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AMYC 生物医学 2023
ennio.tasciotti@uniroma5.it 材料科学领域的最新进展表明，生物材料和仿生方法可用于改善医疗技术的功能特性。通过控制合成材料的纳米生物界面的生物化学，可以创建能够更好地与人体复杂生物学相互作用的生物医学平台。通过与内皮细胞、免疫细胞和干细胞的相互作用以及局部和全身炎症的调节，我们证明可以驱动治疗有效载荷在目标部位的积累，并增加创伤或退化后组织的功能恢复。特别是，研讨会将讨论：1- 开发具有生物特性的纳米载体以改善循环时间、靶向性和药物输送，以及 2- 合成模仿天然组织组成和结构的支架以促进再生医学应用。
第一单元-生物医学工程原理
原始人类认为疾病是“来访”，是受到冒犯的神灵或精灵的古怪行为。因此，医疗实践是巫医和男女巫医的领域。然而，即使魔法成为治疗过程不可或缺的一部分，这些早期从业者的崇拜和艺术也从未完全局限于超自然现象。这些人利用他们的自然本能并从经验中学习，发展了一门基于经验法则的原始科学。例如，通过获得和编码某些可靠的实践，草药治疗、接骨、外科手术和助产术得到了发展。正如原始人类通过观察了解到某些植物和谷物可以食用并且可以种植一样，治疗师和巫师观察某些疾病的性质，然后将他们的经验传授给后代。有证据表明，原始治疗师对治疗艺术的兴趣是积极的，而不仅仅是直觉的，他们充当外科医生和工具的使用者。例如，欧洲、亚洲和南美洲各地都收集到了被钻孔者凿孔的头骨。这些孔是用燧石工具从骨头上凿出的，以便进入大脑。虽然人们只能推测这些早期外科手术的目的，但魔法和宗教信仰似乎是最有可能的原因。也许这个手术把邪恶的恶魔从头骨中释放出来，这些恶魔被认为是极度疼痛（如偏头痛）或摔倒在地（如癫痫）的原因。从孔周围骨头的圆边可以看出，这种手术是在活着的病人身上进行的，其中一些病人实际上还活着，这表明骨头在手术后又长出来了。这些幸存者还获得了特殊的神圣地位，因此，在他们死后，他们的头骨碎片被用作护身符来抵御抽搐。从这些开始，医学实践已成为所有人类社会和文化不可或缺的一部分。一些最成功的早期从业者的命运值得关注。
第56届中西部学生生物医学研究论坛
背景和意义：人乳头瘤病毒（HPV）是约90％的宫颈癌的病因和全球5％的癌症，但细胞内感染的许多方面仍然未知。HPV必须利用内吞机制，多种病毒和细胞蛋白复合物，并通过逆行转运直接运输从细胞表面运输到细胞核，以进行病毒复制。以前的发现已经报告了其中一些蛋白质复合物的相互作用，但完整的图像仍未确定。从机械上讲，尚不清楚含HPV的隔室与微管运动蛋白Dynein如何成功地组织和启动病毒从细胞外围到核的逆行转运。我们最近的研究探索了动力蛋白募集到HPV携带早期内体隔室的新分子基础。在此过程中，传入的HPV利用了早期的内体小GTPase RAB5及其效应子Rabankyrin-5形成复杂的，从而在携带早期内体和动力蛋白之间建立了连接，从而促进了沿着微管的病毒运输。这些观察结果表明，HPV可以在病毒感染期间重新使用Rabankyrin-5作为潜在的动力蛋白货物适配器。值得注意的是，已知的内体动力蛋白适配器不参与HPV条目。这些发现意味着在病毒进入的早期阶段HPV细胞内转运的一种新型机制，涉及内体涂层络合物形成的空间和时间协调以及动力蛋白的募集和激活。有了这些知识，长期的研究目标将是使用这些发现来治疗临床HPV感染的新型靶向治疗，因为目前尚无治疗HPV治疗的治疗剂。
第56届中西部学生生物医学研究论坛
