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对抗细胞内病原体：宿主细胞靶向药物输送
由各种细胞内病原体（如病毒、某些细菌、真菌和原生动物寄生虫）引起的传染病是全世界的主要健康威胁。特别是结核分枝杆菌、疟原虫和艾滋病毒（分别是结核病 (TB)、疟疾和艾滋病的病原体），感染了超过四分之一的世界人口，每年导致超过 200 万人死亡 [1–3]。此外，许多其他细胞内病原体如利什曼原虫、肠道沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、脑膜炎奈瑟菌、沙眼衣原体和病毒也表现出严重的健康风险。另外，人们越来越认识到，许多被认为是细胞外的细菌也可以在细胞内繁殖或存活 [4]。细胞内病原体可以利用各种逃逸机制避免被宿主免疫系统消灭，并可以建立持续性感染 [5]。由于药物无法有效转运到宿主细胞，因此这些疾病的治疗具有挑战性。这些感染通常需要较长时间使用高剂量的抗菌剂进行治疗，这可能会伴有严重的副作用和产生耐药性的风险。为了克服这些挑战，需要制定策略来确保治疗化合物能够到达目标部位。许多微生物都开发出成功的策略来入侵宿主，同时逃避宿主的免疫力。令人惊讶的是，几种病原体选择了一种极端的环境来生存：单核吞噬细胞 [5 , 6] 。基于此，针对大多数细胞内病原体的药物输送的一个关键目标是单核吞噬细胞。单核吞噬细胞系统 (MPS) 的细胞，例如单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞，是抗菌防御最有效的细胞类型。在某些情况下，中性粒细胞、成纤维细胞或上皮细胞也可以作为细胞内病原体的栖息地。大多数胞内细菌仍留在宿主细胞的内吞或吞噬泡中，它们会重新编程以提供理想的生存环境，而其他细菌则进入胞质溶胶 [4, 5]。为了到达细胞内病原体的储存器，已经开发出各种纳米载体。聚合物纳米颗粒、纳米胶囊、胶束、树枝状聚合物、纳米凝胶、脂质体、固体脂质纳米颗粒、无机纳米载体等被引入作为有前途的药物递送系统。抗菌剂可以通过物理封装、吸附或化学结合的方式加载到纳米载体中。与游离药物相比，纳米载体系统的主要优势是提高生物利用度、保护包埋药物免于失活、控制药物释放、减少给药剂量以及因此减少相关的毒副作用和给药频率。重要的是，使用纳米载体，可以通过被动积累或使用特定配体主动靶向来靶向宿主细胞或感染部位 [7、8]。由于这些细胞对吞噬细胞颗粒具有天然倾向，因此通过纳米载体被动靶向 MPS 中的宿主细胞是一种突出的选择。此外，可以通过改变纳米载体的尺寸、电荷、刚性或形状等特性来增强 MPS 的吸收。调理作用也促进了 MPS 的吞噬作用。纳米载体在 MPS 中快速积累对抗细胞内病原体是一个优势，而
一种基于测序的定量细胞内环境中细菌基因缺失突变体的方法
下一代测序 (NGS) 的进步大大加速了微生物学研究创新方法的发展。在本研究中，我们提出了一种新方法来量化细胞内环境中基因缺失突变体的净存活率。该方法基于标准化的 Illumina 基因组 DNA 短读测序，无需在每个缺失突变体上使用特定的选择标记。验证结果表明，该方法可以准确量化混合突变体的加标池中的突变体，与基于 CFU 测定的预期值相比没有统计学上显着差异（ p > 0.05）。此外，该方法还用于量化巨噬细胞中的 S . Gallinarum 突变体。将六个突变体和一个对照菌株混合在一个池中，并让其感染 HD11 细胞 2 小时。结果与之前的研究结果一致，为混合突变体感染在功能基因鉴定中的可行性提供了证据。值得注意的是，该方法的简单性和标准化植根于标准全基因组测序协议，使其可在各个实验室中轻松实施。
