：使用恒温培养箱和CO2控制系统来维持最佳的生长环境。1. 优化接种技术：使用适当的技术（如滴涂或悬浮接种）来确保细胞均匀分布。1. 定期更换培养基：定期更换新鲜培养基，以提供必要的营养并去除代谢废物。1. 使用支架材料：选择合适的支架材料来支持细胞附着和生长。1. 动态培养系统：使用如英国Kirkstall Quasi Vivo System这样的动态培养系统来模拟体内流动条件。1. 监测细胞间通讯：使用分子标记和示踪技术来评估细胞间的相互作用和信号传递。1. 标准化实验操作：确保所有实验步骤的一致性，包括细胞培养、操作和数据处理。1. 使用先进的成像和分析技术：利用共聚焦显微镜、流式细胞仪等技术来收集数据，并使用专业的软件进行分析。通过上述解决方案，研究者可以克服多细胞共培养实验中的技术挑战，从而更有效地模拟和研究复杂的生物学过程。参考文献：Patricia Miranda-Azpiazu, Stavros Panagiotou, Gin Jose & Sikha Saha. A novel dynamic multicellular co-culture system for studying individual blood-brain barrier cell types in brain diseases and cytotoxicity testing附： Kirkstall Quasi Vivo® 仿生动态多细胞共培养系统——产品介绍01仪器设备的功能用途 又称为微流体“芯片上器官”系统，具有相互连接的细胞培养单元，为类器官生长提供更具生理相关性的体内微环境。通过提供一种近生理的体外模型，模拟细胞微环境，具有更完整的结构和功能，解决动物与人类之间的种属差异，且可在体外模拟多种器官特异性疾病状态，反映药物在体内的动态变化规律和人体器官对药物刺激的真实响应，捕捉复杂的生理学反应，并满足高通量的要求。它是一个多室流动系统，为类器官培养提供了一个紧凑、易于使用的解决方案，包括2D、3D、屏障，或多器官。在疾病模型，药物筛选和毒性测试，再生医学和组织工程，发育生物学研究，感染与免疫研究，个性化医学，癌症研究等领域被广泛应用。兼容多种细胞来源，包括原代细胞、诱导多能干细胞（iPSC）、类器官和细胞系等，也可以引入健康细胞、患病细胞、肿瘤细胞。02性能特点Quasi Vivo® 作为一种先进的类器官芯片培养系统，专门设计用于解决学术和工业研究人员在开展体外和体内研究时遇到的主要问题，具有下列性能优势：1.功能延展性强可选择气液界面、液液界面、支架和流动方案的多样化培养方式；允许独立、可控的空气、气体或液体层流流向顶端和基底外侧；满足多器官/多细胞共培养，细胞间的信号传递等实验要求。加速类器官细胞分化和成熟，提高细胞活力，适合长期培养。2.成像友好配备了光学窗口在顶部或底部表面，便于理想的实时高分辨率成像。3.易于获取样本直接收集样本和获取组织或液体样本。4.模拟生物力学和浓度梯度 严格控制多个变量，可以模拟生理特征，如血液循环，组织间液流动态等，为细胞提供生物力学信号；可以实现免疫细胞共培养以及血管化等复杂疾病模型构建；用于研究多种生理过程，如细胞迁移、分化、免疫反应以及癌症的转移等。5.便携和易于操作紧凑型模块化腔室结构，具有更高人体生理相关性；占地面积小，节省空间，可兼容标准实验室的孵化器。03品牌制造商简介Kirkstall Ltd.成立于2006年，是Braveheart Investment Group plc 的子公司，总部位于英国约克。Kirkstall开发了一种创新的微生理系统的器官芯片模型Quasi Vivo® 。作为器官芯片技术的领导者，Kirkstall已经建立了牛津大学生物医学工程研究所等著名的大学实验室的庞大用户群，产品在全球范围内享有盛誉。北京基尔比生物科技有限公司是Kirkstall ltd.授权在中国的唯一和独家总代理商，全面负责Kirkstall公司旗下所有产品在中国的销售，市场推广和技术支持等事宜。

血管生成血管生成，即从已存在的血管中生成新血管。此通路是通过人体中存在的诸多互补和复杂的信号途径调节的。正常情况下，血管生成的相关诱导剂和抑制剂之间保持平衡状态。但对于创伤、缺氧或炎症继发等微环境破坏的条件下，此通路能做出迅速的应答。在各种慢性病理和肿瘤的情况下，血管生成的平衡状态被打破，导致异常的血管生成或新生血管。血管生成信号通路转导过程血管生成的激活导致促血管生成生长因子（vegf、pdgf、fgf和tgf等）的释放，这些因子将其受体结合到已有血管内的内皮细胞上，从而诱导pi3k/akt、erk1/2、smad和notch等多种途径的信号转导，引起内皮细胞增殖和迁移。内皮细胞利用基质金属蛋白酶和整合素来消化细胞外基质，迁移到新的区域，在那里它们延长并形成管子，产生新的血管。在肿瘤血管生成过程中，癌细胞刺激新血管的形成，为肿瘤输送氧气和营养。随着肿瘤的生长，位于肿瘤中心的细胞缺氧，使得转录因子hif-1α（缺氧诱导因子-1）稳定表达。该转录因子与hif-1β结合上调几种促血管生成基因的表达。此外，生长因子信号还刺激hif-1活性，以维持生长细胞的氧稳态。血管生成信号通路图 产品列表 *flt项目号产品名称规格cas包装细胞靶点ic50kis129593sorafenib tosylate≥99%475207-59-150mg,100mg,250mg,1g,5g无细胞raf-16 nmb-raf22 nmvegfr-290 nmvegfr-320 nmpdgfr-β57 nmflt-359 nmc-kit68 nmt127762tozasertib≥98%639089-54-625mg,100mgflt330 nms125267sp600125≥98%129-56-625mg,100mg,500mg,1g,5g无细胞jnk140 nmjnk240 nmjnk390 nmf127011foretinib (gsk1363089)≥98%849217-64-75mg,25mg,100mg无细胞met0.4 nmkdr0.9 nmq127558quizartinib (ac220)≥99%950769-58-15mg,10mg,50mg,500mgmv4-11flt3(itd)1.1 nm/4.2 nm rs4 11flt3(wt)1.1 nm/4.2 nmd126778dovitinib (tki-258, chir-258)≥99%405169-16-610mg,50mg,250mg无细胞flt31 nmc-kit2 nmt126330fedratinib (sar302503, tg101348)≥98%936091-26-85mg,25mg,100mg无细胞jak23 nml126993linifanib (abt-869)≥99%796967-16-35mg,10mg,50mgkdr4 nmcsf-1r3 nmflt-1/33 nm/4 nmpdgfrβ66 nmc127776crenolanib (cp-868596)≥99%670220-88-95mg,10mg,50mgpdgfrα2.1 nmpdgfrβ3.2 nmr129910r406 (free base)≥99%841290-80-05mg,10mg,25mg,50mg,100mgsyk41 nmm127412amuvatinib (mp-470)≥98%850879-09-35mg,25mg,100mgc-kit10 nmpdgfα40 nmflt381 nmt125150tandutinib (mln518)≥98%387867-13-225mg,100mg,500mgflt30.22 μmt127523tg10120998%936091-14-45mg,25mg,100mg无细胞jak26 nmflt325 nmret17 nmk127169kw-2449≥98%1000669-72-65mg,25mg,100mgflt36.6 nme126318enmd-2076≥99%934353-76-15mg,10mg,50mgaurora a14 nmflt31.86 nml127618ldk378≥99%1032900-25-65mg,25mg,100mg,250mg无细胞alk0.2 nmigf-1r8 nminsr7 nmstk22d23 nmflt360 nmp129908prt062607 (p505-15, biib057) hcl≥98%1370261-97-45mg,25mg无细胞syk1 nms125098sorafenib≥99%284461-73-0250mg,1g无细胞raf-16 nmb-raf22 nmvegfr-290 nmvegfr-320 nmpdgfr-β57 nmflt-359 nmc-kit68 nmc129757cabozantinib malate (xl184)≥99%1140909-48-310mg,25mg,50mg,100mg,250mgvegfr20.035 nm无细胞c-met1.3 nmret4 nmkit4.6 nmflt-1/3/412 nm/11.3 nm/6 nmtie214.3 nmaxl7 nmt129806tcs 359≥99%301305-73-710mg,25mg,50mgflt343 nme129946enmd-2076 l-(+)-tartaric acid≥99%1291074-87-75mg,25mgaurora a14 nmvegfr(flt3)1.86 nml127298ly2801653-1206799-15-65mg,10mg,50mgmet2 nmc168062crotonoside95% (hplc)1818-71-95mg,10mg,25mgflt3hdac3/6g172979gilteritinib97%1254053-43-45mg,100mgflt30.29 nmaxl0.73 nmp171724pexidartinib97%1029044-16-35mg,100mgcsf-1r20 nmkit10 nmflt3160 nm *dna alkylator项目号产品名称规格cas包装细胞靶点ic50ec50kis129593sorafenib tosylate≥99%475207-59-110mg,50mg,250mg,1g,5g无细胞raf-16 nmb-raf22 nmvegfr-290 nmvegfr-320 nmpdgfr-β57 nmflt-359 nmc-kit68 nme129728sunitinib malate≥99%341031-54-7100mg,500mg,1g无细胞vegfr2 (flk-1)80 nmpdgfrβ2 nml125046lenalidomide≥99%191732-72-650mg,250mg,1g,5gpbmcstnf-α13 nmc126195cabozantinib (xl184, bms-907351)≥98%849217-68-15mg,10mg,50mg,100mg,250mg无细胞vegfr20.035 nmc-met1.3 nm ret4 nmkit4.6 nmflt-1/3/412 nm/11.3 nm/6 nmtie214.3 nmaxl7 nmp127550ponatinib (ap24534)≥99%943319-70-810mg,50mg,250mg无细胞abl0.37 nmpdgfrα1.1 nmvegfr21.5 nmfgfr12.2 nmsrc5.4 nmk125585ki20227≥98%623142-96-110mg,50mgkdr2 nmvegfr-212 nmc-kit451 nmpdgfrβ217 nma129732axitinib≥99%319460-85-010mg,50mg,250mg,1g猪主动脉内皮细胞vegfr10.1 nmvegfr20.2 nmvegfr30.1-0.3 nmpdgfrβ1.6 nmc-kit1.7 nmf127011foretinib (gsk1363089)≥98%849217-64-75mg,25mg,100mg无细胞met0.4 nmkdr0.9 nmn129725nintedanib (bibf 1120)≥98%656247-17-55mg,10mg,25mg,50mg,100mg,500mg无细胞vegfr134 nmvegfr213 nmvegfr313 nmfgfr169 nmfgfr237 nmfgfr3108 nmpdgfrα59 nmpdgfrβ65 nmv125180vandetanib (zd6474)≥99%443913-73-325mg,100mg,500mg无细胞vegfr240 nmvegfr3110 nmegfr500 nmr127804regorafenib (bay 73-4506)≥99%755037-03-75mg,10mg,25mg,100mg无细胞vegfr113 nmvegfr24.2 nmvegfr346nmpdgfr-β22 nmkit7 nmret1.5 nmraf-12.5 nmp129722pazopanib hcl (gw786034 hcl)≥98%635702-64-625mg,100mg,250mg,1g无细胞vegfr110 nmvegfr230 nmvegfr347 nmpdgfr84 nmfgfr74 nmc-kit140 nmc-fms146 nmc125911cediranib≥98%288383-20-010mg,50mgvegfr(kdr)5 nm/≤3 nmp125865pd173074≥99%219580-11-75mg,10mg,50mgfgfr125 nmvegfr2100-200 nmd126778dovitinib (tki-258, chir-258)≥99%405169-16-610mg,50mg,250mg无细胞flt31 nmc-kit2 nml126993linifanib (abt-869)≥99%796967-16-35mg,10mg,50mgkdr4 nmcsf-1r3 nmflt-1/33 nm/4 nmpdgfrβ66 nmv125857vatalanib (ptk787) 2hcl≥99%212141-51-010mg,50mg无细胞vegfr2/kdr37 nmr127906raf265 (chir-265)≥98%927880-90-81mg,5mg,10mg,50mgvegfr230 nmb-raf3-60 nmt126012tivozanib (av-951)≥98%475108-18-05mg,25mg,100mgvegfr10.21 nmvegfr20.16 nmvegfr30.24 nmm129736motesanib diphosphate (amg-706)≥98%857876-30-35mg,10mg,50mgvegfr12 nmvegfr23 nmvegfr36 nml125518lenvatinib (e7080)≥99%417716-92-85mg,10mg,50mg,100mgvegfr2(kdr)4 nmvegfr3(flt-4)5.2 nmb127317brivanib (bms-540215)≥98%649735-46-65mg,10mg,50mgvegfr225 nmm127064mgcd-265≥98%875337-44-31mg,5mg,10mg,50mgc-met1 nmvegfr1/2/33 nm/3 nm/4 nma126830aee788 (nvp-aee788)≥97%497839-62-05mg,25mg,100mgegfr2 nmher2/erbb26 nme126318enmd-2076≥99%934353-76-15mg,10mg,50mgaurora a14 nmflt31.86 nmo126155osi-930≥99%728033-96-31mg,5mg,25mg,50mgkit80 nmkdr9 nmcsf-1r15 nmc126929cyc116≥99%693228-63-61mg,10mg,50mgaurora a8.0 nmaurora b9.2 nmvegfr244 nmk125876ki8751≥98%228559-41-95mg,25mg,100mgvegfr20.9 nmt129747telatinib≥99%332012-40-51mg,5mg,10mg,50mgvegfr2/36 nm/4 nmc-kit1 nmpdgfrα15 nmp126419pp121≥98%1092788-83-410mg,50mgpdgfr2 nmhck8 nmmtor10 nmvegfr212 nmsrc14 nmabl18 nmdna-pk60 nmp125184pazopanib≥99%444731-52-625mg,100mg,500mggfr110 nmvegfr230 nmvegfr347 nmpdgfr84 nmfgfr74 nmc-kit140 nmc-fms/csf1r146 nmk125907krn-633≥97%286370-15-85mg,25mg,100mgvegfr1170 nmvegfr2160 nmvegfr3125 nm

