电脑平滑度仪

p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "近日，中国医学科学院阜外医院周洲教授团队在Cell Reports发表的最新研究首次发现并证实了，心脏流出道发育过程中存在心肌细胞向血管平滑肌细胞的转分化（trans-differentiation）。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "strong研究者就此提出了大动脉基部平滑肌汇聚发育（convergent development）的概念。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "其中，阜外医院实验诊断中心刘宣雨博士为论文第一作者，新乡医学院王计奎教授为共同通讯作者。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/5d0f19bf-17d9-40e8-be8b-89e6ba1b60f5.jpg" title="001.jpg" alt="001.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "心脏流出道是先心病发病的热点部位，在这项研究中，研究者分析了来自小鼠流出道的3个连续发育阶段的共50,000多个细胞的单细胞转录组，同时结合单分子荧光原位杂交和基于Dre-Rox的谱系追踪技术进行了分析和验证。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "研究发现，心脏流出道发育过程中涉及到6种细胞类型，共17个细胞亚群，研究者通过机器学习分类模型，为各种细胞类型及其亚群定义了分子特征（图1）。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/a1081aed-4d3e-411a-9b23-8ae01464bc9a.jpg" title="002.jpg" alt="002.jpg"//ppspan style="text-align: justify text-indent: 0em color: rgb(0, 112, 192) "注：A：17个细胞亚群；B：各种细胞类型及其比例；C：各种细胞类型及其亚群的分子特征/span/pp style="text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "图1 心脏流出道发育过程中的细胞亚群及其分子特征/span/pp/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em " /pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "为了分析细胞亚群间关系，研究者通过力导向的KNN图布局（force-directed layout of k-nearest-neighbor graph）在二维空间内更加准确反映数据结构（图2A），同时分析细胞状态随时间的变化动态（图2B）和细胞亚群的特异表达谱，发现了与平滑肌分化直接相关的细胞亚群（图2C）。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "有趣的是，除了间充质细胞向平滑肌细胞转化外，一个可能向平滑肌细胞发生了转分化的心肌细胞中间态亚群c9“浮出水面”，研究者推测，流出道的平滑肌细胞可能存在汇聚发育模式。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/be4c2ffb-cb00-4c92-a03e-d1068157f53b.jpg" title="003.jpg" alt="003.jpg"//pp style="text-align: center "span style="text-align: justify text-indent: 2em color: rgb(0, 112, 192) "图2 心脏流出道平滑肌的汇聚发育模式/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "研究者进一步通过拟时间排序分析发现，在心肌向平滑肌转分化过程中，随着分化的进行，细胞的心肌标记的表达下调，平滑肌标记的表达上调（图3A）。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "值得注意的是，Notch信号途径中的基因随着分化的进行逐渐上调（图3B）。通过基因调控网络打分分析，最终揭示出了心肌细胞向平滑肌细胞转分化过程中的关键转录因子（图3C），如Notch信号通路（已知在流出道的发育中扮演重要角色）的下游转录因子Heyl。