纳米技术辅助抗体细胞内递送作为 KRAS 驱动肿瘤的精准治疗方法
克尔斯滕大鼠肉瘤病毒 (KRAS) 癌蛋白是癌症中最常见的突变之一，几十年来一直被认为无法用药。这项研究的假设是，在细胞内水平递送抗 KRAS 单克隆抗体 (mAb) 可以有效靶向 KRAS 癌蛋白。为了实现这一目标，我们设计并开发了基于 tLyP1 靶向棕榈酰透明质酸 (HAC16) 的纳米组装体 (HANA)，该组装体经过改造，可与贝伐单抗结合作为模型 mAb。选定具有适当物理化学性质（低于 150 nm，中性表面电荷）和高药物负载能力（> 10%，w/w）的候选物经过改造，可包覆抗 KRAS G12V mAb。所得的载有抗 KRAS G12V 的 HANA 呈现出由 HAC16 聚合物和磷脂酰胆碱 (PC) 组成的双层，包裹着亲水核心，低温透射电子显微镜 (cryo-TEM) 和 X 射线光电子能谱 (XPS) 证实了这一点。选定的原型被发现能有效与靶标 KRAS G12V 结合，并抑制 KRAS G12V 突变肺癌细胞系中的增殖和集落形成。在体内，选定的配方在携带胰腺肿瘤的小鼠模型中表现出肿瘤生长减缓。简而言之，这项研究提供了使用纳米技术开发抗 KRAS 精准治疗的潜力的证据，并为推进针对细胞内靶标的 mAb 细胞内递送提供了合理的框架。
社论：中枢神经系统疾病中细胞内途径和治疗靶标的新见解
中枢神经系统（CNS）疾病领域的治疗未来无疑在于发展有针对性的个性化疗法。尖端技术的不断扩展的工具包使研究人员能够对人脑的复杂性进行前所未有的见解，从而揭示了控制神经系统健康的复杂生理途径。本社论介绍了细胞神经科学领域的研究主题中介绍的一系列研究，所有这些都集中在细胞内信号网络的失调上，在神经系统疾病中起着关键作用。这些研究不仅对这些疾病的病理生理学有了新的观点，而且还具有开发有效治疗和可能治愈的新希望。这些创新的核心是对大脑独特且高度专业的本性的认可。每个结构，每个神经元电路和大脑中的每个单元在调节情绪，记忆，认知和行为中都具有特定的作用。必须保留这些元素的精细平衡以进行健康的神经功能。这种微妙的平衡对新疗法的发展提出了一个关键的问题：次优疗法的后果是什么，特别是在影响大脑的疾病中？如何仔细权衡实验疗法的风险和利益，以确保尊重患者的尊严，尤其是当赌注如此之高的情况下？（Maidment等，2024）。在本研究主题中，我们提供了一系列研究，以帮助解决这些复杂的问题。这样的贡献来自Marino等。，探索“脑雾”现象的人，这是接受放疗脑癌经常经历的认知疾病。Marino等人最初可能看起来像是隐喻的。认为，“大脑雾”实际上是一种独特的治疗后条件，可以对认知功能具有长期影响。这种现象在经常接受放疗的胶质母细胞瘤患者中特别明显。这项研究强调了了解脑雾背后的生物学机制的关键需求，尤其是蛋白质错误折叠和小胶质细胞的作用
细胞内机械药物会诱导细胞循环和细胞死亡
物理术语，细胞膜 - 皮层系统和细胞孔埃顿的组合构成了一种机械系统，其稳定性基于压缩和拉伸负荷组件之间的力平均值。[1]这种细胞机械系统的任何物理扰动都会引起力量的重新分布和可能具有破坏性的机械元素的重排。[3]因此，多种化学药物用于改变细胞机械性能的靶向多种化学药品并不奇怪。抗癌药物（例如紫杉醇或秋水仙碱）会影响微管，引起有丝分裂灾难会导致细胞死亡。[4,5]其他化合物，包括细胞切拉斯蛋白B，细胞切拉斯蛋白D和LATRUNCULIN A DES肌动蛋白丝，也会干扰细胞功能和生长。[6]
成骨过程中细胞内能量代谢与信号通路的相互作用