p 　　 strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 导读： /span /strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 受Frontiers in Immunology杂志邀请，陆军军医大学第二附属医院(新桥医院)临床医学研究中心李咏生教授与肿瘤科朱波教授一起主编了“Metabolism of Cancer Cells and Immune Cells in the Tumor Microenvironment”专题，于2019年3月21日正式发表。本专题旨在汇集一系列肿瘤免疫代谢的优秀论文，回顾癌细胞和免疫细胞代谢的进展和前景，激发研究人员对未来肿瘤免疫代谢的研究，以及为临床癌症治疗提供线索。 /span /p p 　　免疫编辑协调肿瘤的发生和发展。尽管最近免疫疗法的进展令人鼓舞，并且无数患者已经从中显著获益，但由于肿瘤微环境(tumor microenvironment，TME)的复杂性和多样性，大部分患者仍然对免疫疗法反应较弱。探索TME驱动的肿瘤发生和发展的潜在机制对于开发癌症治疗的潜在精确方法是亟待解决的科学问题。 /p p 　　细胞需要能量来维持其存活，并且多种代谢物自身也具有生物活性。代谢调节细胞的表型和生物学功能已被广泛认知。在TME中，肿瘤细胞和免疫细胞重编程其代谢模式以适应缺氧、酸性和低营养的微环境。例如，肿瘤细胞显示增强的有氧糖酵解(Warburg效应)但减少氧化磷酸化(OXPHOS)。巨噬细胞倾向于M2极化，表现出上调的脂肪酸合成和β-氧化。细胞毒性T淋巴细胞显示出下调的糖酵解，但OXPHOS增强。因此，肿瘤微环境中各种细胞的代谢重编程对肿瘤免疫编辑具有重要意义。了解肿瘤细胞和免疫细胞的代谢重编程将为调节肿瘤免疫提供新的方向。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/4c17f871-5c6d-449f-bdda-7274907c4744.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" width=" 460" height=" 600" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 460px height: 600px " / /p p style=" text-align: center " strong 《肿瘤免疫代谢》专题电子书封面 /strong /p p 　　在这种背景下，受Frontiers in Immunology杂志邀请，陆军军医大学第二附属医院(新桥医院)临床医学研究中心 strong 李咏生 /strong 教授与肿瘤科 strong 朱波 /strong 教授一起主编了“ strong Metabolism of Cancer Cells and Immune Cells in the Tumor Microenvironment /strong ”专题，于2019年3月21日正式发表(电子书链接: a href=" https://www.frontiersin.org/research-topics/5072/metabolism-of-cancer-cells-and-immune-cells-in-the-tumor-microenvironment" target=" _self" https://www.frontiersin.org/research-topics/5072/metabolism-of-cancer-cells-and-immune-cells-in-the-tumor-microenvironment /a )。本专题旨在汇集一系列肿瘤免疫代谢的优秀论文，回顾癌细胞和免疫细胞代谢的进展和前景，激发研究人员对未来肿瘤免疫代谢的研究，以及为临床癌症治疗提供线索。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/661bc123-fa6c-4ca4-b61b-6a30f3023e23.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: center " strong 电子书内容目录 /strong /p p 　　缺氧有助于致癌基因的激活和肿瘤抑制因子的丧失，这些抑制因子构成了Warburg效应的主要调节因子和许多其他代谢途径，例如谷氨酰胺酶水解。缺氧诱导因子通过增加血管内皮生长因子促进血管生成并调节TME中的细胞表型。 strong Sormendi和Wielockx总结了目前在癌症发展过程中缺氧重编程TME中癌细胞和免疫细胞代谢的进展及机制。内皮细胞(EC)介导血管新生用于向肿瘤组织输送氧气和营养物质。Zecchin等讨论了EC如何调整其代谢以在TME中形成血管。 /strong /p p 　　免疫和线粒体彼此紧密相关。线粒体是细胞能量代谢最重要的细胞器。它们调节免疫细胞的活化，分化和存活，以及释放信号，如线粒体DNA(mtDNA)和线粒体ROS(mtROS)，以调节免疫细胞的转录。 strong Angajala等讨论了线粒体协调驱动不同免疫反应的潜在机制。 /strong /p p 　　甲羟戊酸代谢常由糖酵解推动，它是癌症干细胞和免疫细胞的关键代谢途径，可调控免疫监视。 strong Gruenbacher和Thurnher讨论了激活和分化诱导的代谢重编程如何影响免疫和癌细胞中胆固醇生物合成的甲羟戊酸途径。他们得出结论，虽然抑制肿瘤细胞中甲羟戊酸代谢可能会减弱生长和增殖，但先天免疫细胞如巨噬细胞中的甲羟戊酸途径可能有助于肿瘤免疫。 /strong /p p 　　芳烃受体(AhR)是一种重要的胞浆中配体依赖性转录因子，并且在癌症的起始、进展、侵袭和转移中起关键作用。AhR和免疫系统之间的相关性已被认识并被建议作为免疫抑制效应物。 strong Xue等综述了AhR在肿瘤免疫中的作用及其在TME中的潜在机制。 /strong /p p 　　T细胞是抗肿瘤免疫的主要成分。他们动态的代谢程序决定了其分化、激活和功能。目前，操纵T细胞代谢途径的重编程是一种治疗方法，特别是用于抗肿瘤免疫。 strong Kouidhi等介绍了一些与T淋巴细胞功能和分化有关的潜在细胞代谢途径。他们还总结了T细胞亚群特定的代谢需求和信号通路的前沿进展。 /strong /p p 　　总之，构成该专题的八篇文章提供了对TME中癌细胞和免疫细胞代谢的关键机制的见解。该专题将有助于激发研究人员探索代谢免疫学的问题，并有助于在临床癌症治疗中制定有效的策略。 /p p 　 span style=" font-family: " times=" " new=" " 　References /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　1. https://www.frontiersin.org/research-topics/5072/metabolism-of-cancer-cells-and-immune-cells-in-the-tumor-microenvironment /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　2. Garaude J. Reprogramming of mitochondrial metabolism by innate immunity. Curr Opin Immunol. 2018 Oct 1 56:17-23. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　3. Stienstra R, Netea-Maier RT, Riksen NP, Joosten LAB, Netea MG. Specific and Complex Reprogramming of Cellular Metabolism in Myeloid Cells during Innate Immune Responses. Cell Metab. 2017 Jul 5 26(1):142-156. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　4. Biswas SK. Metabolic Reprogramming of Immune Cells in Cancer Progression. Immunity. 2015 Sep 15 43(3):435-49. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　5. Kelly B, O& #39 Neill LA. Metabolic reprogramming in macrophages and dendritic cells in innate immunity. Cell Res. 2015 Jul 25(7):771-84. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " 　　6. Li Y, Wan YY, Zhu B. Immune Cell Metabolism in Tumor Microenvironment. Adv Exp Med Biol. 2017 1011:163-196. /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " ------------------------------- /span /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-family: " times=" " new=" " 欢迎关注 3i生仪社 公众号，了解更多生命科学资讯! /span /strong /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: " times=" " new=" " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/1ed19b9c-4c7b-4e26-81bb-7d9c586dfca6.jpg" title=" 3i生仪社二维码.jpg" alt=" 3i生仪社二维码.jpg" / /span /p

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。

目前科学家对人类细胞如何互相作用以组成不同组织与器官的认识仍然十分有限。近年来，一系列单细胞测序的研究工作揭示了正常组织与疾病状态下的单细胞图谱，描绘了组织中多种细胞类型及其丰度与互作，但这些工作往往局限于单一器官。系统性地比较多种组织间的细胞类型及其转录组的异同，有助于科学家理解器官特异性的细胞状态分化。2022年5月12日，Science杂志在线发表了Tabula Sapiens Consortium、Eraslan、Domínguez Conde、Suo等研究人员报道的4篇跨组织人类单细胞图谱的研究，共涉及来自68位捐献者的30余种组织类型，超过100万单细胞，涵盖500种以上细胞类型。北京大学张泽民课题组受邀于Science同期发表Perspective观点文章，对以上研究进行了总结，并对将来单细胞测序技术在疾病研究与药物研发中的应用进行了展望。跨组织单细胞测序揭示了组织间保守的细胞特征。Eraslan等人通过比较多种器官中的巨噬细胞，发现了保守的巨噬细胞发育路径，即monocyte前体在组织中发育为高表达HLAII、行使免疫功能的巨噬细胞类群，与高表达LYVE1、行使血管支持与免疫细胞浸润抑制功能的巨噬细胞类群。跨组织单细胞测序发现了组织特异性的细胞状态。记忆T细胞是经过抗原刺激后的T细胞，Domínguez Conde等人发现了三类CD8记忆T细胞亚型，分别为分布在血液丰富组织中的TEM/EMRA细胞，分布在肠道中的TRM细胞，以及主要分布在脾脏与骨髓当中的TRM/EM细胞，这些T细胞亚型各自特异表达的细胞因子受体可能是形成组织差异性分布的机制。对组织间细胞构成的比较识别了稀有的细胞类型。Tabula Sapiens Consortium发现来自肺、心脏、子宫、肝脏、胰腺、脂肪、肌肉等组织的内皮细胞有着各自独特的转录组特征，提示了高度组织适应的功能。同时胸腺、血管、前列腺、眼球来源的内皮细胞更为相似。泛组织研究的方法发现了心脏内皮细胞的特异性marker SLC14A1，提示了心脏内皮细胞可能的适应性代谢功能。同时，Eraslan等人发现了稀有的细胞类型，包括前列腺中的神经内分泌细胞与食管中的肠系神经。跨组织单细胞图谱同时提示了疾病相关的细胞类型。Eraslan等人以肌肉疾病为例研究了单基因遗传病中的潜在致病细胞类型。研究发现在一种影响神经-肌肉细胞信号传递的疾病中，仅神经与肌肉连接处的肌肉细胞富集该类疾病的相关基因。同时，对受体-配体进行的分析发现细胞间互作失调是肌肉疾病的成因之一。例如在一种致死性的肌肉疾病中，ERBB3突变会导致肌肉细胞与施旺细胞（一种生成神经元旁髓鞘的细胞类型）的互作失调。这一系列跨组织单细胞测序数据集同时为药物副作用和安全性研究提供了重要的参考。虽然新药的分子靶向性不断提高，但全身系统性的给药仍然是最主流的方式，使得药物副反应成为重要的临床问题。对这一系列跨人类组织的单细胞数据集进行基因表达查询将大大助力于新药研发的毒性预测，将毒副作用识别在人体试验之前。本期Science发表的四项跨组织单细胞测序研究代表了构建综合性人类细胞图谱的重要里程碑。将来的研究有必要在更大队列的人群中进行探索与验证。同时，将跨组织的研究方法应用于疾病研究十分重要，例如肿瘤。理解组织保守性与组织特异性的肿瘤发生过程对开发泛癌种与癌症类型特异的肿瘤药物至关重要。例如，对肿瘤免疫的认识促进了靶向PD1抗体药物在多种癌症类型中的成功。近年来张泽民课题组报道了一系列泛癌种的髓系细胞与T细胞单细胞测序研究，这一系列研究方法适合被推广至更全面的细胞类型和患者队列，并最终使科学家在单个基因、细胞、组织与表型层面系统性地理解疾病与生物学过程。

对心、脑血管的影响 许多研究认为，吸烟是许多心、脑血管疾病的主要危险因素，吸烟者的冠心病、高血压病、脑血管病及周围血管病的发病率均明显升高。统计资料表明，冠心病和高血压病患者中75％有吸烟史。冠心病发病率吸烟者较不吸烟者高3.5倍，冠心病病死率前者较后者高6倍，心肌梗塞发病率前者较后者高2～6倍，病理解剖也发现，冠状动脉粥样硬化病变前者较后者广泛而 严重。高血压、高胆固醇及吸烟三项具备者冠心病发病率增加9～12倍。心血管疾病死亡人数中的30％～40％由吸烟引起，死亡率的增长与吸烟量成正比。烟雾中的尼古丁和一氧化碳是公认的引起冠状动脉粥样硬化的主要有害因素，但其确切机理尚未完全明了。多数学者认为，血脂变化、血小板功能及血液流变异常起着重要作用。高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）可刺激血管内皮细胞前列环素（PGI2）的生成，PGI2是最有效的血管扩张和抑制血小板聚集的物质。吸烟可损伤血管内皮细胞，并引起血清HDL-C降低，胆固醇升高，PGI2水平降低，从而引起周围血管及冠状动脉收缩、管壁变厚、管腔狭窄和血流减慢，造成心肌缺氧。尼古丁又可促使血小板聚集。烟雾中的一氧化碳与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，影响红细胞的携氧能力，造成组织缺氧，从而诱发冠状动脉痉挛。由于组织缺氧，造成代偿性红细胞增多症，使血粘滞度增高。此外，吸烟可使血浆纤维蛋白原水平增加，导致凝血系统功能紊乱；吸烟还可影响花生四烯酸的代谢，使PGI2生成减少，血栓素A2相对增加，从而使血管收缩，血小板聚集性增加。以上这些都可能促进冠心病的发生和发展。由于心肌缺氧，使心肌应激性增强，心室颤动阈值下降，所以有冠心病的吸烟者更易发生心律不齐，发生猝死的危险性增高。 据报告，吸烟者发生中风的危险是不吸烟者的2～3.5倍；如果吸烟和高血压同时存在，中风的危险性就会升高近20倍。此外，吸烟者易患闭塞性动脉硬化症和闭塞性血栓性动脉炎。吸烟可引起慢性阻塞性肺病（简称COPD），最终导致肺原性心脏病。对呼吸道的影响 吸烟是慢性支气管炎、肺气肿和慢性气道阻塞的主要诱因之一。实验研究发现，长期吸烟可使支气管粘膜的纤毛受损、变短，影响纤毛的清除功能。此外，粘膜下腺体增生、肥大，粘液分泌增多，成分也有改变，容易阻塞细支气管。在狗实验中，接触大量的烟尘可引起肺气肿性改变。中国医科大学呼吸疾病研究所的一项研究发现，吸烟者下呼吸道巨噬细胞（AM）、嗜中性粒细胞（PMN）和弹性蛋白酶较非吸烟者明显增多，其机制可能是由于烟粒及有害气体的刺激，下呼吸道单核巨噬细胞系统被激活，活化的AM除能释放弹性蛋白酶外，同时又释放PMN趋化因子，使PMN从毛细血管移动到肺。激活的AM还释放巨噬细胞生长因子，吸引成纤维细胞；以及PMN释放大量的毒性氧自由基和包括弹性硬蛋白酶、胶原酶在内的蛋白水解酶，作用于肺的弹性蛋白、多粘蛋白、基底膜和胶原纤维，从而导致肺泡壁间隔的破坏和间质纤维化。据报导，1986年美国患COPD者近1300万人，1991年死亡9万多人，吸烟是其主要病因。吸烟者患慢性气管炎较不吸烟者高2～4倍，且与吸烟量和吸烟年限成正比例，患者往往有慢性咳嗽、咯痰和活动时呼吸困难。肺功能检查显示呼吸道阻塞，肺顺应性、通气功能和弥散功能降低及动脉血氧分压下降。即使年轻的无症状的吸烟者也有轻度肺功能减退。COPD易致自发性气胸。吸烟者常患有慢性咽炎和声带炎。