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/9467d7f6-8f0b-4a78-9e53-39e72c304313.jpg" title="004.jpg" alt="004.jpg"//pp/pp style="text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em "span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "图3 拟时间排序和基因调控网络分析揭示出心肌细胞向平滑肌细胞转分化过程中的关键转录因子/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "单分子荧光原位杂交结果显示，从近端到远端的流出道连续横截面可以观察到从心肌表型向平滑肌表型的过渡（图4A）。细胞共表达心肌的标记基因Myh7和流出道平滑肌的标记基因Cxcl12，为心肌细胞向平滑肌细胞转分化的存在提供了支持（图4B）。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/a1ccbd68-ea7d-4db2-ae6c-07344f4ead97.jpg" title="005.jpg" alt="005.jpg"/span style="color: rgb(0, 112, 192) text-align: justify text-indent: 0em font-size: 14px "图4 单分子荧光原位杂交共表达结果支持流出道发育过程中心肌细胞向平滑肌细胞转分化的存在/span/pp/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em " /pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "研究者利用可以特异性标记心肌细胞后代的小鼠胚胎模型Tnnt2-Dre CAG-tdTomato (图5A), 通过tdTomato和成熟平滑肌标记基因Myh11的共表达最终验证了流出道发育过程中心肌细胞向平滑肌细胞的转分化（图5B）。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/eeaf9199-00a4-47e6-9231-e6ee425dcd46.jpg" title="006.jpg" alt="006.jpg"//pp/pp style="text-align: center line-height: 1.5em text-indent: 0em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "图5 谱系追踪验证了流出道发育过程中心肌细胞向平滑肌细胞的转分化/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "br//pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "strongspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(127, 127, 127) "来源/span/strongspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(127, 127, 127) "：Xuanyu Liu, Wen Chen, Wenke Li, et al.Single-cell RNA-seq of the developing cardiac outflow tract reveals convergent development of the vascular smooth muscle cells. Cell Reports, 2019, 28: 1-16.DOI：10.1016/j.celrep.2019.06.092./span/pp style="text-align: center "span style="background-color: rgb(255, 255, 0) "strong扫码关注【3i生仪社】获取生命科学最新资讯/strong/spanbr//ppspan style="background-color: rgb(255, 255, 0) "strong/strong/span/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/28979e25-472a-42e2-b206-56e81b58ea60.jpg" title="小icon.jpg" alt="小icon.jpg"//p