成骨细胞主要介导骨形成、维持骨结构和调节骨矿化，在骨重建中起重要作用。在过去的几十年里，细胞因子、信号蛋白和转录因子在成骨细胞中的作用得到了广泛的研究。然而，细胞的能量代谢是否可以通过这些因素来调节，从而影响成骨细胞的分化和功能，尚未得到深入探索。另外，信号和能量代谢途径并不是独立的，而是紧密相连的。虽然能量代谢是由信号通路介导的，但一些能量代谢中间体可以参与蛋白质的翻译后修饰。中间体的含量，如乙酰辅酶A (乙酰CoA)和尿苷二磷酸N-乙酰葡萄糖胺 (UDP-N-乙酰葡萄糖胺)，决定了乙酰化和糖基化的程度，从而影响能量产生底物的可用性。细胞内代谢资源的利用以及细胞的存活、增殖、分化等都与代谢与信号通路的整合有关，本文就成骨细胞和骨髓间充质干细胞（BMSCs）中能量代谢通路与成骨信号通路的相互作用进行探讨。
用于检测细胞内病原体毒力基因的多重 CRISPR 干扰工具
在没有靶标切割的情况下，催化失活的 dCas9 通过在空间上阻止 CRISPR (cr)RNA 指向的给定基因上的 RNA 聚合酶活性来施加转录基因抑制。这种基因沉默技术称为 CRISPR 干扰 (CRISPRi)，已用于各种细菌物种以检测基因，主要是单独或成对检测。在这里，我们在病原体 Legionella pneumophila 中开发了一个多路复用 CRISPRi 平台，能够同时沉默多达十个基因。通过将强进行性启动子与重复/间隔序列上游的 boxA 元素相结合，克服了 Rho 依赖性转录终止对前体 crRNA 表达的限制。使用针对毒力蛋白编码基因的 crRNA，我们证明 CRISPRi 不仅在无菌培养基中生长期间完全发挥作用，而且在巨噬细胞感染期间也完全发挥作用，并且 CRISPRi 的基因耗竭完全重现了缺失菌株的生长缺陷。重要的是，通过改变重复/间隔序列中 crRNA 编码间隔序列的位置，我们的平台实现了目标的逐渐消耗，这反映在表型的严重性上。因此，多重 CRISPRi 有望用于大量探测大量基因，以破译 L. pneumophila 和其他细菌病原体的毒力策略。
设计基于细胞内适体的荧光生物传感器，以跟踪大肠杆菌的负担
细胞负担会影响工程合成系统的性能。出于这个原因，人们对开发跟踪负担和改善生物技术应用的工具有很大的兴趣。荧光RNA适体是实时监测负担的极好候选者，因为他们的产量有望在转录资源上施加可忽略的负载。在这里，我们表征了从大肠杆菌中不同启动子表达的适体库的性能。我们发现适体相对性能取决于启动子和菌株，与期望相反，适体的表达会影响宿主的适应性。通过选择具有更明亮的输出且影响较低的两个适体，我们设计了一个细胞内生物传感器，能够报告工程细胞中负担响应的激活。此处开发的传感器增加了可用于减轻负担的工具的收集，并可能支持寻求改善主机性能的生物处理应用程序。
Ca IX稳定细胞内pH，以维持缺氧的代谢重编程和增殖
肿瘤缺氧代表着一种严重的微环境应激，通常与酸中毒有关。癌细胞对这些应激的反应，基因表达的变化至少部分通过pH调节和代谢重编程促进生存。缺氧诱导的碳酸酐酶IX（CA IX）在催化水合细胞外CO 2对低氧和酸性环境中起着关键的适应性作用，以产生碳酸氢盐，以缓冲细胞内pH（PHI）。我们使用全蛋白质组的培养物来研究缺氧对短暂性CA IX敲低的细胞反应，发现关键的糖溶作酶和乳酸脱氢酶A（LDHA）的水平降低。有趣的是，LDH的活性也降低了，如天然凝胶活性测定法所示。这些变化导致体外癌细胞中糖酵解液和细胞外乳酸水平的显着降低，导致增殖降低。有趣的是，添加替代LDH底物α-酮丁酸酯恢复了LDHA活性，细胞外酸性，PHI和细胞增殖。这些结果表明，在没有CA IX的情况下，PHI的减少会破坏LDHA活性，并阻碍细胞的能力再生NAD +并将质子分泌到细胞外空间。缺氧诱导的Ca IX因此通过将细胞外CO 2转化为碳酸氢盐，并间接地通过维持糖酵解 - 渗透 - 渗透 - 渗透性的细胞内环向环境来直接介导对微环境缺氧和酸中毒的适应。