心血管系统是脊椎动物胚胎发育的第一个功能器官系统，其主要功能是运输、控制和维持全身的血流。由于不断暴露在来源于血流量和压力的多种机械力下，心血管系统是最容易受到机械力学刺激的系统之一。在这种情况下，心血管系统中的细胞由于心脏跳动产生的脉动变化以及血流产生的剪切应力等永久地受到力学刺激。一方面，流体剪切应力、血管壁机械牵张力、细胞与细胞之间的胞间力等外力组成了心血管系统的力学刺激。另一方面，心血管细胞力学描述了心血管的细胞或组织弹性的动力学。 心肌组织是由心肌细胞、心脏成纤维细胞、细胞外基质、血管等组成的复杂和高度层次化的组织，其组织结构与心脏的宏观力学和形态特性密切相关。随着心脏从单腔结构演变为多室结构，心脏瓣膜开始控制心脏周期中的单向血流。在此期间，心室肌细胞以纤维的形式排列，在心脏壁内形成复杂的层流模式，赋予了心脏包括各向异性、黏弹性在内的多种力学性能。此外，细胞外基质维持了心脏完整性并支持其功能。心脏间质外基质主要由成纤维细胞样细胞产生和维持，为心肌提供了必要的结构支持，保留了心室的力学特性。血流和基质成分的改变都将在一定程度上影响整个心脏的结构和功能。血管在组织结构较高，特别是大组织和器官结构的产生中发挥着重要作用。所有组织生长需要建立足够的血管结构。血管主要由血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）和周围的平滑肌细胞（smooth muscle cells，SMCs）或周细胞组成。这些特殊组分维持了血管的黏弹性、各向异性等力学特性。EC排列在血管的内表面，其在循环和周围组织之间提供选择性结构屏障，调节血管通透性和血流。血管内皮功能可以通过血流速率、血管直径或动脉力学特性变化来评估，这些特性与血管收缩和舒张活动有关。此外，SMCs是构成血管壁组织和维持血管张力的主要细胞成分。血管SMCs在组织发育过程中，不断暴露于脉动牵张力等力学刺激中，这种力学作用至少在一定程度上促进了血管组织成分的发育。心血管结构或可替代性的改变可以对心脏功能、血管收缩和扩张能力产生重要影响。特别是在病理情况下，了解心血管结构和力学特性的变化是阐明心血管疾病发生的必要条件，因为这些特性是正常心血管功能的关键决定因素。2022年，关于心血管的生物力学与力学生物学研究主要集中在心血管组分、结构和功能方面。在生理或病理条件下，对心脏和血管壁的生物力学特性、血管内的血流动力学参数、以及响应力学刺激后的生物学改变进行了广泛研究。此外，在微流体技术、纳米技术和生物成像技术等新技术的应用以及心血管生物力学建模领域也取得了进步。然而，机体自身存在的复杂力学环境导致体内心血管力学生物学相关的研究较少。因此，体内环境中不同力学条件下心血管损伤修复的力学生物学研究是未来重要的研究方向。1 心血管生物力学研究1.1 心脏结构和功能的生物力学特征心脏具有复杂的三维结构，在整体器官水平上的功能来自于细胞亚结构到整个器官的内在结构-功能的协调作用。然而，对人体心脏结构中细胞生物力学特征的研究还处于早期阶段。在最近的报道中，Chen等[1]通过空间维度剖析了心肌细胞的异质性，并明确了心肌细胞和血管细胞的空间和功能分区。该项研究表明心房或心室内存在明显的空间异质性，为心脏不同分区的功能异质性提供了理论基础。心脏的基本功能是收缩功能，由此产生的收缩力是心脏独特的力学特性。心脏收缩是一种复杂的生物力学过程，需要心肌细胞的收缩和松弛协同作用，产生足够的收缩力，将血液推向体循环和肺循环。以往研究更多的关注心脏的形态结构、心室大小和室壁厚度等因素对心脏收缩功能的影响，而缺乏对心脏收缩功能的直接表征。Salgado-Almario等[2]构建了一种新的斑马鱼品系，可用于斑马鱼心脏收缩期和舒张期钙水平的成像。该研究通过将Ca2+水平和心脏收缩功能关联起来，可实现对收缩功能的表征，有利于心力衰竭和心律失常等疾病病理生理学机制的阐明。此外，在心脏周期中，心脏收缩或舒张引起的血液流动与发育中的心脏壁不断地相互作用，从而调节心脏发育的生物力学环境。因此，确定整个心脏壁的力学特性是十分重要的。Liu等[3]在健康的成年绵羊模型中研究了左心室和右心室的生物力学差异，观察到右心室在纵向上比左心室顺应性强，在周向上比左心室硬，这表明不同心室的力学特性对舒张期血液充盈的影响不同。未来的研究应该根据不同室壁的生物力学原理开发对应的特异性治疗方法。值得注意的是，心脏瓣膜是控制心脏血流的重要组成部分，其力学特征对心脏功能和心脏瓣膜疾病的发展都有重要影响。瓣膜的生物力学特征包括瓣膜的弹性和变形能力等。这些特征可以影响瓣膜的开合和阻力，进而影响心脏血液流动和血液循环。因此，揭示心脏瓣膜的生物力学特性具有重要意义。软组织的力学性能是由其复杂、不均匀的组成和结构所驱动的。在一项二尖瓣小叶组织研究中，Lin等[4]开发了一种具有高空间分辨率的无损测量技术，证明了厚度变化可引起二尖瓣异质性的存在。此外，Klyshnikov等[5]利用数值模拟方法分析了主动脉瓣瓣膜移动性对瓣膜瓣叶装置的应力-应变状态和几何形状的影响，从应力-应变状态分布的角度出发，该研究的仿真方法可以优化心脏瓣膜假体的小叶装置几何形状。由此可见，心脏结构和功能的生物力学特征是多方面因素的综合反映，评估和解析心脏的结构和形状有利于对心脏功能作用的阐明。1.2 血管结构和功能的生物力学特征血管包括心脏的血管和周围的血管系统，这些血管的生物力学特征对心脏功能有重要影响。血管结构取决于血管的类型，其功能可分为血流动力学功能和血管功能两部分。血管的弹性和柔韧性可以影响血管的阻力和血液流动速度，从而影响心脏负荷和排血量。此外，血管的厚度和硬度也会影响血压和血液流动的速度。从生物力学和力学生物学角度去解析血管的结构和功能是目前研究的重要方向。在心血管疾病相关药物的开发中，需要精确定位和分离冠状动脉以测量其动态血管张力变化。然而，如何记录离体血管的动态生物力学特性一直困扰着人们。Guo等[6]建立了一种冠状动脉环张力测量的标准化和程序化方案，通过多重肌电图系统监测冠状动脉环沿血管直径的收缩和扩张功能，确保了生理、病理和药物干预后血管张力记录的真实性。ECs和SMCs是血管结构和功能完整性所必需的主要细胞类型。ECs可调节血管张力和血管通透性，而SMCs负责维持正常的血管张力和结构的完整性。ECs可以分泌多种生物活性物质，如一氧化氮、血管紧张素等，对血管张力和血流动力学产生调节作用。ECs还能响应外部力学刺激，如流体剪切应力和压力变化等，从而改变ECs的形态和功能，影响血管壁的生物力学特征。SMCs可以收缩和松弛，调节血管的管径和血管阻力。除细胞因素外，血管的力学性质还受到血管壁中胶原和弹性蛋白的性质、空间排列等因素的影响。这是因为SMCs是高度可塑性的，它能响应细胞外基质（extracellular matrix，ECM）固有的力学信号。最近的一项研究显示，现有的微血管网络在力学刺激的加入或退出时表现出明显的重塑，并且排列程度出现相应的增加或减少。在这个过程中，纵向张力可导致纤维蛋白原纤维的纵向排列[7]。正是这些细胞和细胞外组分赋予了血管的黏弹性、各向异性等力学特性。总体而言，血管的结构和功能是复杂而多样的，涉及到多种生物力学特性的相互作用。研究血管的生物力学特征可以帮助人们更好地理解血管疾病的发生和发展，为疾病的治疗和预防提供科学依据。1.3 心血管疾病与生物力学关系的研究进展心血管疾病是一类常见的疾病，包括动脉粥样硬化、动脉瘤、心肌梗死等。这些疾病的发生和发展与心血管系统的生物力学特性密切相关。在心血管生物力学与力学生物学领域，近年来对心血管疾病与生物力学关系的研究取得了许多进展。1.3.1动脉粥样硬化的生物力学特征研究动脉粥样硬化是一种常见的动脉疾病，其特征为动脉壁上的脂质沉积和炎症反应，导致血管壁逐渐增厚和失去弹性。动脉粥样硬化的发生和发展是一个复杂的过程，涉及多个生物力学因素的相互作用。在动脉粥样硬化中，SMCs从收缩表型转变为合成表型，而影响SMCs表型变化的因素尚未完全阐明。Swiatlowska等[8]发现基质硬度（stiffness）和血流动力学压力（pressure）变化对SMCs表型具有重要影响。在动脉粥样硬化发展过程中，在高血压压力与基质顺应性（matrix compliance）共同的作用下，才会导致SMCs完整的表型转换[8]。提高对冠状动脉微结构力学的认识是开发动脉粥样硬化治疗工具和外科手术的基础。虽然对冠状动脉的被动双轴特性已有广泛的研究，但其区域差异以及组织微观结构与力学之间的关系尚未得到充分的表征。Pineda-Castillo等[9]利用双轴测试、偏振光成像和前室间动脉共聚焦显微镜来描述了猪前室间动脉近端、内侧和远端区域的被动双轴力学特性和微结构特性，为冠状动脉旁路移植术中吻合部位的选择和组织工程化血管移植物的设计提供指导。动脉粥样硬化斑块的破裂是引起患者死亡的主要原因；但目前尚不清楚这种异质的、高度胶原化的斑块组织的破裂机制，以及破裂发生与组织的纤维结构之间的关系。为了研究斑块的非均质结构和力学性质，Crielaard等[10]研制了力学成像管道（见图1）。通过多光子显微镜和数字图像相关分析，这条实验管道能够关联局部主要角度和胶原纤维取向的分散度、断裂行为和纤维斑块组织的应变情况。这为研究人员更好地了解、预测和预防动脉粥样硬化斑块破裂提供了帮助。图1 在拉伸测试过程中斑块组织样本中的破裂起始和扩展[10]除SMCs以外，最近的一项研究揭示了动脉粥样硬化中ECs表面力学性质的变化。Achner等通过基于原子力显微镜的纳米压痕技术发现内皮/皮层僵硬度的增加[11]。事实上，内皮功能障碍在血管硬化中的作用一直是一个重要的研究方向。ECs的可塑性在动脉粥样硬化的进展中起关键作用，暴露于扰动、振荡剪切应力区域的内皮细胞功能障碍是动脉粥样硬化的重要驱动因素[12]。由此可见，未来的研究如能进一步明确ECs和SMCs对血管硬化相关心血管疾病的贡献，则可能为恢复动脉粥样硬化中的血管内皮和平滑肌功能提供重要的靶点。1.3.2动脉瘤的生物力学特征研究主动脉SMCs在维持主动脉机械动态平衡方面起着至关重要的作用。动脉瘤主动脉的SMCs表型受到力学因素的影响，但是主动脉瘤中SMCs的骨架硬度的改变情况缺乏相关的数据。Petit等[13]以附着在不同基质硬度上的动脉瘤或健康SMCs为对象，通过原子力显微镜纳米压痕技术研究了细胞骨架硬度的区域差异性。该研究结果表明，动脉瘤SMCs和正常SMCs的平均硬度分布分别为16、12 kPa；然而，由于原子力显微镜纳米压痕硬度检测值的大量分散，两者之间的差异没有统计学意义。在腹主动脉瘤中，Qian等[14]采用基于超声波镊（ultrasonic tweezer）的微力学系统探究了SMCs的力学特性（见图2）。结果发现，动脉瘤病理发展中细胞骨架的变化改变了SMCs的细胞膜张力，从而调节了它们的力学特性。图2 基于超声波镊的微力学系统检测腹主动脉瘤中SMC的力学特性[14]a使用超声波激发微泡通过整合素结合到PDMS微柱阵列上的SMCs膜上的微力学系统示意图；b基于微柱的力学感受器和单细胞的超声波镊系统示意图二尖瓣主动脉瓣经常与升胸主动脉瘤相关，但目前尚不清楚瓣尖融合模式对生物力学和升胸主动脉瘤微观结构的影响。Xu等[15]通过双向拉伸试验对具有左右瓣尖融合以及右冠窦和无冠窦瓣尖融合的升胸主动脉瘤的力学行为进行了表征。此外，将材料模型与双轴实验数据进行拟合，得到模型参数，并使用组织学和质量分数分析来研究升胸主动脉瘤组织中弹性蛋白和胶原的基本微观结构和干重百分比。其结果发现，两种瓣尖融合模式对双轴加载表现出非线性和各向异性的力学响应；在弹性性能方面，左右瓣尖融合的弹性性能劣化得更严重。由此可见，心血管结构自身生物力学特性的改变可能对动脉瘤的进展有很大影响。然而，主动脉血流动力学对升主动脉瘤动脉壁特性的影响尚不清楚。在最近的一项研究中，McClarty等[16]探究了升主动脉瘤血流动力学与主动脉壁生物力学特性的关系。其结果发现，血管壁的剪切应力与动脉壁黏弹性滞后和分层强度的局部退化有关，血流动力学指标可以提供对主动脉壁完整性的深入了解。因此，从血管自身结构特性以及血流动力学两方面探究动脉瘤的形成机制具有重要意义。1.3.3 心肌梗死的生物力学特性研究心肌梗死是心肌细胞死亡的结果，通常是由于冠状动脉阻塞引起的。心肌梗死可导致心力衰竭并降低射血分数。生物力学研究发现，冠状动脉阻塞会导致心肌的缺血和再灌注损伤，这些过程涉及血流动力学和细胞力学等因素。在体循环过程中，心肌梗死后的血流动力学改变如何参与并诱导心力衰竭的病理进展尚未完全阐明。Wang等[17]采用冠状动脉结扎术建立了Wistar雄性大鼠心肌梗死模型。术后3、6周分别对左心室和外周动脉进行生理和血流动力学检测，计算左心室肌纤维应力，并进行外周血流动力学分析。结果表明，心肌梗死明显损害心功能和外周血流动力学，并改变相应的心壁和外周动脉壁的组织学特性，且随时间延长而恶化。综上所述，心功能障碍和血流动力学损害的相互作用加速了心梗引起的心衰的进展。急性心肌梗死后，左室游离壁发生重塑，包括细胞和细胞外成分的结构和性质的变化，使整个左室游离壁具有不同的模式。心脏的正常功能受到左心室的被动和主动生物力学行为的影响，进行性的心肌结构重构会对左心室的舒缩功能产生不利影响。在这个过程中，左心室游离壁形成纤维性瘢痕。尽管在心肌梗死背景下对左室游离壁被动重构的认识取得了重要进展，但左室游离壁主动属性的异质性重构及其与器官水平左心功能的关系仍未得到充分研究。Mendiola等[18]开发了心肌梗死的高保真有限元啮齿动物计算心脏模型，并通过仿真实验预测梗死区的胶原纤维跨膜方向对心脏功能的影响（见图3）。结果发现，收缩末期梗死区减少的及潜在的周向应变可用于推断梗死区的时变特性信息。这表明对局部被动和主动重构模式的详细描述可以补充和加强传统的左室解剖和功能测量。图3 代表性的啮齿动物心脏计算模型在心肌梗死后不同时间点的短轴和长轴截面显示收缩末期的周向、纵向和径向应变[18]上述研究表明，心脏疾病的发生和发展与心脏结构和功能的生物力学特征密切相关。任何影响心脏收缩和舒张过程的因素，都可能调控心脏的泵血功能和心脏负荷。这些因素可以影响心脏收缩的能力、心肌细胞的代谢和血流动力学参数，从而影响心脏的整体功能和疾病的进展。总之，通过深入研究这些生物力学特征，可以为心血管疾病的诊断和治疗提供重要的理论和实践基础。2 力学生物学在心血管细胞水平上的研究进展2.1 ECs水平上的研究进展细胞的凋亡、通讯和增殖异常等表型变化是心血管疾病的一个重要机制。通过力学生物学的方法，研究人员可以模拟不同的细胞应力环境，探索细胞生长和凋亡的调控机制，并研究细胞在受外界力学刺激作用下的反应。由于ECs直接暴露于血流中，因此ECs表型变化的力学生物学机制一直是心血管领域的研究热点之一。紊乱扰动的血流改变了ECs的形态和细胞骨架，调节了它们的细胞内生化信号和基因表达，从而导致血管ECs表型和功能的改变。在颈动脉结扎产生的动脉粥样硬化模型中，Quan等[24]研究发现，在人和小鼠动脉和ECs的振荡剪切应力暴露区，内皮MST1的磷酸化被明显抑制。该研究揭示，抑制MST1-Cx43轴是振荡剪切应力诱导的内皮功能障碍和动脉粥样硬化的一个基本驱动因素，为治疗动脉粥样硬化提供了一个新的治疗目标。另外一项研究从表观修饰角度探究了剪切应力对ECs功能的影响[20]。Qu等[20]研究显示，层流切应力通过增加内皮细胞CX40的表达而诱导TET1s的表达，从而保护血管内皮屏障，而TET1s过表达则可能是治疗振荡剪切应力诱导的动脉粥样硬化的关键步骤。另一方面，病理性基质硬度可使ECs 获得间充质特征[21]。动脉生成（arteriogenesis）在维持足够的组织血供方面起着关键作用，并且与动脉闭塞性疾病的良好预后相关，但涉及动脉生成的因素尚不完全清楚。Zhang等[22]研究发现，在动脉阻塞性疾病中，KANK4将 VEGFR2偶联到 TALIN-1，从而导致VEGFR2活化和EC增殖的增加。