遗传性平滑肌瘤和肾细胞癌（HLRCC associated RCC）是常染色体显性遗传肾癌，由延胡索酸酶基因FH的胚系或体系突变、缺失以及甲基化失活导致。与其他常见的肾细胞肿瘤相比，HLRCC associated RCC具有Ⅱ型乳头状肾癌特点，也会偶发集合管癌和透明细胞癌等。该型肿瘤常表现为单侧或单病灶，呈囊性，或囊性实性混合生长，且侵袭性远强于其他肾细胞癌，在肾原发病灶较小且局限时（1.5厘米），也可能出现淋巴结转移或远处转移，转移部位常见于肺，预后极差。由于FH-缺陷患者队列研究的不足，迄今缺乏有效药物和标准治疗方案。临床诊断主要通过基因测序或组织病理学或医学影像分析进行术前诊断，但疾病的复杂性和多样性使得早期诊断较为困难，因此对于该疾病的诊断新方法亟待探索。2023年4月13日，上海交通大学医学院附属儿童医学中心郑亮团队和仁济医院张进，徐云则团队合作，在Journal of Clinical Investigation（影响因子IF=19.477）在线发表题为Circulating succinate-modifying metabolites accurately classify and reflect the status of fumarate hydratase-deficient renal cell carcinoma的研究论文。 研究团队在多年研究基础上，组建了全国范围的多中心延胡索酸酶基因突变携带者队列，阐明了基因延胡索酸酶失活突变在肿瘤与携带者中的代谢异常机制。揭示血液小分子suc-cys和suc-ado可以准确诊断延胡索酸酶的胚系或体系突变，其AUCROC=0.97，为临床上遗传性平滑肌瘤和肾细胞癌的诊断提供了新的视角。 △HLRCC-associated患者I/II期和III/IV期的Kaplan-Meier总生存期分析（点击查看大图）研究队列由来自 16 个中心的 252 名参与者组成：其中FH 缺陷 (FH-MT) RCC 患者77例，临床分型为I、II、III 和 IV 期；77例FH-MT患者中70例携带种系突变，7例为散发性突变，涉及错义、无义、移码和大规模缺失。在所有 FH-MT 患者中，47 名有家族史。FH-野生型 (FH-WT) RCC (n=88) 患者是新招募的，包括各种亚型的患者。以及新招募的无肿瘤 (NC) 个体的正常对照和 9 岁和性别匹配。我们首先对 77 名 FH-MT RCC 患者进行了 Kaplan-Meier 生存分析，显示 I/II 期患者的平均生存期明显长于 III/IV 期患者（P = 0.007），表明早期诊断具有明显的生存获益。△HLRCC-associate病人血浆的组学分析（点击查看大图） 本研究共使用了 n = 268 份血浆样本。来自 10 名 FH-MT RCC 患者、10 名 FH-WT RCC 患者和 10 名 NC 个体的样本 (n = 30) 被选为发现集。单独的验证集 (n = 238) 包含 67 个 FH-MT 样本、78 个 FH-WT 样本和 77 个 NC 样本。主成分分析结果表明，肿瘤中 FH 遗传状态和疾病阶段的血浆代谢物的潜在聚类，来自 ROCAUC 分析的前 20 种代谢物使 FH-MT 样品与其他两组的样品清晰分离。涉及氨基酸代谢、脂类代谢、TCA循环及核苷酸代谢途径。其中 suc-cys、suc-ado、琥珀半胱氨酸-甘氨酸 (suc-cys-gly) 和肌酸核苷水平具有很强的相关性，并且似乎是肿瘤负荷的最佳预测因子，被确定为监测 FH 变异患者和肿瘤负担潜在生物标志物。△FH突变型和野生型PDX小鼠模型血浆生物标志物的关联（点击查看大图） 进一步采用移植患者来源的肿瘤异种移植物 (PDX)，以监测真正的人类肿瘤对血浆代谢物的影响，FH 突变型小鼠肿瘤的生长速度与野生型相当。在FH 缺陷型 PDX 的小鼠血浆中，检测到suc-ado、suc-cys 和 suc-cys-gly，并随时间推移，随着肿瘤生长成比例地增加。这些结果表明，suc-cys和suc-ado具有出色的反映肿瘤状态的敏感性。更重要的是，皮下肿瘤手术切除后一天血浆代谢物降至基础水平。△HLRCC-associated患者的临床诊断效能（点击查看大图） 为了验证发现集和小鼠临床前模型的结果，我们采用独立验证集进行了验证，其中包含来自 67例 FH突变型患者、FH野生型患者和 67个健康受试者的 238 个血浆样本。通过同位素标记的内标对 suc-ado 和 suc-cys 的血浆浓度进行了定量分析。结果表明，两种代谢物在 FH突变型病人血浆中均显着升高。 Suc-cys和suc-ado 可以显著区分健康受试者与FH突变型患者，ROCAUC = 0.983，suc-ado 的 ROCAUC = 0.930。以及突变型及野生型FH RCC（suc-cys: ROCAUC = 0.980 suc-ado: ROCAUC = 0.923）。