三分钟带您了解一周CNS科研进展
发布日期：2022-07-20 浏览次数：1850
国庆假期即将来临，然而，作为科研人过节之余，肯定不会忘记阅读文献。节前继续为大家带来 CNS 最新科研动态。
1. Science：人工合成淀粉首次在实验室诞生
民以食为天，粮食安全是国家大计。
2021 年 9 月 24 日，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队在 Science 发表研究论文 Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide。
该研究在无细胞系统中利用二氧化碳（CO2）和氢气合成淀粉的化学-生化混合途径，模拟自然生物中淀粉的合成过程，解决了人工途径中底物竞争、产物抑制、热/动力学匹配等问题，极大地提高了人工光合作用的能力，首次在实验室合成出人工淀粉！
图 1. 来源 Science
2. Nature communications :血小板减少综合征患者转录组学和表观遗传谱的纵向抽样研究
2009年，在中国首次发现由SFTS病毒（SFTSV）引起的严重发热伴血小板减少综合征（SFTS），随后在中国23个省和其他地区广泛分布。亚洲国家的死亡率在 12% 到 50% 之间。
2021年9月24日武汉大学化学与分子科学学院王亚芬实验组在Nature communications 上发布了“A longitudinal sampling study of transcriptomic and epigenetic profiles in patients with thrombocytopenia syndrome”
重症发热伴血小板减少综合征（SFTS）是由新型SFTS病毒（SFTSV）引起的一种新型蜱传传染病。在这里，进行纵向抽样研究以探索 SFTSV 感染后转录水平的差异，并表征住院患者的转录组和表观遗传谱。结果显示某些基因的 mRNA 表达从开始到恢复发生了显着变化。此外，m 6 A-seq 揭示某些与免疫调节相关的基因可能受 m 6A. 除了血小板计数、血清ALT和AST水平检测等常规检查外，心肌酶、凝血功能和炎症的明显变化与临床数据和测序数据有很好的相关性，建议临床从业者应监测上述指标跟踪疾病进展并指导个性化治疗。在这项研究中，转录本变化和 RNA 修饰可能为我们对 SFTSV 的理解提供新的视角，并在发现有效治疗该疾病的药物方面发挥重要作用。
3.Immunology：解析 IRX3 蛋白调控肥胖的新机制
肥胖是一个主要的全球医疗保健问题，目前全世界有超过 6 亿成年人被归类为患有这种疾病2021 年 9 月 23 日，北京该研究首次报道脂肪组织巨噬细胞中的 IRX3 作为转录因子，通过 TLR4-JNK1/2-IRX3 信号通路促进炎症基因表达，在调节肥胖及代谢炎症的生理过程中有着重要作用！愿每个肥胖人士远离肥胖的副作用！大学未来技术学院分子医学研究所的邱义福团队在 Immunology 杂志上发表研究论文 Macrophage IRX3 promotes diet-induced obesity and metabolic inflammation。
图2. 来源 Nature Immunology
4.Signal Transduction and Targeted Therapy：SARS-CoV-2 感染通过增强 B 细胞代谢下调 B 细胞中的 CD19 表达，从而导致康复患者的免疫缺陷
2019年底，一种新型冠状病毒（SARS-CoV-2）被确定为严重急性呼吸道感染COVID-19的病原体。
2021年9月22日，华中科技大学同济医学院武汉市中心医院于凯静实验组SignalTransduction and Targeted Therapy上发布研究论文SARS-CoV-2 infection causes immunodeficiency in recovered patients by downregulating CD19 expression in B cells via enhancing B-cell metabolism