背景，意义和假设：沙眼衣原体（CTR）是一种强制性细胞内病原体，是细菌性传播感染（STI）的主要原因。尽管通常无症状，但感染可能会发展为上等生殖道，并可能导致严重的生殖健康后遗症，例如骨盆炎性疾病，异位妊娠，甚至不育（如果未经治疗）。全国有160万例案件，直接终身费用超过6.9亿美元，CTR被认为是主要的公共卫生负担。一些人自发清除感染，这些感染归因于宿主的适应性免疫。然而，研究还表明，感染可能会持续存在，并重新感染表明长期保护性免疫充其量是部分部分。尽管对CTR感染的适应性免疫反应已充分表征，但主动感染如何影响宿主的先天免疫力，尤其是在CTR-上皮界面上仍未开发。此外，通常会忽略存在未感染的旁观者细胞的宫颈上皮感染期间宿主反应的表征，而不是使用完全感染的上皮单层感染模型，其中在单个时间点感染后在单个时间点收集样品。这进一步强调了在感染过程中调查跨多个时间点的宿主反应的需求，这可能对CTR存活和扩散有影响。宫颈上皮位于CTR -HOST相互作用的中心，因为它是感染的主要部位。可溶性因子在内，包括干扰素（IFN）在感染微环境中产生丰富的。上皮相关的IFN（例如IFNβ和IFNλ）以自分泌和旁分泌方式通过JAK-STAT途径驱动IFN刺激的基因（ISGS）的表达。由于大多数ISG是推定的抗菌剂，因此累积上皮反应通常是抗菌剂，有助于病原体限制。因此，感染上皮细胞中的细胞因子信号传导通常是颠覆病原体的目标。我们最近表明，CTR可以抑制完全感染的上皮单层的上皮IFN反应。这与该领域所谓的CTR上皮宿主免疫生物学相反，通常被视为促炎性。为了调和观察到的减毒上皮IFN与当前炎症性CTR上皮相互作用的概念，我们假设旁观者细胞对于塑造细胞因子环境至关重要，并且在塑造上皮IFN反应的失调可能对CTRENSINCAINS产生导致的影响。
第56届中西部学生生物医学研究论坛
背景，意义和假设：结直肠癌（CRC）是美国与癌症相关死亡的第二大原因。（Siegel Rl。等，CA Cancer J Clin。，2024年）约43％的CRC病例涉及KRAS突变，该突变激活RAS/MAPK途径，并且与野生型KRAS相比，它与预后明显较差。（McCall，J。L.等，分子和细胞生物学，2016年）。通过RAF/MEK/ERK支架蛋白的信号传导，KSR1在CRC肿瘤的起始，化学耐药性和上皮 - 间质转变（EMT）中至关重要。对EMT相关转录本翻译的事先分析表明，上皮基质相互作用1（EPSTI1）在CRC细胞中优先以KSR1依赖性方式翻译，并且EPSTI1是必不可少的，并且足以且足以促进N-钙粘蛋白转换，在促进肿瘤细胞迁移和入侵中起关键作用。KSR1驱动TIC形成的机制促进了TICS向DTP的过渡并调节对下游效应子（例如EPSTI1）的转录后控制，尚不清楚。对RAS突变的CRC细胞中KSR1调节的RNA剪接和下游效应子的全面理解可能揭示出治疗性剥削的新脆弱性。我们假设KSR1通过调节RNA结合蛋白来控制RNA剪接，这是驱动CRC中EMT必不可少的机制。KSR1的丧失有望引发RNA轮廓的广泛变化，阐明了先前未识别的调节剂以及替代剪接的途径，燃料结直肠癌发病机理。
第56届中西部学生生物医学研究论坛
实验设计：每周注射胸腔炎的关节炎（n = 5/组）5周，包括：1）25μg/ml未修饰的波形蛋白（VIM），2）25μg/ml的VIM-MAA，或3）相等的盐水（附加盐水）。小鼠在第六周被牺牲。使用抗MAA，抗CIT和抗VIM抗体，切除肺组织，用毛状组（用于总胶原沉积）或免疫组织化学（IHC）或免疫组织化学（IHC）嵌入，切片和染色。 解离的肺组织通过流式细胞仪进行了分析，以表征免疫细胞浸润。 使用半定量评分评估小鼠进行关节炎的发育，该评分结合了爪子肿胀和发红。 使用Tukey的多重比较测试的单向方差分析进行统计分析。肺组织，用毛状组（用于总胶原沉积）或免疫组织化学（IHC）或免疫组织化学（IHC）嵌入，切片和染色。解离的肺组织通过流式细胞仪进行了分析，以表征免疫细胞浸润。小鼠进行关节炎的发育，该评分结合了爪子肿胀和发红。使用Tukey的多重比较测试的单向方差分析进行统计分析。