提示所选择的Suc-cys和suc-ado，可作为常规筛选 FH 突变携带者，以及 RCC 患者分型的生物标志物。△HLRCC-associated诊断与代谢机制示意图（点击查看大图） 进一步的机制研究显示，在小鼠模型中，肿瘤微环境中肾脏组织的蛋白级联和协同作用导致肿瘤来源的多肽转化为小分子suc-cys和suc-ado。 本文总结 目前对于高转移性肾癌，除了在早期阶段的肿瘤切除外，尚无有效的治疗方法。作者筛选的suc-cys和suc-ado，可靠地反映了基因突变状态和肿瘤负荷，在早期诊断，转移复发和预后的效果都较好，填补了肾癌肿瘤代谢标志物的空白。研究团队的成果对于寻找适合快速诊断、筛查和监测的无创血浆生物标志物的探索，为出生基因缺陷型健康筛查和复发难治型肾癌的精准治疗带来新希望。 作者信息上海交通大学医学院附属儿童医学中心研究员郑亮为第一作者和通讯作者，上海仁济医院泌尿科张进教授为共同通讯作者，伍小宇为共同作者。文章中非靶向代谢组学，脂质组学，以及标志物定量使用Thermo Q Exactive Plus完成。

资料图：化学电脑笔记本原型机。　　JPL实验室博士后杰西卡克里莫表示：“如果这个仪器被送上太空，将成为这类检测设备中最敏感的一款，也将成为第一款可同时寻找氨基酸和脂肪酸的仪器。”　　研究人员希望化学笔记本电脑能像《星际迷航》中的首次科学分析仪(Tricorder)那样，有一天能被发送到另一个行星如火星或木卫二上。它大约是普通笔记本电脑的大小，但是更厚一些，因为里面装配了一些化学分析组件。它与Tricorder的不同之处在于，需要摄取样本并对其进行分析。　　JPL技术员福尔南达莫拉与项目首席皮特威利斯共同开发了这个仪器。莫拉说：“它是一款可以因执行不同检测任务而重新编程的化学分析仪。比如，它能像普通电脑笔记本那样，用不同的程序来检测氨基酸和脂肪酸。”　　氨基酸是构成蛋白质的组件，而脂肪酸是细胞膜的重要组成部分，它们都是生命不可缺少的非生命来源，而化学笔记本电脑或许能告诉你它们的区别。　　用它寻找什么?　　氨基酸以两种类型出现，左手型和右手型。正如人的左右手一样，这些氨基酸互为镜像，但是包含着同样的成分。地球上的生命只用到了左手氨基酸，因为在生命历史的早期就成为标准了。一些科学家假设，在其他世界中的生命可能会用到右手型氨基酸。　　克里莫说，如果测试发现了左手型和右手型的氨基酸混合物，就可以断定，这个样本并非生命的起源。但是一旦发现了左手型或者右手型氨基酸，可以成为迄今为止其他星球存在生命的证据。　　对氨基酸的分析非常具有挑战性，因为左手型或者右手型的氨基酸版本在大小和电荷上都是等量的。更有挑战性的是，发明一种方法在单项分析中查找所有的氨基酸。　　当笔记本设定为寻找脂肪酸的时候，科学家最感兴趣的是脂肪酸的碳链长度，这也是有机体存在或者曾经存在的标志。　　它如何工作?　　由电池提供电源的“化学笔记本电脑”需要分析液体样本，这一类样本在火星等星体上尤其难得。研究团队联合JPL的路德比格尔将“咖啡机”技术应用其中，样本被放入特定通道，与水混合加热至100摄氏度以上，水流会携带有机分子。火星样本分析仪器(SAM)被放置在NASA“好奇”号火星探测车上，它也用到了类似的原理，但是用的是热而非水。　　一旦水样本被送入化学笔记本电脑，仪器会通过掺入一种荧光染料，能指示氨基酸或脂肪酸。样本一起流入内部的微型芯片，氨基酸或者脂肪酸能够自动分离，在分离管道的尾部是检测激光。当通过激光检测时，荧光染料可以让研究人员看到与氨基酸或者脂肪酸有关的信号。　　在微型芯片内部的“分离通道”中，已经添加了混有样本的化学添加剂。一些物种只能与右手型氨基酸发生反应，而另一些只能与左手型氨基酸发生反应。这些添加剂会改变不同氨基酸类型在分离通道中的存留时间，进而让科学家判断样本中氨基酸的类型。　　为未来应用做检测　　2014年，研究人员将化学笔记本电脑放在测试火星车中，做了一个区域性的实验。莫拉说：“这是第一次将之应用于实验室外的环境。也是证明其在火星车中运行总体可行的第一步。”　　JPL的米歇尔鲁塞尔帮助提供了供这次测试使用的“绿锈”样本，它是一种吸收了有机分子的矿物，可能是重要的生命起源。威利斯说：“我们的终极目标是将这个仪器放在火星探测车上，所以第一次实验室外的测试也是这么做的。”　　从那时起，莫拉一直致力于改进化学电脑笔记本的工作敏感性，以便能检测到更少量的氨基酸或者脂肪酸。现在，这款仪器能够测量浓度低于万亿分之一的样本。而莫拉正在测试一种新型的激光探测器技术。　　接下来的测试将在智利的阿塔卡玛沙漠进行，测试经费来自NASA行星科学与技术模拟研究项目的一笔资助。　　克里默表示，这可能是对于寻找土卫二冰雪世界目标的重要应用工具，你只需要融化一点点雪，就可以直接作为样本进行分析了。　　目前，化学笔记本电脑技术在地球上已经有所应用：它可以用来检测环境变化，直接在检测地点分析样本就行了，而不需要再将样本带回实验室 它还能测出药物的成分是合法还是假冒的。