前言人类严重急性呼吸窘迫综合征冠状病毒(SARS-CoV-2) 感染会导致多种临床表现，从无症状疾病到急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 和多器官衰竭。除了病毒对呼吸系统和其他器官的直接损伤外，越来越多的证据表明，由 SARS-CoV-2 感染引起的免疫反应有助于冠状病毒病 (COVID-19) 的病理生理学，尤其是在严重的疾病过程中。CD4+ T 辅助细胞和 CD8+细胞毒性 T 淋巴细胞 (CTL) 都有助于控制呼吸道病毒感染。T 细胞免疫反应与 COVID-19 期间疾病结果之间存在复杂的关系。微环境中存在的其他因素可能会影响 T 细胞反应的质量，从而影响病理学。因此，重要的是确定哪些 T 细胞亚群具有致病作用？2022年02月，德国柏林夏里特医学院研究团队在 Cell期刊（IF：66.850）发表了题为 &ldquo Complement activation induces excessive T cell cytotoxicity in severe COVID-19&rdquo 的研究成果，采用单细胞蛋白质组学(CyTOF)和单细胞转录组学研究方法，评估COVID-19重度过程中致病T细胞的功能和诱导信号，发现了患者体内的补体激活可使其T细胞过度毒性。表明T细胞毒性加剧和补体激活使得COVID-19患者患重度疾病或死亡的风险增大。研究背景本篇作者将单细胞蛋白质组学和转录组学与机制研究相结合，揭示 T 细胞区室的改变及它们的上游信号和功能相关性，解释了在严重 COVID-19 中观察到的重要免疫病理学特征。大规模细胞术（飞行时间细胞术 [CyTOF]）和单细胞 RNA-seq(scRNA-seq) 结合基于 VDJ 测序 (VDJ-seq) 的 T 细胞克隆型鉴定用于确定 COVID-19 和严重程度-T细胞区室的特异性改变。作者描述了 C3a 驱动对COVID-19 重症患者的活化 CD16 表达细胞的诱导。这些 T 细胞表现出增加的免疫复合物介导的、不依赖于 TCR 的细胞毒性，导致肺内皮细胞激活和释放趋化因子。这种机制可能导致 COVID-19 患者出现严重的肺损伤和内皮炎。研究思路研究结果1.严重的 COVID-19 中表达CD4 +、CD8 + TCRab +和 TCRgd + T 细胞作者对急性和恢复期的轻度和重度 COVID-19 患者、患有其他急性呼吸道感染（流感样疾病）的患者以及慢性感染人类免疫缺陷病毒 (HIV) 或乙型肝炎 (HBV) 和对照组（图1A）。为了进一步探究 T 细胞空间，将获得的 T 细胞（CD45 + CD3 +CD19 - CD15 -）预先门控到 CD4+T 辅助细胞（CD3 +，CD8 - TCRgd -），CD8 +CTLs（CD3 +，CD8 + TCRgd - ) 和 TCRgd + (CD3 - , CD8 - TCRgd + ) 细胞使用 29 种表面抗原标记。对来自对照、FLI、HIV、HBV 和急性 COVID-19 的样本进行无监督聚类分析，对预先门控的 T 辅助细胞、CTL 和 TCRgd 进行分区T 细胞分别分为 19、15 和 14 个单独的细胞簇（图 1 B-1D）。来自轻度或重度 COVID-19 患者的大部分细胞在统一流形逼近和降维投影 (UMAP) 空间中与其他患者组或对照组的细胞明显分离（图 1B）。与其他组相比，轻度和重度 COVID-19 患者的簇 25 T 细胞（CD8 + CD38 hi HLA-DR +Ki67 +）的比例增加（图1D 和 1E）。重症 COVID-19 的进一步特征是簇 26 T 细胞（CD8 +，高度活化的 NKT 样细胞）的丰度增加，也表达高水平的 CCR6 和 CD16。图1 | HLA-DR hi CD38 hi高度活化但也表达 CD16 的 CD4 +和 CD8 + T 细胞在重症 COVID-19 中的积累2.单细胞转录组学揭示重症 COVID-19 中 T 细胞向高细胞毒性和脱粒潜力转变为了获得有关 COVID-19 和严重程度特异性 T 细胞簇的功能信息，作者对来自急性感染和恢复期轻度和重度 COVID 的外周血单核细胞 (PBMC) 样本以及纯化的表达 CD38 的 T 细胞进行了单细胞转录组scRNA-seq 分析，并对齐 CyTOF 和 scRNA-seq T 细胞簇，得到了 17 个簇（图 2A和2B)。与 FLI 或 HBV 患者以及对照组相比，COVID-19 患者中属于第 7、8 和 10 组的 T 细胞比例更高（图 2D 和 2E)。作者观察到其他具有FCGR3A表达的 T 细胞簇（簇 9、11、12 和 13）。接下来，作者对集群 7、8、9 和 10 进行了基因本体论 (GO) 富集分析，比较了轻度和重度 COVID-19 T 细胞（图 2F）。作者观察到重症 COVID-19 T 细胞脱粒相关基因的特定富集，接着对选择性富集通过基因集富集分析进行基因验证。最后，对来自队列的样本进行的单细胞转录组学scRNA-seq 分析支持了作者在重症 COVID-19 的主要 T 细胞区室中发现了一部分活化的 CD16+T 细胞，并确定了与细胞毒性相关的转录程序的增加。图2 | 急性轻度和重度 COVID-19 期间 T 细胞的单细胞转录组学来自对照组 (n = 6)、FLI (n = 8)、HBV (n = 4)、轻度 COVID-19 (n = 9) 和重度 COVID-19 (n = 10) 的 T 细胞簇的 UMAP患者。3.CD16 介导的 CD8+T 细胞脱粒导致内皮细胞释放趋化因子CyTOF 和 scRNA-seq 分析确定了两个主要的 T 细胞活化特征：(1) 形成高度活化、增殖的 TFH 样 CD4 +细胞和表达 CXCR3 的 CTL，与疾病严重程度无关；(2) 活化的 CD16 + T 细胞特异性。作者测试了 SARS-CoV-2 特异性抗体反应在这些患者中是否更明显？SARS-CoV-2 特异性 IgA 的血清浓度，结果显示，特定 IgG 水平在重症 COVID-19 中更高（图 3A）。接下来，作者研究了与 CD16+CD4+和 CD8+簇相关的功能特性。如 scRNA-seq 所示，与对照组相比，来自重症 COVID-19 患者的样本含有明显更多的表达粒酶 B 的 CD8+T 细胞（图 3C）。CD16 参与重症 COVID-19 最可能的影响之一是在与内皮细胞相互作用期间 T 细胞脱粒增强。事实上，根据对重症 COVID-19 的尸检结果，已经观察到 T 细胞浸润和内皮细胞损伤，即淋巴细胞性内皮炎。可以想象，免疫复合物介导的 CD16+T 细胞脱粒会导致内皮损伤。为了验证这一假设，作者在抗 CD16 抗体存在的情况下，将原代肺微血管内皮细胞与从轻度/重度 COVID-19 患者/对照中分离的富集的非初始 CD8 + T 细胞共同培养。随后，作者分析了炎症介质的释放（图3G）。抗 CD16 触发的严重 COVID-19 T 细胞通过共培养的内皮细胞引起增强的 CXCL8 (IL-8) 和 CCL2 (MCP-1) 释放。与对照 T 细胞相比，来自 COVID-19 患者的 T 细胞放大了伴刀豆球蛋白 A 诱导的跨内皮电阻损失，表明内皮屏障破坏，但这种效应仅对来自重症 COVID-19 患者的 T 细胞显著（图 3 H ）。为了补充作者在外周血中的发现，作者研究了COVID-19 患者肺部CD16 + T 细胞的组织定位。作者发现与来自不同对照尸检组的肺组织相比，CD3 + CD16 + T 淋巴细胞的数量增加（图 3 I 和 3J）。并在死亡的晚期时间点下降（图 3 J）。这些发现支持作者的假设，即在重症 COVID-19 患者中 CD16 +高细胞毒性 T 细胞的生成和局部积累增强，可诱导肺内皮细胞的活化和损伤。T 细胞诱导的化学引诱剂 CXCL8 和 CCL2 的释放可导致 COVID-19 肺炎中中性粒细胞和单核细胞的浸润增加。图3 | 重症 COVID-19 的 T 细胞的脱粒和细胞毒性潜力增加4. 在急性重症 COVID-19 期间诱导的表达FCGR3A的 T 细胞克隆持续存在并保持其增加的细胞毒性潜力来自重症 COVID-19 患者的 CD16 + T 细胞表现出增强的细胞毒性特性，可能导致器官损伤，作者分析了它们在清除急性感染后的持久性。症状发作后 3-8 个月恢复期（图 4A -4E），作者分析了单个 COVID-19 T 细胞簇的克隆富集是否不同。进一步揭示这些克隆的高细胞毒性潜力。随后探索富含反应性缺氧特征的区域。结果显示，重症 COVID-19 患者的 CD16 + CD8 + T 细胞在恢复期持续存在，采用更分化的 CD62L -表型，但仍保持其高细胞毒性潜力。图4 | 在急性 COVID-19 期间扩增的 T 细胞克隆的时间依赖性进化和表型5. C3a 促进表达 CD16 的高细胞毒性 T 细胞的分化因为 COVID-19 的死亡率和严重发病率会不同程度地影响老年人，作者研究了总 CD16 + T 细胞的形成是否与年龄增加有关。作者利用已发表的流式细胞术数据揭示了来自老年人的样本中检测到显著更高比例的 CD16 +细胞，这支持了作者的年龄依赖性增加的假设（图 5 A）。重症 COVID-19 的一个关键特征是补体生成和激活增加，作者分析了补体成分补体因子 D (CFD) 与年龄的相关性。接下来，作者在重组 IL-2 和来自轻度或重度 COVID-19 患者的血清或对照血清的存在下，用板结合的抗 CD3/CD28 抗体刺激来自健康未暴露对照的富集 CD3 +细胞。最后，作者测试了 C3a 是否是导致重症 COVID-19 患者血清 T 细胞分化潜能改变的原因。总之，在重症 COVID-19 中高水平产生的补体分裂产物（如 C3a）会产生炎症环境，促进 CD16+高细胞毒性 T 细胞的分化。图5 | C3a促进表达CD16的高细胞毒性T细胞分化6.活化的 CD16 + T 细胞在严重 COVID-19 期间的病理作用作者比较了死于 COVID-19 的患者和幸存者中活化 CD16 +T 细胞的比例。与幸存者（幸存者）相比，死亡的重症 COVID-19 患者（非幸存者）样本中所有 CD4 +和 CD8 + T 细胞中活化的 CD16 + TCRab +细胞的百分比显著更高（图 6 A）。接下来，作者在更大的队列中测试了 C3a 生成上游补体蛋白的血浆水平是否与患者的病程和结果相关。与轻度 COVID-19 相比，重症患者血浆样本中经典和替代途径的正调节因子水平较高（图6B ）。作者还分析了与疾病轨迹相关的补体蛋白水平，特别是随后疾病严重程度的恶化。临床恶化的患者样本中 C1R 和 CFD 升高，而随后疾病进展的患者样本中抑制经典和凝集素依赖性补体途径的补体因子 I (CFI) 的丰度较低（图 6C）。最后，C1QA、C1QB、C1QC 和 CFD 的数量不仅在重症 COVID-19 中较高，而且与致命结果相关（图 6 D）。总之，这些数据进一步支持了补体系统和活化的 CD16 + T 细胞在严重 COVID-19 期间的病理作用。图6 | 活化 CD16 + T 细胞的比例和血浆补体蛋白水平与 COVID-19 的结果相关相关讨论过度的 T 细胞活化和改变的表型可能导致感染相关的器官损伤。在重症 COVID-19 患者中，作者检测到活化的 CD16 +T 细胞的分化，这显示出免疫复合物介导的细胞毒性潜力和激活肺微血管内皮细胞的潜力。CD16 中的扩展克隆+ T 细胞区室持续存在并保持其高细胞毒性潜力。作者将 C3a 鉴定为分化改变的活化 T 细胞表型的上游信号。活化 CD16 +T 细胞的比例和血浆补体蛋白丰度水平与重症 COVID-19 患者的不良预后相关。因此，SARS-CoV-2 触发的补体激活创造了一种炎症环境，驱动具有高免疫致病潜力的 T 细胞分化。在这里，作者显示重症 COVID-19 患者中 C3a 生成的增加促进了 CD16 +、高细胞毒性 CD4 +和 CD8 + T 细胞的分化。总结全文，研究发现新冠重症患者体内出现高度活化、高细胞毒性的CD16 +T细胞亚群。新冠重症患者体内免疫复合物介导的CD16 + T细胞可以与内皮细胞相互作用促进微血管内皮细胞的损伤、释放炎性趋化因子以及中性粒细胞和单核细胞浸润肺组织。而CD16 + T细胞克隆在急性疾病后仍能保持其细胞毒性表型。补体成分C3a作为其上游信号可以促进高毒性CD16 +T细胞的分化。活化CD16 +T细胞的比例和血浆补体蛋白水平与新冠患者的死亡风险有关，表明T细胞的高毒性和补体激活使得新冠患者死亡风险增加。总之，特别严重的 COVID-19 导致活化的 CD16 + T 细胞数量增加，这些细胞通过不依赖 TCR 的细胞毒性 T 细胞功能触发补体级联反应与内皮损伤和患者存活相关。这在功能上将先天和适应性免疫系统与内皮损伤联系起来，这可能构成一个重要的分子轴，解释了在 COVID-19 中观察到的广泛的器官损伤。

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四川3D生物打印血管在猴体实验成功 获全球性突破投资者总是先知先觉，12月9日午后，3D打印板块崛起，蓝光发展（600466）涨停。12月11日上午，涨停原因揭晓，蓝光发展控股子公司四川蓝光英诺生物科技股份有限公司（以下简称“蓝光英诺”）召开成果发布会，宣告蓝光英诺3D生物打印血管植入恒河猴体内实验取得成功，这标志着困扰临床半个世纪的人工血管内皮化问题成功找到解决办法，为全球近十八亿心血管疾病患者带来福音。去年10月，蓝光英诺发布全球领先3D生物血管打印机，如今打印血管成为现实，并取得动物体实验成功，这意味着成都3D生物打印取得全球阶段性重大技术突破。中组部首批“千人计划”国家特聘专家、美国毒理科学院院士、蓝光英诺首席执行官兼首席科学家康裕建教授介绍，今后不仅是血管，人体其他器官皆可3D生物打印，“以病为本的医药产业，将转向以人为本的健康产业”。30只恒河猴植入3D打印血管100多天后还是活蹦乱跳“截至2016年12月1日，蓝光英诺已在30只恒河猴进行3D生物打印血管体内植入实验，实验动物术后存活率为100%”。康裕建告诉记者，术后对植入血管取出进行功能观察，截至2016年12月1日，对实验动物植入血管的结构和功能一致性观察分别从最短1天内即时观察到最长104天持续观察不等，在实验期内，所有实验动物在3D生物打印血管植入后，其脂肪间充质干细胞均有序分化为内皮细胞、平滑肌细胞等血管组织，在3D生物打印血管再生完成后，其结构和功能均与实验动物自身血管的结构和功能一致，实验动物各项生理指标均未发现异常。据他介绍，团队科研人员利用取自恒河猴自体的脂肪间充质干细胞制备成3D生物打印墨汁，应用自主研发的3D生物血管打印设备构建出具有生物活性的人工血管，并将其置换恒河猴体内一段腹主动脉。“上述实验结果与原定实验预期一致有效，且打印材料取自实验动物自体的脂肪间充质干细胞，保证了该血管移植在体内的安全性。”康裕建说。动物实验持续到明年5月华西医院出具总结报告据悉，蓝光英诺于2016年5月与四川大学华西医院签订《3D生物打印血管体内移植动物实验研究》技术开发委托合同，正式开始进行3D生物打印血管动物实验。实验目的为进行3D生物打印血管与实验动物自身血管的结构和功能一致性的验证。本次动物实验设定的预期成功指标包括3D生物打印血管与实验动物自体血管可替换；3D生物打印血管与实验动物自体血管可融合；3D生物打印血管与实验动物自体血管结构和功能一致。该动物实验是在具有GLP资质的四川大学华西医院动物实验中心进行，实验数据充分，并具有阶段性总结报告。据悉，该动物实验将持续到2017年5月，后续阶段将完成3D生物打印血管移植手术程序的标准化。实验结束后，四川大学华西医院按照《3D生物打印血管体内移植动物实验研究》技术开发委托合同的要求出具动物实验总结报告。康裕建教授表示：“3D生物打印血管在体实验的成功解决了困扰临床半个世纪的人工血管内皮化的问题。同时，在体实验打破了脂肪间充质干细胞不能分化成血管组织所需的多种细胞的认识。”康裕建强调，该技术的核心理念是在不对干细胞加以修饰的前提下保持干细胞的干性，通过调动体内自主再生能力，实现机体自主调节的组织再生和功能恢复。这是对目前在干细胞研究与应用过程中对干细胞进行人为诱导、分化等方向的认知的根本性重大挑战。将申请人体临床试验进军158亿美元心血管疾病市场蓝光英诺3D生物血管打印未来主要应用于心血管疾病领域。心血管疾病发病率为全球第一，其中需要血管支架和人工血管置换的市场需求规模巨大。目前在心血管领域治疗主要应用的是非生物活性的人工血管或人工支架。根据世界卫生组织统计，2012年全球心脑血管疾病患病人数超过17亿人，约占全球人口的25%。北京大学研究（《介入器械分类及其发展趋势》，2014年）表明，2010年，全球冠状动脉手术为333万例，全球介入性心血管疾病治疗市场规模超过158亿美元，并将于2018年超过251亿美元，市场前景广阔。蓝光发展公告称，下一步，公司3D生物打印血管将向有关监管机构申请临床试验，并进一步补充表示，根据动物实验的结果和相关法规要求，公司正在撰写、补充和完善临床试验申报资料。康裕建表示，此举将对传统医疗市场产生革命性影响，传统医疗是针对疾病分类的标准化制药，比如血管疾病治疗，需要为病人在有限的人工血管选择合适的型号，而随着上述技术的突破，通过病人身体三维影像数据，提取病人自身脂肪作为3D生物打印“墨汁”，打印出为病人量身订造的个性化血管。“干细胞应用技术的突破将引领人类迈入组织制造、器官修复的再生医学和精准医疗新时代。