SARS-CoV-2 感染会导致严重的免疫中断。然而，目前尚不清楚被破坏的免疫调节是否仍然存在并且是否与康复的 COVID-19 患者有关。该研究对 15 名康复 COVID-19 患者的 B 细胞免疫表型进行了表征，发现健康对照组和康复患者在 BCR 刺激前后具有相似的 B 细胞数量，但患者中 PBC 的频率显着与刺激前的健康对照相比增加。然而，在接受 BCR 刺激后，康复患者中未切换记忆 B 细胞的百分比降低，但健康对照中未发生变化。有趣的是，我们发现在康复患者的几乎所有 B 细胞亚群中 CD19 表达显着降低。而且，BCR 信号和早期 B 细胞反应在 BCR 刺激后被破坏。从机制上讲，我们发现 CD19 表达降低是由细胞代谢失调引起的。总之，该研究发现 SARS-CoV-2 感染通过增强 B 细胞代谢下调 B 细胞中 CD19 的表达，从而导致康复患者的免疫缺陷，这可能为治愈 COVID-19 提供新的干预目标。
5.Nature ：用于前列腺癌发现的生物信息深度神经网络
2021年9月22日，Dana-Farber 癌症研究所Haitham A. Elmarakeby研究组在Nature上发表研究论文Biologically informed deep neural network for prostate cancer discovery
确定介导前列腺癌临床侵袭性表型的分子特征仍然是一项主要的生物学和临床挑战。应用于生物医学问题的机器学习模型的可解释性的最新进展可能有助于临床癌症基因组学的发现和预测。
该研究组开发了 P-NET——一种生物学知情的深度学习模型——通过治疗抵抗状态对前列腺癌患者进行分层，并通过完整的模型可解释性评估治疗靶向治疗抵抗的分子驱动因素。我们证明 P-NET 可以使用分子数据预测癌症状态，其性能优于其他建模方法。
图 4：可解释的生物学深度学习
P-NET 是一种神经网络架构，它将不同的生物实体编码成一种神经网络语言，在连续层之间具有定制的连接（即来自患者档案、基因、通路、生物过程和结果的特征）。在这项研究中，我们主要关注处理突变和拷贝数改变。经过训练的 P-NET 提供每一层节点的相对排名，以告知生物假设的生成。实线表示从输入到生成结果的信息流，虚线表示计算不同节点重要性分数的方向。验证候选基因以了解它们的功能和作用机。
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国庆假期即将来临，然而，作为科研人过节之余，肯定不会忘记阅读文献。节前继续为大家带来 CNS 最新科研动态。
1. Science：人工合成淀粉首次在实验室诞生
民以食为天，粮食安全是国家大计。
2021 年 9 月 24 日，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队在 Science 发表研究论文 Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide。
该研究在无细胞系统中利用二氧化碳（CO2）和氢气合成淀粉的化学-生化混合途径，模拟自然生物中淀粉的合成过程，解决了人工途径中底物竞争、产物抑制、热/动力学匹配等问题，极大地提高了人工光合作用的能力，首次在实验室合成出人工淀粉！
图 1. 来源 Science
2. Nature communications :血小板减少综合征患者转录组学和表观遗传谱的纵向抽样研究
2009年，在中国首次发现由SFTS病毒（SFTSV）引起的严重发热伴血小板减少综合征（SFTS），随后在中国23个省和其他地区广泛分布。亚洲国家的死亡率在 12% 到 50% 之间。
2021年9月24日武汉大学化学与分子科学学院王亚芬实验组在Nature communications 上发布了“A longitudinal sampling study of transcriptomic and epigenetic profiles in patients with thrombocytopenia syndrome”
重症发热伴血小板减少综合征（SFTS）是由新型SFTS病毒（SFTSV）引起的一种新型蜱传传染病。在这里，进行纵向抽样研究以探索 SFTSV 感染后转录水平的差异，并表征住院患者的转录组和表观遗传谱。结果显示某些基因的 mRNA 表达从开始到恢复发生了显着变化。此外，m 6 A-seq 揭示某些与免疫调节相关的基因可能受 m 6A. 除了血小板计数、血清ALT和AST水平检测等常规检查外，心肌酶、凝血功能和炎症的明显变化与临床数据和测序数据有很好的相关性，建议临床从业者应监测上述指标跟踪疾病进展并指导个性化治疗。在这项研究中，转录本变化和 RNA 修饰可能为我们对 SFTSV 的理解提供新的视角，并在发现有效治疗该疾病的药物方面发挥重要作用。
