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    如何利用单细胞转录组进行疾病研究?

    癌症 单细胞转录组
    03/10
    29


    近期,新格元助力的多项研究通过单细胞转录组学技术,在癌症、神经退行性疾病和免疫治疗等领域取得了突破性进展。这些研究不仅揭示了疾病发生发展的新机制,还为开发新型治疗方法提供了重要依据。以下是2025年2月的部分项目文章精彩集锦,让我们一探究竟!



    01

    FBXO31介导的OGT泛素化维持O-GlcNAc酰化稳态以抑制子宫内膜恶性肿瘤

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    文章标题:FBXO31-mediated ubiquitination of OGT maintains O-GlcNAcylation homeostasis to restrain endometrial malignancy


    发表期刊:Nature Communications


    新格元提供Singleron Matrix、GEXSCOPE单细胞转录组建库试剂盒、CeleScope分析软件


    主要内容:蛋白质O-GlcNAcylation是一种与细胞代谢可塑性相关的翻译后修饰。在包括子宫内膜癌(EC)在内的许多癌症中观察到异常的O-GlcNAcylation水平,但其在EC中的临床特征和分子机制尚未完全明确。本研究发现,在包含219个肿瘤的中国队列中,O-GlcNAcylation水平与EC的组织学分级呈正相关,并在癌症基因组图谱(TCGA)数据集中得到了验证。在患者来源的子宫内膜上皮类器官中,增加的O-GlcNAcylation水平促进了细胞增殖和干细胞特性,而降低O-GlcNAcylation则限制了子宫内膜癌类器官的生长。CRISPR筛选和生化特征分析揭示了肿瘤抑制因子FBXO31通过泛素化O-GlcNAc转移酶OGT来调节EC中的O-GlcNAcylation稳态。在小鼠模型中,降低O-GlcNAcylation水平可阻碍EC肿瘤的形成。本研究强调了O-GlcNAcylation作为一种有用的分层标记物和针对晚期、低分化的EC病例的治疗弱点的潜力。

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    图:O-GlcNAcylation水平的提高促进增殖和干性



    02

    体积电镜揭示附睾上皮细胞间细胞器库的原位结构

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    文章标题:In situ architecture of the intercellular organelle reservoir between epididymal epithelial cells by volume electron microscopy


    发表期刊:Nature Communications


    新格元提供SynEcoSys单细胞数据库


    主要内容:哺乳动物附睾上皮细胞对精子成熟至关重要。长期以来,通过透射电子显微镜观察到附睾上皮细胞中存在类似囊泡的超微结构,但其性质一直未明。本研究利用体积电子显微镜(vEM)生成附睾上皮细胞的三维重建图,并鉴定这些囊泡为位于侧细胞间空间(LIS)的细胞间器质库(IORs),其中包含蛋白质聚集体、自噬体、与溶酶体相关的器质和线粒体残余物。通过免疫标记器质标记物(如P62、LC3、LAMP1和TOMM20)进一步确认了这些发现。IOR的大小或数量在附睾的四个区域中有所不同,并且随着年龄的增长而减少。Rab27a突变小鼠在附睾头部显示出减少的IORs和亚生育表型,表明Rab27a参与了IORs的形成。


    研究使用了两个主要的单细胞转录组数据集(来源新格元SynEcoSys单细胞数据库),包括多种小鼠组织的单细胞数据和研究者之前发表的附睾细胞单细胞数据,这些数据分析为研究附睾上皮细胞中IORs的功能和分布提供了重要的分子证据。揭示了附睾上皮细胞通过细胞外的IORs来补充其有限的自噬能力,从而维持细胞稳态;还为理解其他上皮细胞丰富的组织(如肠道)中的类似结构提供了新的视角。

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    图:scRNA-seq分析显示,附睾和肠道中自噬相关基因的表达水平较低



    03

    脑部广泛性神经再生基因治疗改善阿尔茨海默病小鼠模型的认知功能

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    文章标题:Brain-Wide Neuroregenerative Gene Therapy Improves Cognition in a Mouse Model of Alzheimer's Disease


    发表期刊:Advanced Science


    新格元提供scRNA-seq、SynEcoSys单细胞数据库


    主要内容:阿尔茨海默病(AD)是一种进行性且不可逆的脑部疾病,其特征为新皮质和海马体中大量神经元的丧失。目前的治疗主要集中在AD的早期阶段,但缺乏对晚期AD的有效治疗方法,这主要是由于无法补充丢失的神经元和修复受损的神经回路。本研究利用能够高效穿过小鼠血脑屏障的工程化腺相关病毒(AAV)载体,开发了一种脑部广泛性神经再生基因治疗策略,直接将AD小鼠模型中的内源性星形胶质细胞转化为功能性神经元。研究发现,约有50万新神经元在大脑皮层和海马区再生,并广泛分布。重要的是,这些转化的神经元能够整合到现有的神经网络中,并改善AD小鼠的各种认知表现。通过化学遗传学抑制转化的神经元可以消除AD小鼠的记忆增强,表明新转化的神经元在认知恢复中发挥了关键作用。

    单细胞转录组测序(scRNA-seq)被用于研究NeuroD1介导的星形胶质细胞向神经元转化(AtN)过程中的分子机制,以及转化过程中细胞状态的变化,为开发基于AtN转化的神经再生疗法提供了重要的理论基础。

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    图:sc-RNAseq分析揭示了AtN的分子机制



    04

    通过工程化益生菌靶向腺苷介导的代谢免疫检查点以增强化疗免疫疗法

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    文章标题:Targeting the Adenosine-Mediated Metabolic Immune Checkpoint with Engineered Probiotic for Enhanced Chemo-Immunotherapy


    发表期刊:Advanced Science


    新格元提供scRNA-seq


    主要内容:免疫疗法通过利用患者的免疫系统来治疗癌症,但其疗效常因免疫抑制性肿瘤微环境(TME)而受限。腺苷是这一微环境中的关键因子,通过cAMP信号通路抑制免疫细胞活性。本研究提出了一种创新策略,利用基因工程改造的大肠杆菌Nissle 1917菌株,在缺氧条件下表达腺苷脱氨酶(ADA),靶向肿瘤,将免疫抑制性腺苷转化为肌苷,从而增强抗肿瘤免疫反应。在体内外实验中,这种工程化益生菌显著改善了免疫细胞浸润,并与低剂量多柔比星在皮下和原位小鼠结直肠癌模型中展现出协同效应。此外,工程化益生菌还调节了TME,促进M2型巨噬细胞向M1型转变,并增加效应T细胞群体。

    单细胞转录组测序(scRNA-seq)被用于分析工程化益生菌(EcN_ADA)处理后的肿瘤微环境(TME)中免疫细胞的变化。揭示了EcN_ADA通过调节TME中的免疫细胞组成和功能,显著增强了抗肿瘤免疫反应。这些发现为利用工程化益生菌进行癌症免疫治疗提供了重要的机制支持。

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    图:治疗后小鼠肿瘤组织单细胞RNA (scRNA)测序分析






    2月项目文章列表



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    - THE END -


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