瑞士Cytosurge AG公司的多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，是将原子力系统、微流控系统、细胞培养系统合为一体的单细胞操作系统，采用不同孔径的微型纳米注射器，可实现单细胞注射（Injection）、活细胞内物质提取（Extraction）、单细胞分离（Isolation）、粘附力测定（Adhesion）、纳米打印(Nano-printing)等多种功能，全程机械臂操纵，将污染风险和人为误差降到低，提高工作效率与实验可重复性，具有高度自动化、操作速度快与操作度高等特点，能够在单细胞水平上为研究者提供大的便利，可应用于单细胞质谱、单细胞力谱、单细胞基因编辑、细胞系构建、药物研发、医疗等领域。北京大学生命科学学院公共仪器中心的多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，是国内套多功能单细胞显微操作系统，于2020年9月顺利安装于金光楼126室并开始试运行，由公共仪器中心覃思颖老师负责接样测试与维护管理。目前本中心的FluidFM BOT系统已成功应用于单细胞注射与物质提取（小鼠体外培养原代海马神经元、昆虫叶蝉细胞、MDA-MB-231细胞等）、单细胞分离（植物细胞原生质体、U2OS细胞等）与粘附力测定（细菌侵染细胞时细菌的粘附力、血管内皮细胞对不同基底的粘附力等）等多方面科研需求。以下是多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT的多个功能应用与实例介绍。FluidFM BOT结合原子力系统、微流控系统于一体（https://doi.org/10.1021/nl901384x）FluidFM BOT功能应用单细胞注射实例FluidFM BOT可以将多种不同类型的可溶性物质注入细胞核或细胞质中，可量化注射体积（fL别），可实现批量注射（每小时注射超过100个细胞），尤其适用于使用传统方法难转染的细胞，且对细胞几乎没有损伤。CHO细胞的Lucifier Yellow染料注射C57小鼠体外培养原代海马神经元DIV7的Dextran染料注射（北大生科院数据）活细胞内物质提取实例FluidFM BOT系统的活细胞内物质提取功能十分温和，可直接用微型纳米注射器吸取活细胞的细胞质或细胞核中的物质，无需经过化学或生物学手段进行破膜处理，不会产生裂解的细胞碎片，不会对内部细胞器造成任何破坏，可用于电镜成像、酶活检测、核酸表达检测、代谢组学、基因测序等多方面研究。活细胞提取物可结合电镜观察、酶活测定、转录检测等分析手段（http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.06.025）HeLa细胞的细胞质物质提取单细胞分离实例FluidFM BOT可进行无损细胞分离，对于悬浮细胞，可将细胞吸取并转移释放即可。对于贴壁细胞，可在探针的样品池中加入消化液如胰酶，对指定位置的细胞进行消化，然后再进行吸取与转移释放。FluidFM BOT实现的单细胞分离存活率很高，结合单细胞注射可实现快速转染细胞并建立单克隆细胞群，对于工程细胞株的建立十分有效。植物原生质体的单细胞分离（北大生科院数据）贴壁细胞CHO的单细胞分离粘附力测定实例FluidFM BOT系统通过负压将细胞吸附在探针针孔处，对细胞的吸附力比蛋白结合更加牢固，能够直接将细胞从基底上分离。这种方法不需要激活细胞的任何信号通路，可以得到接近细胞原生的数据。不同的探针针孔直径（2、4、8um）可适用于不同大小的细胞粘附力测定，我们甚至可使用孔径为300nm的探针进行更小个体的吸附与粘附力测定，目前在本中心的FluidFM BOT系统已成功应用于金黄色葡萄球菌侵染大鼠肠上皮细胞时的细菌粘附力测定（nN别）。不同大小的单细胞粘附力测定（https://doi.org/10.1038/s41598-019-56898-7）纳米打印实例FluidFM BOT系统还是一台纳米打印设备，可以在实验器材上铺设特定的基底膜，如打印亲水或亲脂性物质，从而实现对细胞贴壁的操纵，构建不同的细胞模式，实现对细胞信号转导机制、肿瘤细胞群落迁徙、神经细胞树突或轴突形成的研究。CMD基底打印cRGDfK的细胞贴壁生长Pattern研究（DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b03249）多功能单细胞显微操作系统在高性能单元的监控下，通过全自动的工作站实施操作，可确保实验的平稳、顺利的进行。探针有多种孔径规格可选，也可结合FIB技术进行探针定制，结合不同的探针可实现各式各样的应用，以上仅展现部分应用，更多的新功能有待各位老师与同学结合自己的课题需求进行探索与发掘，欢迎大家联系前来测试样品！

人类大多数肿瘤是异质性的，由具有不同性质的细胞克隆组成，呈现出不同的特点。高度异质性肿瘤具有较差的临床疗效，但其潜在机制仍不清楚。肿瘤的转移性是大多数癌症患者死亡的原因。因此，了解转移进程的驱动因子是改善临床结果的关键。癌症基因组测序研究已经确定了原发性和转移性肿瘤之间具有极小的遗传差异，并显示原位肿瘤和远处转移病灶具有显著的亚克隆异质性。最近的一些研究表明：微观环境变化是肿瘤转移传播和生长的主要媒介，从而突出了在肿瘤进展中的非细胞自发因子的作用。本期IVIS视角小编带您探究一下Nature最近发表的论文：《亚克隆合作通过修饰局部和全身的免疫微观环境驱动肿瘤转移》本文揭示了表达IL11和FIGF (VEGFD)的乳腺癌细胞的小亚克隆协同作用促进转移进展并产生了驱动性和中性亚克隆组成的多克隆转移。单克隆、多克隆原发灶和转移灶的上皮细胞及基质细胞表达谱分析显示了这种协同作用是间接的，是通过局部和系统微环境介导的。作者确定中性粒细胞为主的白细胞群受表达IL11小亚克隆的调节，敲除中性粒细胞的表达，可以阻止肿瘤转移的生长。来自原发性肿瘤、血液和肺的CD45阳性细胞群的单细胞RNA-seq显示IL11作用于骨髓间充质基质细胞，可诱导产生致瘤性和转移性中性粒细胞前体。本文结合IVIS活体成像系统研究发现了非细胞自发因子和小亚克隆在肿瘤转移中起着关键作用。探究驱动转移的亚克隆协同作用分子机制本文用人类乳腺癌细胞系(MDAMB-468)的肿瘤（来源于异质性肿瘤异种移植模型），研究亚克隆在肿瘤表型之间的相互作用。作者之前已经证实一个小的亚克隆通过非细胞自主的相互作用可以驱动肿瘤生长。本文测试了18个亚克隆，每一种表达一种与转移和血管再生有关的分泌蛋白。并发现具有全部18个亚克隆的多克隆肿瘤生长最快（上图a）。相反只有白细胞介素11 (IL11) 和趋化因子 (C-C motif) 配体5在单克隆肿瘤能够促进肿瘤生长。我们还确定了表达IL11和低聚果糖诱导生长因子（FIGF也被称为VEGFD）的亚克隆两者的混合物在很大程度上能够复制肿瘤这种生长特点。克隆之间合作导致多克隆转移Nature Cell Biology :Published: 01 July 2019https://www.nature.com/articles/s41556-019-0346-xIL11缺失的多克隆肿瘤阻止了肿瘤的生长，揭示了IL11和FIGF因子在肿瘤生长中的协同作用。此外，多克隆肿瘤和仅包括IL11和FIGF亚克隆的肿瘤具有高度的转移性（上图b）。本文首先验证含有IL11+和FIGF+驱动因子的原发性转移瘤MDA-MB-468的克隆能力，像中性子亚克隆。单克隆或绿色荧光蛋白 (GFP)的多克隆混合物荧光素酶表达亲本细胞，红色荧光蛋白 (RFP)植入v5标记的IL11+细胞、RFP+FIGF+细胞植入到免疫缺陷NOG小鼠的乳腺脂肪垫。我们每周用卡尺测量原发肿瘤的生长情况并通过每周生物发光观察转移病灶成像。多克隆肿瘤（含5% IL11+、5%的FIGF+RFP+细胞和90%的GFP+亲本细胞）生长较快，转移性更强与单克隆和亲本肿瘤相比（如下图a）。中性粒细胞的系统性表达降低抑制了由IL11+和FIGF+亚克隆驱动的多克隆肿瘤的转移扩散(或生长)，因此，中性粒细胞的表型和功能特点取决于宿主环境。CD45+细胞群的单细胞分析鉴于作者之前的结果表明，中性粒细胞促进肿瘤转移。作者比较了DOX+或DOX-诱导小鼠血液和肺中性粒细胞单细胞转录组特点。IL11和FIGF诱导上调了几个信号通路如：TGFβ和JAK-STAT信号通路，它们与中性粒细胞的免疫系统中肿瘤预生成和预转移有关，这些特征来自肺部，而不是来自血液。尽管中性粒细胞在肺部有变化，作者通过single-cell RNA-seq没有检测到IL11或GIGF受体的表达。然而，IL11RA的细胞转录本在单独的细胞组中明显存在，这些细胞不能归为中性粒细胞或其他白细胞亚群。这些IL11RA阳性细胞表达编码GP130和SATA3的IL6ST基因，GP130是IL11信号通路中所必需的共同受体。STAT3是LI11下游的作用因子。基于细胞群中基因表达情况，其中还包括细胞外基质和发育相关蛋白，作者将该群体标记为和IL11反应的间充质基质细胞 (MStrCs)。虽然这个群体没有表达典型的间充质干细胞 (MSC)标记物，但其表现了普遍存在于干细胞相关基因的显著特征，这表明它可能是一种未特征化的间充质干细胞前体。之前的研究已经描述过间充质干细胞与白细胞之间的相互作用由多种细胞因子和趋化因子调节的。在本文的研究中，作者着重于研究两个分泌因子，选择的基础是基于作者之前的数据，它是由较小的亚克隆表达的且协同作用促进转移。IL11属于IL6家族的细胞因子，并在多种癌症的耐药性进展中起着重要的作用，包括前列腺癌和结肠癌。在乳腺癌中，IL11被认为和治疗的耐药性和骨转移相关，以及作为不良预后的标志物。FIGF是VEGFR2和VEGFR3的配体，可以刺激血管生成和淋巴管生成。本文发现白细胞可能不是IL11直接作用的细胞靶点，但可通过间充质基质细胞分泌因子（MStrCs）间接影响IL11。有趣的是，这些基质细胞也表达PLXDC2和ANTXR1，这在肿瘤相关的内皮细胞中是高表达的。因此，这些IL11RA阳性的间充质基质细胞可能是产生多种细胞类型的祖细胞。对中性粒细胞亚型的进一步认识和开发导致肿瘤转移的中性粒细胞靶向工具结合抗肿瘤细胞靶点的药物，有可能被用于预防乳腺癌转移研究。PerkinElmer IVIS小动物活体成像系统在该研究中提供了支持，如需了解详情欢迎与我们的工程师取得联系。点击链接了解IVIS小动物活体成像系统：https://url.cn/5fSl2r4关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

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人单核细胞趋化蛋白3(MCP-3/CCL7)ELISA试剂盒 人单核细胞趋化蛋白2(MCP-2/CCL8)ELISA试剂盒 人单核细胞趋化蛋白1(MCP-1/CCL2/MCAF)ELISA试剂盒 人L选择素(L-Selectin/CD62L)ELISA试剂盒 人白介素9(IL-9)ELISA试剂盒 人白介素8(IL-8/CXCL8)ELISA试剂盒 人白介素6(IL-6)ELISA试剂盒 人白介素-5(IL-5)ELISA试剂盒 人白介素4(IL-4)ELISA试剂盒 人白介素3(IL-3)ELISA试剂盒 人白介素2可溶性受体&beta 链(IL-2sR&beta )ELISA试剂盒 人白介素2可溶性受体&alpha 链(IL-2sR&alpha /CD25)ELISA试剂盒 人白介素2(IL-2)ELISA试剂盒 人白介素1&alpha (IL-1&alpha )ELISA试剂盒 人白介素1可溶性受体Ⅱ(IL-1sRⅡ)ELISA试剂盒 人白介素1可溶性受体Ⅰ(IL-1sRⅠ)ELISA试剂盒 人白介素16(IL-16)ELISA试剂盒 人白介素13(IL-13)ELISA试剂盒 人白介素12(IL-12/P70)ELISA试剂盒 人白介素12(IL-12/P40)ELISA试剂盒 人白介素11(IL-11)ELISA试剂盒 人白介素10(IL-10)ELISA试剂盒 人胰岛素样生长因子结合蛋白4(IGFBP-4)ELISA试剂盒 人胰岛素样生长因子结合蛋白3(IGFBP-3)ELISA试剂盒 人胰岛素样生长因子结合蛋白2(IGFBP2)ELISA试剂盒 人胰岛素样生长因子结合蛋白1(IGFBP-1)ELISA试剂盒 人胰岛素样生长因子2(IGF-2)ELISA试剂盒 人胰岛素样生长因子1(IGF-1)ELISA试剂盒 人&gamma 干扰素(IFN-&gamma )ELISA试剂盒 人细胞间粘附分子1(ICAM-1/CD54)ELISA试剂盒 人肝细胞生长因子(HGF)ELISA试剂盒 人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)ELISA试剂盒 人胶质细胞系来源的神经营养因子(GDNF)ELISA试剂盒 人粒细胞集落刺激因子(G-CSF)ELISA试剂盒 人中性粒细胞趋化蛋白2(NAP-2/CXCL7)ELISA试剂盒 人趋化因子(fractalkine/CX3CL1) ELISA试剂盒 人碱性成纤维细胞生长因子9(bFGF-9)ELISA试剂盒 人碱性成纤维细胞生长因子6(bFGF-6)ELISA试剂盒 人碱性成纤维细胞生长因子4(bFGF-4)ELISA试剂盒 人酸性成纤维细胞生长因子1(aFGF-1)ELISA试剂盒 人凋亡相关因子配体(FASL)ELISA试剂盒 人凋亡相关因子(FAS/CD95)ELISA试剂盒 人E选择素(E-Selectin/CD62E)ELISA试剂盒 人嗜酸粒细胞趋化蛋白Eotaxin 1(Eotaxin 1/CCL11)ELISA试剂盒 人鼠嗜酸粒细胞趋化因子(ECF)ELISA试剂盒 人内分泌腺来源的血管内皮生长因子(EG-VEGF)ELISA试剂盒 人睫状神经营养因子(CNTF)ELISA试剂盒 人CD30分子(CD30)ELISA试剂盒 人CXC趋化因子受体1(CXCR1)ELISA试剂盒 人XC趋化因子受体1(XCR1)ELISA试剂盒 人二级淋巴组织趋化因子(SLC/CCL21)ELISA试剂盒 人E钙粘着蛋白/上皮性钙黏附蛋白(E-Cad)ELISA试剂盒 人脑源性神经营养因子(BDNF)ELISA试剂盒 人白细胞活化黏附因子(ALCAM)ELISA试剂盒 人活化素A(ACV-A)ELISA试剂盒 人神经调节蛋白1(NRG-1)ELISA试剂盒 人心钠肽(ANP)ELISA试剂盒 人多巴胺D2受体(D2R)ELISA试剂盒 人内吗啡肽-2(EM-2)ELISA试剂盒 人&alpha -内吗啡肽(&alpha -EP)ELISA试剂盒 人抑制素(INH)ELISA试剂盒 人神经元凋亡抑制蛋白(NAIP)ELISA试剂盒 人食欲素/阿立新B(OX-B)ELISA试剂盒 人促睡眠肽(DSIP)ELISA试剂盒 人6-羟多巴胺(6-OHDA)ELISA试剂盒 人心纳素(ANF)ELISA试剂盒 人神经髓鞘蛋白(p2)ELISA试剂盒 人精氨酸加压素(AVP)ELISA试剂盒 人垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)ELISA试剂盒 人微管相关蛋白2(MAP-2)ELISA试剂盒 人神经丝蛋白(NF)ELISA试剂盒 人利钾尿肽(KP)ELISA试剂盒 人神经降压素(NT)ELISA试剂盒 人神经激肽B(NKB)ELISA试剂盒 人强啡肽(Dyn)ELISA试剂盒 人脑啡肽(ENK)ELISA试剂盒 人&gamma 肽(P&gamma )ELISA试剂盒 人C型钠尿肽(CNP)ELISA试剂盒 人阿立新A(Orexin A)ELISA试剂盒 人神经肽Y(NP-Y)ELISA试剂盒 人脑肠肽(BGP/Gehrelin)ELISA试剂盒 人乙酰胆碱(ACH)ELISA试剂盒 人脑钠素/脑钠尿肽(BNP)ELISA试剂盒 人细胞角蛋白20(CK20)ELISA试剂盒 人&beta 内啡肽(&beta -EP)ELISA试剂盒 人N端前脑钠素(NT-proBNP)ELISA试剂盒 人前心钠肽(Pro-ANP)ELISA试剂盒 人细胞角蛋白13(CK-13)ELISA试剂盒 人细胞角蛋白17(CK17)ELISA试剂盒 人制瘤素M受体(OSMR)ELISA试剂盒 人B细胞淋巴瘤因子3(Bcl3)ELISA试剂盒 人癌蛋白诱导转录物3(OIT3)ELISA试剂盒 人P27蛋白(P27)ELISA试剂盒 人P糖蛋白/渗透性糖蛋白(P-gp)ELISA试剂盒 人大肠癌专一抗原3(CCSA-3)ELISA试剂盒