3.Immunology：解析 IRX3 蛋白调控肥胖的新机制
肥胖是一个主要的全球医疗保健问题，目前全世界有超过 6 亿成年人被归类为患有这种疾病2021 年 9 月 23 日，北京该研究首次报道脂肪组织巨噬细胞中的 IRX3 作为转录因子，通过 TLR4-JNK1/2-IRX3 信号通路促进炎症基因表达，在调节肥胖及代谢炎症的生理过程中有着重要作用！愿每个肥胖人士远离肥胖的副作用！大学未来技术学院分子医学研究所的邱义福团队在 Immunology 杂志上发表研究论文 Macrophage IRX3 promotes diet-induced obesity and metabolic inflammation。
图2. 来源 Nature Immunology
4.Signal Transduction and Targeted Therapy：SARS-CoV-2 感染通过增强 B 细胞代谢下调 B 细胞中的 CD19 表达，从而导致康复患者的免疫缺陷
2019年底，一种新型冠状病毒（SARS-CoV-2）被确定为严重急性呼吸道感染COVID-19的病原体。
2021年9月22日，华中科技大学同济医学院武汉市中心医院于凯静实验组SignalTransduction and Targeted Therapy上发布研究论文SARS-CoV-2 infection causes immunodeficiency in recovered patients by downregulating CD19 expression in B cells via enhancing B-cell metabolism
SARS-CoV-2 感染会导致严重的免疫中断。然而，目前尚不清楚被破坏的免疫调节是否仍然存在并且是否与康复的 COVID-19 患者有关。该研究对 15 名康复 COVID-19 患者的 B 细胞免疫表型进行了表征，发现健康对照组和康复患者在 BCR 刺激前后具有相似的 B 细胞数量，但患者中 PBC 的频率显着与刺激前的健康对照相比增加。然而，在接受 BCR 刺激后，康复患者中未切换记忆 B 细胞的百分比降低，但健康对照中未发生变化。有趣的是，我们发现在康复患者的几乎所有 B 细胞亚群中 CD19 表达显着降低。而且，BCR 信号和早期 B 细胞反应在 BCR 刺激后被破坏。从机制上讲，我们发现 CD19 表达降低是由细胞代谢失调引起的。总之，该研究发现 SARS-CoV-2 感染通过增强 B 细胞代谢下调 B 细胞中 CD19 的表达，从而导致康复患者的免疫缺陷，这可能为治愈 COVID-19 提供新的干预目标。
5.Nature ：用于前列腺癌发现的生物信息深度神经网络
2021年9月22日，Dana-Farber 癌症研究所Haitham A. Elmarakeby研究组在Nature上发表研究论文Biologically informed deep neural network for prostate cancer discovery
确定介导前列腺癌临床侵袭性表型的分子特征仍然是一项主要的生物学和临床挑战。应用于生物医学问题的机器学习模型的可解释性的最新进展可能有助于临床癌症基因组学的发现和预测。
该研究组开发了 P-NET——一种生物学知情的深度学习模型——通过治疗抵抗状态对前列腺癌患者进行分层，并通过完整的模型可解释性评估治疗靶向治疗抵抗的分子驱动因素。我们证明 P-NET 可以使用分子数据预测癌症状态，其性能优于其他建模方法。
图 4：可解释的生物学深度学习
P-NET 是一种神经网络架构，它将不同的生物实体编码成一种神经网络语言，在连续层之间具有定制的连接（即来自患者档案、基因、通路、生物过程和结果的特征）。在这项研究中，我们主要关注处理突变和拷贝数改变。经过训练的 P-NET 提供每一层节点的相对排名，以告知生物假设的生成。实线表示从输入到生成结果的信息流，虚线表示计算不同节点重要性分数的方向。验证候选基因以了解它们的功能和作用机。
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