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Background, Significance, Hypothesis: C. trachomatis (Ctr) is an obligate intracellular pathogen that employs several strategies to evade host immune responses while replicating within permissive cell types, such as epithelial cells.在保护性膜结合的液泡中被划分为隔离层被称为包含，被称为包含，以隔离衣原体病原体相关的分子模式（PAMP），并修饰其脂多糖（LPS）（LPS）通过各种病原体识别受体（PRR）来防止检测。病原体识别的新范式暗示了病原体诱导的误差（感染不忠），负责激活PRR。例如，释放细胞内病原体相关的分子模式（PAMP），例如核酸，环状二核苷酸，肽聚糖（PG）成分等。只有在细菌膜完整性因生化过程失调而损害时才会发生。我们提出转录失调可能是一种感染的形式，当表达不当时，某些蛋白质能够触发病原体识别。宿主 - 病原关系的一个有趣的方面是，在铁饥饿或氨基酸限制中遭受压力，这两个实体都会从两个实体中产生反应以改变权力平衡。在铁饥饿的情况下，同时影响宿主和病原体的铁饥饿，通过诱导代谢误差来削弱后者，并通过增强对这些病原体错误的认识来增强前者。
第56届中西部学生生物医学研究论坛
鉴定沙利度胺，多纳拉替胺和莫利度胺作为脑（CRBN）粘合剂刺激了促蛋白水解靶向嵌合体（Protacs）的发展。带有CRBN结合部分的PROTAC是与CRBN形成三元复合物的异功能分子，它募集了CUL4-DDB1泛素连接酶蛋白蛋白复合物和感兴趣的蛋白质（POI），并靶向其降解。尽管进行了许多持续的努力，但基于结构的Protac设计仍然难以捉摸。当前的方法依赖于Protac库的合成并以所选测定格式筛选库来识别可行的命中，这可能是耗时的和资源密集的，强调了对更有效的筛选方法的需求。为了应对这一挑战，我们假设使用HCT116野生型（WT）POI敲除（POI - / - ）和CRBN敲除（CRBN - / - ）细胞的基于生存力的表型筛选系统将能够快速识别POI和CRBN依赖性方式以POI和CRBN依赖性方式显示活性。在这项研究中，我们选择了MAP3K1（一种致癌信号激活剂），作为我们的POI并使用各种接头将ATP竞争力的MAP3K1抑制剂与Thalidomide共轭，以生成库。使用上述WT，MAP3K1 - / - 和CRBN - / - 单元线对库进行3天的生存能力屏幕。屏幕将50-008识别为有选择性抑制WT细胞的生存能力而不是MAP3K1 - / - 或CRBN - / - 细胞的命中。50-008在结直肠癌细胞系和类器官模型中进行了化学验证，从而产生了影响CRBN结合，MAP3K1结合或接头的单个变化。随访研究表明，50-008抑制了癌细胞的增殖，诱导凋亡，并以CRBN和MAP3K1依赖性方式抑制了S期细胞周期停滞。此外，在约900个癌细胞系中，在50-008的混合物（PRISM）筛选中同时进行了相对抑制，鉴定出267个敏感的癌细胞系（IC 50 <0.1 µM），包括腔内B乳腺癌细胞系T47D和131个抗性癌细胞系（IC 50> 10 µM）。在T47D细胞中的机理研究表明，50-008降解MAP3K1并调节关键下游效应子（例如ERK和IKKβ）的激活。总而言之，我们的表型筛选系统，我们确定并验证了50-008是一种有效的MAP3K1靶向Protac，具有多种癌症模型的选择性活性。这种方法建立了一种快速可靠的管道，用于识别功能性protac，同时验证其细胞特异性和作用机理。我们的发现不仅为未来的Protac开发提供了验证的筛选平台，而且还为靶向MAP3K1依赖性癌症提供了治疗潜力。