德国ibidi的ibiPore可以实时观察流动、剪切情况下的细胞侵袭、迁移、细胞相互作用等实验。对实验结果进行观察统计时，不需要将膜取下，也不需要将另一边的细胞擦掉（经常将膜擦破，导致实验失败），可直接将μ-Slide放于显微镜下观察统计。细胞可以通过两种方式，选择贴壁于氮化硅膜的上下两侧。可以把细胞种植在膜下边，避免自由落体的说法，大大提高了实验的准确性。21世纪注定是一个生命科学的世纪，科研工作者们如果想在这个世纪去决胜，能做到一点，不仅要好的idea，领先的技术，更需要得心应手的好工具。所谓工欲善其事必先利其器，今天为大家介绍德国ibidi的μ-Slide ibipore SiN (图1), 一款具有多孔氮化硅膜的μ-Slide载玻片，可用于实时观察流动、剪切力条件下的细胞侵袭、迁移以及细胞相互作用的可视化的“ transwell ”，更多应用请参阅文中（Intended Use的相关内容）。图1. ibipore及ibipore SiN氮化硅膜培养细胞的染色结果。图片背景为在ibipore氮化硅膜上培养细胞的荧光染色结果，规则排布的白色圆点为氮化硅膜的孔隙ibipore有上下两个独立的通道（见图2），两个通道 overlap 的区域由一个孔径大小均一的氮化硅膜隔离开（见图3）。两个通道可以分别培养细胞，通过两种方式，细胞可以贴壁于氮化硅膜的上下两侧。在细胞侵袭实验中，普通的transwell只能将细胞培养在上侧，这样所得到的实验结果并不能明确的说明是由于重力作用还是侵袭能力本身造成的。而ibipore考虑到这一因素，建议实验者在氮化硅膜的下侧进行细胞培养，检测细胞向上侧通道进行迁移的能力，进而巧妙的排除了重力作用对侵袭实验的影响。配合ibidi流体剪切力系统以及加热孵育系统，可以在流动、剪切力条件下实时的观察细胞的侵袭以及迁移等实验。德国ibidi公司为满足不同实验的需求设计了不同孔径的氮化硅膜（见图4）。ibipore与传统的transwell实验最大区别有三点：①. ibipore可以在上下两个通道中培养细胞，这样可以观察细胞向上的侵袭情况，排除以往实验中重力作用的影响；②. ibipore中间的氮化硅膜具有良好的光学特性，可以实时成像观察侵袭情况，也可以进行免疫荧光染色实验；③. ibipore可以配合ibidi流体剪切力系统，观察淋巴细胞等在流动状态下的侵袭情况。ibipore产品介绍ibipore产品特点：* 透过薄而多孔的薄膜获得卓越的光学性能* 有着广泛的应用，细胞可完全粘附到顶部-基底* 对于不同细胞类型有多种孔径大小可以选择应用：1.流动状态下跨内皮细胞迁移2.2D或3D凝胶内细胞层的共培养和传输分析3.顶部-基底细胞极性分析4.顶部-基底梯度的细胞屏障模型分析5.细胞迁移分析（例如，用于研究肿瘤侵袭或转移）在μ-Slide ibiPore IV型胶原涂层3μm孔径中人类内皮细胞的免疫荧光染色，相位对比度、DAPI（蓝色）、VE钙粘蛋白（绿色）和F肌动蛋白（红色）的叠加图像。技术特点：1.SiMPore的微孔氮化硅膜2.中间具有多孔光学膜的跨通道结构3.优异的光学性能，堪比盖玻片4.孔径大小0.5μm，3μm，5μm，8μm供选择5.中间膜0.4µ m（400 nm）6.使用工作距离0.5mm的物镜7.与ibidi泵系统（流体剪切力系统）完全兼容8.下部通道中明确的剪切力和剪切速率范围µ -Slide ibiPore SiN工作原理µ -Slide ibiPore SiN由插入两个通道之间的水平多孔膜组成。上部通道是膜上方的静态储液池。下部通道是灌注通道，用于对附着在膜上的细胞施加限定的剪切应力。上部通道和下部通道仅通过隔膜彼此连通。图2. ibipore组成示意图多孔膜由氮化硅（SiN）制成，这种材料具有非常高的化学和机械稳健性。400nm厚的氮化硅膜非常适合成像和显微镜观察，没有任何自发荧光或透明度问题（如玻璃）。SiN材料可以直接用于贴壁细胞培养，也可以选择用ECM蛋白包被。应用建议：孔径 & 孔密度什么是孔密度孔密度是指膜的空隙体积分数。是孔隙的体积除以膜的总体积。下面的图形为采用相同的放大倍数。图3. 不同孔径的氮化硅膜不同应用的建议孔径：不同的细胞大小和直径不同，根据具体实验请选择不同孔径图 4. 为不同应用推荐的不同孔径的氮化硅膜Intended Use经证实的应用这些应用已由ibidi研发团队或者我们的用户进行过试验。Endothelial Barrier Assays内皮屏障分析在膜一侧培养单层细胞。细胞可以在静止或者流动剪切力条件下培养。Co-Culture and Cell Barrier Assay共培养和细胞屏障分析在膜的两侧分别培养单层细胞。通过这种方法可以进行信号传递、共培养以及迁移实验（例如，分析药物通过上皮或内皮屏障的传递）。Apical-Basal Cell Polarity Assays顶端-?基底端细胞极性分析3D凝胶基质中的化学因子可以导向在膜另一侧培养的单层细胞的极性发生。Potential Use潜在应用以下示例将讲述该产品进一步的潜在应用。ibidi仍需在内部测试这些应用，因此我们无法提供特定的实验方案。但是，从技术角度来看，这些应用应该是可行的。Trans-Membrane Migration in 2D/2D跨膜迁移在膜的一侧培养单层细胞。可以观察悬浮的白细胞在流动状态下的滚动、粘附以及侵袭情况。Cell Transport in a 3D Gel Matrix细胞在3D凝胶基质中的传递3D凝胶基质中的细胞迁移：在流动状态下，观察白细胞的滚动、粘附以及向3D凝胶基质中肿瘤细胞方向的迁移情况。Application Examples 应用实例MDCK和NIH-3T3细胞的相差显微镜观察Madin-Darby犬肾（MDCK，左）和NIH-3T3（右）细胞在μ-Slide ibiPore SiN，孔径0.5μm的玻片中，无蛋白质包被。接种后，将细胞在静态条件下在培养箱中保持20小时。相差显微镜，4倍物镜。请注意，这张图像中的中心多孔区域看起来更暗，因为0.5μm的孔隙无法用低分辨率物镜分辨。流动条件下HUVECS的相差显微观察人脐静脉上皮细胞（HUVEC）在μ-Slide ibiPore SiN中，孔径3μm的玻片中，有纤连蛋白包被。将细胞接种并在具有ibidi泵系统/流体剪切力系统的流动条件（10达因/cm2）下在培养箱中保持12小时。固定后的相位对比显微镜，10倍物镜。流动下HUVECs F肌动蛋白细胞骨架的荧光显微镜观察人脐静脉上皮细胞（HUVEC）在μ-Slide ibiPore SiN，孔径5μm玻片中的免疫荧光染色，有纤连蛋白包被。将细胞接种并在具有ibidi泵系统/流体剪切力系统的流动条件（10达因/cm2）下在培养箱中保持12小时。绿色：肌动蛋白（鬼笔肽），蓝色：细胞核（DAPI）。荧光显微镜，20倍物镜。选择指南：ibidi跨膜分析实验解决方案参考文献：Salvermoser, Melanie, et al. "Myosin 1f is specifically required for neutrophil migration in 3D environments during acute inflammation." Blood, The Journal of the American Society of Hematology 131.17 (2018): 1887-1898. 10.1182/blood-2017-10-811851Rohwedder, Ina, et al. "Src family kinase-mediated vesicle trafficking is critical for neutrophil basement membrane penetration." Haematologica (2019). 10.3324/haematol.2019.225722Non-Recommended Applications不建议的应用因技术原因，本产品不适用于以下应用，应避免使用.本产品不适用于：1.上通道灌流2.两个通道的灌流3.跨膜流动4.筛选应用订购信息

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）导致的新冠肺炎（COVID-19）已经引发全球大暴发，严重危害人类生命健康。据统计，住院死亡病例中70%以上为年龄超过65岁的老年人。与年轻群体相比，老年群体感染SARS-CoV-2后更易发展为重症和危重症，甚至死亡。肺是SARS-CoV-2感染和损伤的主要靶器官，严重肺损伤导致呼吸衰竭是COVID-19患者主要死因。COVID-19肺和其他脏器损伤机制研究已经不乏报道，但是基于老年患者尸检样本的肺组织病理与肺单细胞信息密切关联的多重损伤分子机制研究尚缺乏，对于老年患者更易出现重症和危重症的细胞和分子基础的认识远远不足。2021年12月8日，陆军军医大学（第三军医大学）第一附属医院（西南医院）卞修武研究组、中国科学院动物研究所刘光慧研究组、中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组和中国科学院动物研究所曲静研究组合作，于Nature Cell Biology杂志在线发表题为A single-cell transcriptomic landscape of the lungs of patients with COVID-19 的研究论文。研究结合病理学和高通量单细胞核转录组和蛋白质组等技术，深度解析了老年COVID-19患者肺组织的细胞和分子病理表型组特征，进一步认识了COVID-19肺损伤的关键细胞和分子机制、建立了肺衰老与COVID-19损伤的科学联系，为提高重症和危重症诊治水平提供了科学依据。通过对COVID-19患者肺病变及其异质性的详细分析，研究人员发现肺两种上皮细胞脱落和凋亡的升高、炎症损伤与免疫反应的过度、不同血管内皮细胞的变化、凝血功能紊乱以及细胞表型转化与肺纤维化的加剧等事件是COVID-19肺病理的关键损伤过程和分子特征。进而，结合COVID-19患者肺组织的多维组学分析，研究人员首次发现肺组织的加速衰老是COVID-19的新型病理事件。具体而言，与年龄匹配的对照肺组织相比，老年COVID-19患者肺组织中的衰老标志物（p16、p21、p53）、衰老相关分泌表型因子（IL-6）、DNA氧化损伤标记物（8-OHdG）等均呈现上调表达，且核纤层蛋白（LAP2）和异染色质蛋白（HP1g）表现为加速缺失。这些均提示SARS-CoV-2感染可诱发肺组织细胞的加速衰老。为进一步明确细胞类型特异的基因表达变化，研究人员利用高精度单核转录组测序技术，系统揭示了包括肺部上皮细胞、内皮细胞、基质细胞和免疫细胞4种主要细胞大类，28种不同细胞类型的病理相关基因表达特征。对于肺上皮细胞而言，研究发现SARS-CoV-2感染导致上皮细胞凋亡和功能紊乱，主要表现为肺表面活性物质减少及粘液分泌增多，这可能与气体交换障碍及肺部低氧血症密切相关。此外，研究人员鉴定了一类Ⅱ型肺泡上皮细胞（AT2）向Ⅰ型肺泡上皮细胞 (AT1) 分化过程中的过渡态细胞类型（AD.inter），其具有损伤相关瞬时祖细胞（DATP）的特征。这类细胞亚群在COVID-19肺组织中大量聚集，可能是介导COVID-19肺上皮细胞缺失及损伤加剧的原因之一。进一步，研究人员通过对免疫细胞亚群的分析发现，肺泡及肺间质中促炎性巨噬细胞（M1 alveolar macrophages，M1 interstitial macrophages）增加，这些细胞可能通过释放大量的促炎细胞因子加重弥漫性肺泡损伤。针对于血管内皮细胞的分析结果显示，SARS-CoV-2感染可能导致内皮损伤及凝血程序的启动。此外，研究人员还发现COVID-19肺组织中富集了一群介于肺毛细血管内皮 (Cap.EC.g) 和肺泡气体交换毛细血管内皮（Cap.EC.a）之间的毛细血管中间态细胞（Cap.EC.i），这些细胞高表达血管内皮炎症和损伤相关基因，可能介导了内皮细胞分化特征的紊乱及COVID-19肺的内皮病变。此外，结合人肺成纤维细胞的研究模型，研究人员发现HIF-1A的激活及FOXO3的表达沉默可能是成纤维细胞向肌成纤维细胞（介导肺纤维化的主要细胞类型）转变的关键驱动因素。这些发现为COVID-19肺损伤的发生发展提供了新型生物标志物和潜在干预靶标。附图:示意图显示该研究揭示的上皮细胞衰老、脱落、凋亡升高、过度炎症反应、凝血和纤维化加剧是COVID-19肺的主要病理表型特征，也是全身系统性免疫损伤的“发源地”和“主战场”。该研究报道了COVID-19患者肺组织的多维组学全景图谱，系统解析了COVID-19患者肺组织中多种细胞类型的疾病变化规律，加深了人们对COVID-19患者肺组织多种结构病变和功能减损的认识。更为重要的是,研究首次鉴定了COVID-19患者肺的加速衰老表型。考虑到衰老细胞累积对器官退行的驱动作用，该研究为SARS-CoV-2感染导致的老年人致死率增加及预后的多种后遗症提供了可能的解释。此外，研究团队前期发现维生素C（一种可延缓人干细胞衰老的化合物）可抑制炎症因子诱导的新冠病毒受体蛋白ACE2的表达（Cell Research, 2020），提示衰老干预策略可能是减轻新冠肺炎器官损伤的潜在防治手段。该研究为阐明COVID-19发病机制以及老年群体中新冠肺炎高重症率的原因提供了重要线索，并为发展新冠肺炎及老年群体愈后后遗症的干预策略提供了新思路。相关数据已上传至衰老多组学数据库Aging Atlas(https://bigd.big.ac.cn/aging/index)。该研究由中科院动物研究所、陆军军医大学（第三军医大学）第一附属医院、首都医科大学宣武医院、中科院北京基因组所（国家生物信息中心）、中国医学科学院老年医学研究所等机构合作完成。陆军军医大学第一附属医院卞修武院士、中科院动物所刘光慧研究员、中科院北京基因组研究所（国家生物信息中心）张维绮研究员、中科院动物所曲静研究员为共同通讯作者。中科院动物研究所（现单位为首都医科大学宣武医院）王思研究员、陆军军医大学第一附属医院姚小红副教授、中国科学院动物研究所马帅副研究员、陆军军医大学第一附属医院平轶芳教授、中科院北京基因组研究所（国家生物信息中心）范艳玲助理研究员、中国科学院动物研究所孙淑慧助理研究员等合作者为共同第一作者。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41556-021-00796-6.pdf

“ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片”入围具有国际威望的2016德国工业行业奖专业研发活细胞分析产品的德国ibidi公司凭借为细胞迁移和运输研究设计发明的独特的“ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片”于2016年4月20日在德国慕尼黑再次入围2016年德国工业行业奖（生物技术领域）。德国工业行业奖是由享有盛誉的“德国工程师协会”赞助下设立的，由“胡贝尔出版社新媒体有限公司”颁发。至今已经连续11年颁发了针对特殊商业、社会、科技、生态效益等领域的工业奖项。这是ibidi公司继 2012年第二次获得这个荣誉。今年，ibidi公司从500名申请者中脱颖而出，入围生物技术领域的前三甲。科研人员可以用高分辨率显微镜直接观察“ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片”中培养的单种或多种细胞。其多孔玻璃膜独特的透光性是现今市面上常用的不透明的多聚膜插件不可比拟的。 “ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片”具有两个交叉的通道结构，透明的多孔玻璃膜就在这个交叉的位置。细胞可以培养在玻璃膜的两侧。然后用相差或者荧光显微镜就能直接观察。独特的通道设计能够对比在流动剪切力条件下培养的细胞与静置培养的细胞形态，生理状态的差别。“ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片”可以在平滑肌细胞与剪切力条件培养的内皮细胞的共培养，动态剪切应力情况下的白细胞的迁徙和癌细胞侵袭等特殊试验中应用。优点总结：（与传统transwell做细胞侵袭实验对比）（1）这个载玻片做细胞侵袭，可以实时观察细胞侵袭的情况，transwell做侵袭的话，只能中断侵袭才能观察了；（2）用这个载玻片还可以选择让细胞从下往上侵袭，平常的transwell实验，细胞都是从上往下的，有可能是重力也造成影响了；（3）这个载玻片还能配合流体环境做侵袭实验，更真实地模拟体内血管或淋巴管的细胞侵袭，transwell是做不到的；（4）还能直接在这些通道里做细胞免疫荧光实验，更方便实验观察。 ibidi公司董事长Dr.Roman Zantl形容ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片是“可以能够直接研究肿瘤细胞是如何进入血液中的。这对于研究如何防止癌症转移有着非比寻常的意义。”他还高兴的表示“ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片”入围德国工业行业奖说明了ibidi产品在医学和生物技术领域获得了广泛的认可。Ibidi公司CEO Dr.Valentin Kahl表示“ibidi细胞侵袭带膜通道载玻片”是由BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung)资助的，是KMU创新计划中“生物光电技术”研究项目的一部分。能够获得如此殊荣，是与合作伙伴密不可分的。关于ibidi公司德国ibidi公司位于德国慕尼黑附近马丁斯雷德，是一个研发专注于细胞功能检测的显微镜相关耗材产品的公司。产品包括经典细胞培养实验耗材和细胞功能性研究（例如，血管生成，趋化，和伤口愈合等）的实验耗材。主要客户是医学、生物学及生物技术、药理学等科研机构，产品销往世界各地的客户。

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。

全文字数：1852阅读时间：6分钟● 快讯近日，湘雅二医院药学部湖南省转化医学与创新药物工程技术研究中心向大雄教授团队在纳米医学领域取得系列研究成果，在国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》（IF=9.93，JCR1区）及《Journal of Controlled Release》（IF=9.77，JCR1区）上连续发表两篇研究性论文。两篇论文第一作者及通讯作者单位均为中南大学湘雅二医院，向大雄教授为通讯作者，团队2018级博士研究生吴军勇、2019级博士研究生李泳江为共同第一作者。文章一图1｜国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》（IF=9.93，JCR1区）三阴性乳腺癌含有致密的肿瘤基质，是药物渗透和细胞毒性T淋巴细胞浸润的主要障碍，因此化疗和免疫治疗通常难以发挥作用。研究发现中性粒细胞弹性蛋白酶能快速破坏致密的细胞外基质，克服肿瘤基质屏障，使药物或免疫细胞进入肿瘤内部发挥作用。然而游离的弹性蛋白酶缺乏靶向性，因此向大雄教授团队开发了嵌合肿瘤细胞膜蛋白的仿生脂质体(LMP)，并在表面结合弹性蛋白酶（NE-LMP），利用肿瘤细胞膜蛋白同源靶向及渗透与滞留效应（EPR）可以有效将NE靶向至小鼠原位乳腺癌内部并降解肿瘤基质。与紫杉醇及与PD-1免疫检查点抑制剂联合应用表现出显著增强的化学-免疫协同疗效，显著延长了小鼠的生存期。同时，这一联合应用策略还可以明显抑制肿瘤肺转移。文章中，标记DiR的NE-LMP在原位乳腺荷瘤小鼠中的生物分布和肿瘤靶向作用的活体实验成像，使用了广州博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄。活体结果显示DiR标记的NE-LMP在给药后很快到达肿瘤部位（2小时），并在8小时积累最多；体外器官结果显示DiR标记的NE-LP也到达肿瘤部位，但荧光强度不如DiR标记的NE-LMP，证明了NE-LMP的优越肿瘤靶向作用。图2｜NE-LMP的生物分布(A) NE-LMP和NE-LP的体内生物分布和肿瘤靶向作用(B) NE-LMP和NE-LP的体外生物分布(C) 体外组织中荧光强度的量化目前上市用于临床的纳米载体大部分是脂质体，向大雄教授团队利用简单易制备的脂质体作为核心，表面嵌合特殊功能蛋白，这是一种“自下而上”的组装思路，具有前沿的创新性和实用性。图3｜用于增强肿瘤化学免疫治疗的膜蛋白弹性蛋白酶结合仿生脂质体的制备示意图文章二图4｜国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》（IF=9.93，JCR1区）多形性胶质母细胞瘤（GBM）是恶性程度最高的脑部肿瘤，目前缺乏有效的治疗方式，常规的化疗药物难以跨越血脑屏障(BBB)发挥作用。外泌体（Exos）是由细胞分泌，粒径在30-150nm的纳米囊泡，作为药物载体具有多种优势。脑微血管内皮细胞是BBB主要组成成分，其分泌的外泌体可以跨越BBB，用其载药可以将药物递送至脑内。然而，Exos提取纯化过程较为繁琐，产量较低，作为药物载体极大限制了应用。为了弥补这一缺陷，向大雄教授团队采用连续挤压细胞的方式生产仿生纳米囊泡（BNVs），其具有与Exos相似的粒径、外观和蛋白表达。本研究将Exos和BNVs进行深入比较，在脑部肿瘤的药物递送中进行了直接对比。结果表明，来源于脑微血管内皮细胞的BNVs是天然Exos的合格替代品。二者的载药能力相似，但BNVs的产率是Exos的500倍。携带阿霉素的天然Exos和BNVs在斑马鱼和体内皮下/原位异种移植小鼠肿瘤模型中表现出良好的抑瘤作用。文章中，评估和比较Exos和BNVs在小鼠肿瘤模型中脑肿瘤靶向能力的活体实验成像，使用了广州博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄。尾静脉对原位GBM小鼠注射给予DiR标记的Exos、BNVs或游离DiR，并在注射后6小时、12小时和24小时使用AniView100拍摄获得小鼠体内和体外器官荧光图像。结果显示DiR标记的Exos和BNVs在6小时达到GBM，并在24小时积累更多，而游离DiR在大脑中没有显示荧光信号，表明Exos和BNVs都可以突破BBB并靶向大脑中的肿瘤部位。图5｜Exos和BNVs的生物分布和肿瘤靶向作用(A) Exos和BNVs在GBM小鼠中的体内生物分布(n=3)(B) Exos和BNVs在原位GBM小鼠中的体外生物分布(n=3)。H:心脏；S:脾；K:肾脏；B:大脑；GI:胃肠道(C) 原位GBM小鼠中Exos和BNVs的脑分布(n=3)鉴于自体来源的BNVs的低免疫原性、高产量等特性，可将其作为纳米医学中有效的Exos替代物，以克服Exos制剂研究过程中难以扩大生产的缺陷。图6｜文章图形概要恶性肿瘤是严重危害人类健康的重大疾病，近年来。发病率和死亡率逐年上升，而临床常规的治疗方式（化疗、放疗、免疫治疗）特异性差，毒副作用较大，使用常受到限制。精心设计的纳米载体可以实现肿瘤的准确靶向，用以调控肿瘤的微环境或杀灭肿瘤细胞，达到减毒增效，然而常规的有机或无机纳米载体属于外源性材料，常引起机体的免疫响应，易被吞噬而失去效果。鉴于此，向大雄教授团队近年来着眼于仿生纳米递药系统研究，设计了一系列以外泌体、囊泡、细胞膜和蛋白等内源性材料为基础的纳米载体，实现了肿瘤的准确治疗。文献链接：https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.07.004https://doi.org/10.1002/adhm.202100794博鹭腾助力科研实验

4月8日，国际学术期刊Circulation Research(《循环研究》)在线发表了中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所周斌研究组的最新研究成果“Endocardium minimally contributes to coronary endothelium in the embryonic ventricular free walls”。该研究利用遗传谱系示踪技术发现胚胎期心脏壁上的冠状血管起源于静脉窦而非心室心内膜，从而揭示了心血管研究领域内长期存在的争论性问题，为研究冠状血管的发生发育与再生治疗提供了理论基础。　　心血管领域关于胚胎期冠状血管的起源一直存在争论，静脉窦和心室心内膜是最主要也是最具争议的两个起源。周斌组通过利用传统的心内膜标记基因Nfatc1构建了Nfatc1-Cre等工具小鼠，并对心室心内膜进行了谱系示踪实验。研究发现，虽然Nfatc1-Cre可以标记上大量冠状血管，但Nfatc1基因并不仅仅表达在心室心内膜，还表达在胚胎早期的静脉窦内皮细胞中。由此，研究人员对冠状血管的心室心内膜起源提出了质疑。　　为了对心室心内膜实现特异性标记，周斌组等研究人员利用单细胞实时定量PCR、原位杂交实验等技术，发现并鉴定了特异性表达在心室心内膜的基因Npr3。通过构建Npr3-CreER等工具小鼠，对心室心内膜开展谱系示踪实验发现，心室心内膜很少贡献到胚胎期冠状血管。通过多种工具小鼠实验，进一步证实静脉窦内皮细胞很可能是胚胎期冠状血管的主要来源。　　心内膜细胞和冠状血管内皮细胞虽都是内皮细胞，但两者的基因表达存在很大差异。在该课题中，研究人员还利用多种工具小鼠，分离出了胚胎期心内膜细胞和冠状血管内皮细胞，通过RNA-sequencing实验发现并鉴定出了一系列特异性表达在心内膜细胞或冠状血管内皮细胞上的基因，这对心血管领域内的后续研究具有重要意义。　　该课题由张辉在研究员周斌的指导下完成，并得到了合作者斯坦福大学教授Sean M. Wu和南加州大学教授Henry M. Sucov的帮助。该工作得到了中科院、国家科技部、基金委、中组部、上海市科委等经费支持。 文章链接心内膜来源的细胞（红色）很少形成胚胎期心脏壁的冠状血管（绿色）。蓝色为细胞核。

在新型冠状病毒肺炎（Novel coronavirus pneumonia, NCP）的各个诊疗方案中，我们仍然能够发现与流式细胞术相关的检测得到了不少认可与建议，那么，究竟流式细胞术在新型冠状病毒感染的诊断与治疗中，有哪些用途呢？这些基于流式的检测又是否对临床具有实际意义的帮助呢？我们从现有的已经官方发布的新型冠状病毒肺炎的诊疗方案中，寻到了建议进行流式相关检测的依据。即，对于新型冠状病毒感染，在有条件的情况下，建议进行淋巴细胞亚群和细胞因子的检测。针对已确诊的2019-nCoV病人建议留观后第3、5、7天及出院时依据病情可，若有条件可检查血细胞，肝肾功能，肌酶+肌红蛋白，凝血、CRP；第5-7天若有条件可复查PCT及TB淋巴细胞亚群11项。而进行淋巴细胞亚群和细胞因子的检测，最常用的检测方法即流式细胞术。由于对2019-nCov的机制尚在研究中，我们参考了与之相似性很高的SARS的诊治方案和研究结果，来共同探讨一下这些检测的临床意义。其他研究显示，在SARS治疗过程中，糖皮质激素的应用会使T淋巴细胞及亚群发生不同程度减低，因此，外周血T淋巴细胞亚群的动态监测，有助于SARS-Cov致病机制的研究和诊断，并对于指导治疗（尤其糖皮质激素应用的试剂、剂量等）以及提示预后具有重要价值。3还有很多研究揭示了细胞因子在冠状病毒感染中扮演的重要角色。Chen J等人在2010年发表的，利用BALB/c小鼠模式，对SARS-CoV感染的细胞免疫反应进行的研究显示，细胞因子在病毒感染后的早期（如TNF-α, IL-6, 趋化因子CXCL10, CCL2, CCL3, CCL5等）和疾病进程中（如 TNF-α, IFN-γ, IL-2, IL-5, IL- 6, 趋化因子CXCL9, CXCL10, CCL2, CCL3和CCL5等）均有增高，这些细胞因子的增高，要么与早期炎症细胞的募集相关，要么与病毒清除，肺部损伤肺部炎症产生相关。5另有研究认为，SARS感染后，机体会因为受到较强的外界刺激而产生过度免疫，出现细胞因子风暴。而细胞因子风暴会造成的肺毛细血管内皮细胞以及肺泡上皮细胞的弥漫性损伤，引发急性呼吸急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）。6最新发表在Lancet上的针对2019-nCoV 感染的研究揭示，感染2019-nCoV的患者有大量的IL1B、IFNγ、IP10和MCP1增高，可能与激活Th1细胞免疫反应有关。然而，2019-nCoV感染也启动了抑制炎症的Th2细胞因子（如IL4和IL10）分泌的增加，这与SARS-CoV感染还是不同的。进一步比较ICU患者与非ICU患者，发现ICU患者血浆IL2、IL7、IL10、GCSF、IP10、MCP1、MIP1A、TNFα的浓度均高于非ICU患者，提示细胞因子风暴与疾病严重程度相关（图2）。7由此可见，检测病毒感染者的细胞因子的情况，有助于了解机体在冠状病毒感染后的一系列免疫应答状态，为疾病治疗和预后判断提供重要依据，同时也为探索新型冠状病毒的致病机制提供更多的线索。当然，对于新型冠状病毒的研究仍在继续，流式细胞术能贡献的检测指标也远不止淋巴细胞亚群和细胞因子，在条件允许的情况下，纳入更多有潜在意义的检测指标，也很有可能为探索新型冠状病毒感染的更优诊疗方案，以及致病机制研究带来新的助益和指引。参考文献1. 新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第四版）2. 北京协和医院关于 “新型冠状病毒感染的肺炎”诊疗建议方案（V2.0）3. 传染性非典型肺炎(SARS)诊疗方案[J].现代实用医学,2004(02):119-126.4. He Z, ZhaoC, Dong Q, et al. Effects of severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus infection on peripheral blood lymphocytes and their subsets[J]. International Journal of Infectious Diseases, 2005, 9(6): 323-330.5. Chen J, Lau Y F, Lamirande E W, et al. Cellular Immune Responses to Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus (SARS-CoV) Infection in Senescent BALB/c Mice: CD4+ T Cells Are Important in Control of SARS-CoV Infection[J]. Journal of Virology, 2010, 84(3): 1289-1301.6. 张艳丽, 蒋澄宇. 细胞因子风暴:急性呼吸窘迫综合征中的主宰生命之手[J].生命科学,2015,27(05):554-557.7. Huang C, Wang Y, Li X, et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China[J]. The Lancet, 2020.

肺，作为呼吸和免疫防御的关键战场，在体外建立模拟感染和炎症反应的仿生肺模型一直是生物医学研究人员面临的一项重要但具有挑战性的任务。 长久以来，二维细胞培养模型为我们提供了肺上皮研究的初步平台，然而，这些模型却难以捕捉到肺部复杂多变的三维结构和免疫互动的丰富性。动物模型虽然有三维结构，但与人类肺组织的结构差异增加了制备过程的难度。直接培养人体组织则有免疫细胞丢失、体外维持时间不足等问题。 东南大学团队2023年1月在《Biosensors and Bioelectronics》（影响因子：12.6）期刊上发表了题为“A storm in a teacup -- A biomimetic lung microphysiological system in conjunction with a deep-learning algorithm to monitor lung pathological and inflammatory reactions”的文章（第一作者：东南大学青年至善学者、艾玮得生物CTO陈早早副教授，通讯作者：巢杰教授，浦跃朴教授和顾忠泽教授），介绍了体外肺微生理系统模型的构建方法与应用。该模型不仅在芯片上建立了肺泡-支气管复杂器官模型，而且在模型中引入了多种免疫细胞，增强了模型的仿真性，可以在模型上模拟肺脏病理和炎症级联反应，再现气溶胶微滴在肺中的传播，研究阻断病原传播的方法。该模型对于评价肺泡和支气管的通透性、粘液分泌、炎症反应等功能、开展高风险传染性肺疾病研究有重要作用。 体外肺微生理系统的设计与构建研究人员选择了多种肺上皮细胞系，如BEAS-2B（支气管上皮细胞）、NCI-H441（2型肺泡上皮细胞）、A549和Calu-3，人单核细胞系（THP-1）和人内皮细胞系（HUVEC），并将它们接种到膜式芯片上。芯片由支气管和肺泡腔组成，每个腔室由多孔膜分割为上下两个独立空间，上层接种肺上皮或支气管上皮细胞，下层接种肺血管内皮细胞，这些细胞在芯片内形成了致密的上皮层，模拟了肺部的自然结构。芯片使用多通道流控系统进行液体灌注。B)肺mps的典型构建时间C)上皮和内皮形态分析(I)肺- mps transwell样膜上的肺上皮(BEAS2b)和内皮(HUVEC)示意图。(II)肺- mps的冷冻切片和H&E染色显示在低(上)和高(下)放大下膜两侧存在上皮和内皮(第5天)(III)扫描电镜(SEM)图像显示内皮和上皮在膜上生长(第5天)(IV)芯片腔内内皮和上皮的活/死染色，显示肺- mps细胞的高活力(第7天) 肺微生理系统芯片的应用 1 在肺微生理系统芯片上模拟炎症级联反应巨噬细胞受免疫原性物质如PAMP和DAMP激活，进而分泌炎症因子、活化内皮细胞，造成更多单核细胞粘附并聚集于内皮层，引发炎症级联反应，而炎症级联反应通常用来描述炎症反应的放大。 为了模拟肺炎症反应，研究人员构建了一套器官芯片流路灌注系统，将肺微生理系统先后用组织定居巨噬细胞和循环单核细胞进行灌注，并用脂多糖（LPS）处理模型上腔，激活巨噬细胞，诱发炎症反应。通过连续观测芯片中流动的单核细胞，可以观察到LPS刺激后内皮细胞层有大量单核细胞粘附。炎症因子（如TNF-α、IL-6、MCP1）、跨上皮电阻（TEER）值、肺泡腔粘液分泌等指标的变化也证明了模型的炎症状态。肺器官芯片模拟早期炎症反应A)巨噬细胞在上皮上的播种B)灌注过程中LPS (10 μg/ml)对内皮细胞附着的单核细胞的影响C)在经LPS预处理的肺mps中，红色箭头表示内皮上原有的单核细胞，绿色箭头表示新的单核细胞附着D)扫描电镜图像显示单核细胞附着在内皮与不处理LPSE)肺- mps w/或w/o LPS组内皮上单核细胞粘附的定量比较 2肺微生理系统芯片上用于液滴与空气传播疾病的研究飞沫通过说话、呼吸和咳嗽传播是空气传播疾病的典型传播方式。为了构建能够模拟液滴扩散的体外模型，研究人员设计了一个全面的集成系统，整合了传播链上游的肺器官芯片、雾化器、防护口罩、下游的肺器官芯片以及泵和辅助设备。上游肺芯片肺泡室内的培养液通过雾化器产生液滴或气溶胶，经泵导入下游肺芯片。 在佩戴外科口罩与不戴口罩的情况下，追踪上游形成的色素微滴和荧光微珠扩散至下游介质的情况。结果显示，佩戴口罩能将两者的传播数量减少至5%以下，证明了防护口罩的预防效果。用这一系统也可以观察到伪病毒从病毒感染的上游肺器官向下游的传播，而口罩几乎完全阻止了伪病毒的感染。A）模拟液滴在人体肺部之间扩散的肺器官芯片集成系统B)肺器官芯片流路灌注系统，包括:两个控制系统口罩阻断伪病毒传播。 在空气传播的感染性疾病尤其是呼吸系统疾病领域，构建一个能够全面反映肺部感染和炎症反应的仿生模型，不仅需要技术的革新，更需要对生命本质的深刻理解和对病理过程的精准把握。体外肺器官芯片模型的研究与构建，使得仿生肺模型更加完整，更能模拟真实世界的人体组织内的复杂情况，致力于填补现有科学技术的空缺。 文献索引：Chen Z, Huang J, Zhang J, Xu Z, Li Q, Ouyang J, et al. A storm in a teacup -- A biomimetic lung microphysiological system in conjunction with a deep-learning algorithm to monitor lung pathological and inflammatory reactions. Biosens Bioelectron. 2023 Jan 1 219:114772. doi: 10.1016/j.bios.2022.114772. PMID: 36272347 江苏艾玮得生物科技有限公司（AVATARGET）是一家专注于提供人体器官芯片产品与解决方案的创新型科技公司，致力于器官芯片、智能装备及生物试剂等产品和服务的研发生产，构建器官芯片全产业链生态体系，创新突破传统动物模型与2D细胞模型的限制，解决种属差异难题、实现体外模型3D动态培养，构建高仿真的人体微环境、提高实验数据的准确性，为肿瘤精准诊疗、疾病建模、药物筛选、药物评价、化妆品评价、再生医学研究、航天医学研究等领域用户提供精准高效的产品与解决方案。 本期文献提及的肺器官芯片与肺器官芯片流路灌注系统已在艾玮得生物实现量产转化。单腔膜式芯片可用于构建体外肺模型、肠道模型、肝脏模型、皮肤模型、肾脏模型与血脑屏障模型。高通量膜式屏障芯片可用于构建体外肺模型、肠道模型、肝脏模型、皮肤模型、肾脏模型、血脑屏障模型与免疫共培养模型。器官芯片流路控制系统可实现细胞空间结构排布，模拟细胞生长的流体环境和气体-液体界面环境，实现自动化培养，节省人力，减少误差和人为操作失误，并大大降低实验的复杂性。 欢迎咨询详情：电话：0512-65367666邮箱：bd@avatarget.com.cn

12月5日清晨，在山东聊城市街头，市民在大雾中骑车出行。 　　灰蒙蒙的天气让越来越多的中国公众注意到PM2.5——一个由英文和数字组成的专业术语。其实很多中外学者早已证实，它潜伏在空气中，不仅会伤害人的健康，更给社会造成难以挽回的经济损失。 　　所谓PM2.5，是指空气中悬浮的颗粒物，其直径小于2.5微米。因为这些颗粒物太轻，很难自然沉降落到地面上，而是长期漂浮在空中，不仅小到看不见，更小到可以直接进入肺泡甚至融入血液，和人体内的细胞“搏斗”并伤害这些细胞。从某种程度上说，叫它“凶手”并不为过。 　　根据公开的学术资料和采访领域内权威专家，可以拼合出这个“凶手”的“面貌”和“行凶手段”，公众则更希望知道应如何“缉凶”。 　　PM2.5如何“定罪” 　　从公开的科研资料看，对PM2.5的研究很多聚焦于肺脏。 　　研究者们从肺脏的毒理学研究入手：以PM2.5对4组大鼠每天进行1次染毒，连续进行3天。对这些大鼠的肺灌洗液并对肺组织病理切片分析后发现，PM2.5能够引起肺部血管通透性的改变、肺细胞损伤和加重氧化应激损伤，在高剂量染毒组，大鼠肺部炎性细胞渗出，肺间隔水肿。 　　2009年的一项实验采集了北京城区大气中的PM2.5，以人肺泡上皮细胞株(A549)为模型进行毒理作用研究。在这个实验中，以25、50、100、200μg/ml等不同的染毒状况进行对比发现，随着染毒浓度的增加，PM2.5可引起这些细胞的炎性损伤。 　　此类学术研究不胜枚举，但普通读者很难完全“吃透”。 　　“种种证据表明，目前这些小颗粒物对细胞损伤已是公论。”中国工程院院士魏复盛告诉中国青年报记者，当这些小东西进入人体后，一般直接到达支气管和肺泡，甚至可以进入血液，其吸附的重金属氧化物或多环芳烃等致癌物质危害很大。 　　今年公开发表的一项研究以甘肃某镍开采冶炼区为PM2.5采集区。研究者发现，在镍污染区大气中，PM2.5含镍剂量是实验对照区的65倍，长期暴露于PM2.5中，高浓度的镍会增加对细胞的损害。该实验用来测试的细胞叫做“血管内皮细胞”，是一种连续被覆在全身血管内膜的一层细胞群。在研究者看来，内皮层不仅仅是血液和组织的屏障，其损伤及功能紊乱还与多种疾病的发生密切相关，包括高血压、冠心病、糖尿病、慢性肾功能衰竭等。 　　北京大学医学部公共卫生学院教授潘小川发表论文称，2004年至2006年间，当北京大学校园观测点的 PM2.5日均浓度增加时，在约4公里以外的北京大学第三医院，心血管病急诊患者数量也有所增加。 　　“我们利用时间系列分析研究，对搜集的数据进行分析发现，PM2.5每立方米浓度增加10微克，医院高血压类的急诊病人就会增加8%，心血管疾病也会增多。”潘小川说。 　　从一群看不见、摸不着的小颗粒物，到进入人体，学者们的研究指向越来越清晰。 　　今年3月，上海市环保局的一个项目以定量评价研究某市PM2.5引起的居民健康危害及其经济损失。结果显示，该市2009 年霾污染因子PM2.5引起的居民健康危害共造成经济损失达24.61亿元，人均损失377元，占该市2009年GDP的0.17%。 　　研究显示，从各种疾病造成的经济损失来看，呼吸系统病例造成的经济损失最大，占到总经济损失的76%，但是哮喘疾病却比呼吸系统疾病更容易受到影响，2009年该市哮喘患病达19589例。研究还显示，不同地区由大气污染引起的居民健康危害经济损失不同，如唐山2004年大气污染对居民的健康危害较大，人均经济损失达到414 元/人 辽宁抚顺大气污染引起的居民健康损失较小，为153.15元/人 同时期的上海大气污染引起的居民健康损失达到315.95 元/人。 　　PM2.5如何“行凶” 　　一粒尘埃小到可以被忽视，但PM2.5正因为太小，而无法被忽视。 　　魏复盛告诉本报记者，一般而言，直径超过10微米的颗粒物，会被挡在鼻子的外面 直径在2.5微米至10微米之间的颗粒物可以进入呼吸道，但随着吐痰、打喷嚏被部分排出体外 而直径在2.5微米以内的细颗粒物，却会顺利通过下呼吸道，小于2.5微米的颗粒可进入肺泡之中，并可通过气血交换进入到人体血管。 　　如果放大了看这些小颗粒，他们并不一定是圆形或者方型，而呈不规则状。魏复盛表示，这些颗粒物中少部分是自然形成的扬尘，绝大部分是人类行为造成的二次污染，如二氧化硫、氮氧化物、硫酸铵、硝酸铵等粒子。这些粒子很多是因化石燃料燃烧不完全产生的有机碳，有时燃煤电厂在高温中生成的致癌物，在冷却时被这些细小的颗粒物吸附着进入人体。 　　魏复盛表示，这么小的颗粒很难自然沉降，会在空气中停留一个星期甚至几个月，本身对呼吸系统就有影响，造成咳嗽、不适。而小颗粒物上吸附的致癌物，更导致癌症高发。 　　12月5日，清华大学教授施一公发表博文称，过去两年间，他常常因为空气污染而痛苦。他的慢性咽炎自2010年开始逐渐加重，遇到污染天时，“就像嗓子里堵了个东西，咽不下去，又吐不出来，很难受。不知还有多少人像我一样在忍受这样严重的空气污染。” 　　而在潘小川看来，颗粒物吸附各种各样的毒性化学物质才更加要命。 　　他告诉记者，这些因为工业等人类活动产生的、燃烧不完全而排出的小粒子，本身由一定的二氧化硅和碳组成。也就是说，在它们“出生”的瞬间，可能是清白无害的，唯一的特点在于太小，太多。然而，相同质量浓度下，颗粒物越细，数目更多。比起PM10，PM2.5的表面积要大好几倍，吸附空气中的毒性物质就会更多。 　　当PM2.5吸附了致癌物，就有致癌效应 吸附了致畸物，就有致畸效应。它通过下呼吸道，进入肺的深处，而它携带的有害气体、重金属就溶解在血液里。 　　魏复盛表示，目前学界对PM2.5的研究主要有两个方面。一种是通过研究其吸附的成分对人体细胞的影响入手，一种是不计成分，单纯对一定浓度的、可能混有多种成分的PM2.5入手。“现在已经肯定的是，浓度越高，对人体的危害越大，但由于这涉及长期的、大规模人群实验，具体的量值和对人体具体的伤害，还没有准确数据。” 　　由于PM2.5更容易在老人和孩子身上“发威”，研究者们很关注“凶手”接近他们的可能。一项研究表明，北京市城区交通干道附近居住的儿童PM2.5个体暴露水平较高。而发表于2008年9月的一篇论文，国家“十一五”科技支撑计划资助项目，测定北京某社区冬季时老人在污染物中的暴露水平较高。 　　施一公2008年从美国普林斯顿大学终身讲席教授的岗位上辞职回国，现任清华大学生命科学学院院长，但这两年来，他的心情“一直随着空气质量的好坏而变化”，因为“一切都是为了孩子”。 　　在他看来，污染的空气对幼儿的发育、智力、健康都会有不良影响。可怕的是，这些影响一般不会在几个月甚至几年内被明显察觉到，也许有些长期受到空气污染的人一辈子都不会觉察其影响……最为可怕的是，普通老百姓对空气污染没有足够的意识，一般情况下也不会主动诉求。而对患者，很难确诊是否由于空气污染引发病变。 　　他表示，空气污染比其他的污染危害更大。首先，受害人最多。除非生活在过滤器里，所有人都会受害。其次，几乎无法防护。我们担心水污染时，可以加装一个有害物过滤器 担心食物安全时，可以选择一些比较安全的食物或洗干净后再食用。对付空气就没有办法了，因为空气无孔不入、无处不在。最多就是在办公室和家里装上空气过滤器，但效果有限。 　　怎样“缉拿”PM2.5 　　PM2.5无所不在，但人不能生活在罩子里。公众们希望，至少知道“对手”的力量以求自保。 　　刘昌峰在位于北京的一家世界500强企业上班。业余时间，他带着检测器，去比较地铁、出租车、公交车、骑车的4种交通方式。他发现，地铁上没有二手烟的危害，没有地面上汽车尾气的排放，因而PM2.5数值最低。于是他放弃了每年春秋两季的骑行，尽量乘地铁。他发现封闭的写字楼里PM2.5的数值尚可，午餐时放弃外出吃饭，就在写字楼的地下二层用餐。他还给自己的家里种了27盆绿色植物，虽然他心里清楚，这也没有多大用处。 　　这台检测的仪器是他从达尔问自然求知社借来的，在刘昌峰看来，这台仪器受湿度的影响，分辨不出来空气中的小水珠和微尘。所以他们准备换一台设备，使得这种测试朝着更加科学的方向发展。 　　潘小川是致力于研究环境与公共卫生关系的专家，为保证其研究数据的精准，他的研究团队采取“最原始”的方法“缉拿”PM2.5。 　　这个方法就像用“虾笼”捕捉“猎物”：研究者们采用专门的采样头，这是一种滤膜，表面有一定的入口，大的颗粒进不来，只有“小鱼小虾”才能被捕获进来，进来了保证其出不去。把这个“虾笼”放置在采样点24个小时后，拿来称重，多出来的重量就是小颗粒们的重量。 　　潘小川表示，用目前流行的检测仪等设备进行测试，从技术条件上来说并不完善。 　　复旦大学环境科学与工程系大气化学研究中心主任庄国顺告诉本报记者，我国对PM2.5的检测无论是在技术上还是经济上都没有难度。技术上完全可以与成熟的国际技术接轨，专业的检测设备每台约10万元，在北京、上海、广州等大城市配备这样的设备完全是有能力的。 　　对PM2.5的缉拿和判罪，其实不是新鲜事。魏复盛曾任中国环境监测总站总工程师，早在上世纪90年代就开展了空气污染对呼吸健康影响的研究。他告诉本报记者，当时美国尚未制定PM2.5的相关政策。 　　魏复盛告诉本报记者，上世纪90年代美国的PM2.5研究主要从学理角度出发，美国的卫生部门和环保部门极力主张制定PM2.5标准，但产业部门和企业家们都反对，政府也有一些反对的声音。因为一旦制定标准，标准确定将PM2.5纳入治理范围，意味着企业和社会都要付出更高的成本和代价。环保部门为搜集证据，花了很多钱和精力去进行相关研究。 　　魏复盛说，美国制定PM2.5标准的博弈持续了近20年。