这是已接受出版的作者手稿,已经过完整的同行评审,但尚未经过文字编辑、排版、分页和校对过程,这可能会导致此版本与记录版本之间存在差异。请引用本文 doi:10.1002/FSB2.21803
转录重编程是癌症进展和复发的因素,然而肿瘤转录重编程机制不甚明了,导致有效药物的研发十分困难,而基因表达特征有助于将遗传信息与药物治疗联系起来。到目前为止,基于基因表达特征的高通量药物发现方法有两种:L1000(测量 978 个“标志性”基因的 mRNA 转录本丰度)和基于高通量测序的高通量筛选(HTS 2),适用于针对转录重编程的抗癌药物发现。L1000 利用连接介导的扩增和与 Luminex 珠子的杂交,通过检测珠子颜色和藻红蛋白信号的荧光强度来突出显示基因表达变化。HTS 2 利用 RNA 介导的寡核苷酸退火、选择和连接以及高通量测序,通过直接测量基因序列来量化基因表达变化。本文综述了L1000和HTS 2 的技术原理和应用,并讨论了它们在抗癌药物研发中的优势和局限性。
多年来积累的有关细胞分化机制的数据推动了细胞重编程的发展——这是生物技术的一个全新策略。将体细胞恢复到多能状态甚至将一种体细胞类型直接转换为另一种体细胞类型(转分化)的能力已成为细胞生物学的一项重要突破,因为它广泛应用于从基础研究到再生医学和遗传疾病治疗。早期的重编程技术,如体细胞核移植 (SCNT) 和细胞融合,大约 60 年前首次实施,证实了体细胞的分化状态是可以逆转的(Briggs 和 King,1952 年;Köhler 和 Milstein,1975 年)。尽管这些技术适用于多种应用(Köhler 和 Milstein,1975 年;Lee 等人,2016 年),但对于大多数现代重编程目的而言,它们仍然过于随机和不可控。重编程的下一个级别是在体细胞中外源性过度表达转录因子 (TF)。Takahashi 和 Yamanaka (2006) 在他们著名的将体细胞重编程为诱导多能干细胞 (iPSC) 的实验中使用了这种方法。TF 的过度表达仍然是改变细胞命运的最常见和最有效的方法。如今,存在多种技术可以实现这种改变。其中之一可能是 CRISPR/Cas9 — 一种基于细菌抗病毒防御系统的基因工程工具(Hsu 等人,2014 年)。该系统经过多次修改,不仅允许 DNA 编辑,还可以通过激活、抑制甚至染色质重塑等不同方式调节基因表达。
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在斑马鱼中,Müller神经胶质在损伤,获得祖细胞特性并产生所有视网膜细胞类型时会发生增生反应(8)。大多数通过增生的müller神经胶质产生的细胞仍然是祖细胞,而少数细胞则分化为雏鸡retia中的特定神经元(9)。müller神经胶质可以在哺乳动物中被激活,但很少有人因受伤而增殖,并且不会补充损失的神经元(10)。损伤后哺乳动物中有限的müller细胞增殖可能是由于抑制性机制或有限的有丝分裂原理引起的。表征限制哺乳动物müller细胞增殖的机制可能会提供解锁哺乳动物休眠的再生潜力的线索(11)。müller神经胶质在人类视网膜损伤后可能会扩散,但没有人类视网膜神经元再生的证据。人类müller细胞(MIO系),从不同的后视网膜(12),Expressmüller和祖细胞标记中分离出来。生长因子刺激这些细胞表达有丝分裂后神经元标记(13,14)。FGF2是Müller增殖和重编程所涉及的因素之一(13,15)。没有任何损害,FGF2和胰岛素刺激Müller神经胶质,如雏鸡的神经毒性损伤所观察到的那样(15)。fgf2选择性地激活RAS/MAPK/ERK信号通路,该途径调节Müller增殖(16)。
陶艳梦 1、杨阳 1、杨正浩 1、王利鹏 2、王世强 2 和赵阳 1,3,* 1 天然药物及仿生药物国家重点实验室、细胞增殖与分化教育部重点实验室、心脏代谢分子医学北京市重点实验室、北大-清华生命科学中心、北京大学未来技术学院分子医学研究所,北京 100871,中国 2 膜生物学国家重点实验室,北京大学生命科学学院,北京 100871,中国 3 主要联系人 *通讯作者:yangzhao@pku.edu.cn 摘要 直接心脏重编程以诱导心肌细胞样细胞,例如通过 GMT(Gata4、Mef2c 和 Tbx5),是体内再生受损心脏和体外疾病建模的一种有前途的途径。补充其他因子和化学药剂可以提高效率,但引发了对心脏成纤维细胞选择性的担忧,并使原位心脏重编程的递送复杂化。在这里,我们筛选了 2000 种具有已知生物活性的化学物质,发现 2C(SB431542 和 Baricitinib)的组合可通过 GMT 显着增强心脏重编程。没有 Gata4,MT(Mef2c 和 Tbx5)加 2C 可以选择性地重编程心脏成纤维细胞,并提高效率、动力学和心肌细胞功能。此外,2C 显着增强了人心脏成纤维细胞的心脏重编程。2C 通过抑制 Alk5、Tyk2 和下调 Oas2、Oas3、Serpina3n 和 Tgfbi 协同增强心脏重编程。2C 能够实现选择性和稳健的心脏重编程,可以极大地促进体外疾病建模并促进体内临床治疗性心脏再生。关键词:心脏重编程,选择性,稳健性,转录因子,化学物质,小鼠,人类
生酮饮食 (KD) 已在众多临床研究和动物疾病模型中证明具有调节免疫反应和促进全身抗炎状态的益处。我们在此研究了生酮饮食对 SARS-CoV-2 感染后小鼠全身毒性的影响。我们的数据表明,在生酮饮食下,SARS-CoV-2 可减少体重减轻,并提高动物的整体存活率。多器官转录重编程和代谢重组的减弱表明生酮饮食可启动和减轻病毒引起的全身变化。我们观察到心脏中金属蛋白酶减少,炎症稳态蛋白转录增加,血清促炎症细胞因子(即 TNF- α、IL-15、IL-22、G-CSF、M-CSF、MCP-1)、炎症代谢标志物(即犬尿氨酸/色氨酸比率)和炎症前列腺素降低,表明 KD 感染动物的全身炎症减少。综上所述,这些数据表明 KD 可以改变 SARS-CoV-2 感染后动物的转录和代谢反应,改善小鼠健康状况,减少炎症,恢复氨基酸、核苷酸、脂质和能量货币代谢。
lon蛋白酶1(LONP1)是位于线粒体基质中的ATP依赖性蛋白酶,在调节线粒体蛋白抑制性,代谢和细胞应激反应等方面起着至关重要的作用。在各种肿瘤的进展中发现了异常的LONP1表达。然而,LONP1在前列腺癌(PCA)中的作用和分子机制仍然知之甚少。在这里我们表明,LONP1的过表达与PCA患者的不良临床病理特征和预后不良密切相关。机械上,发现发现LONP1与从氧化磷酸化(OXPHOS)转变为有氧糖酵解的代谢转换有关,从而促进肿瘤的增殖,侵袭和转移,并在体外和体内进行转移。同时,我们证明LONP1作为蛋白酶直接靶向线粒体丙酮酸载体1(MPC1),这是一种在糖酵解过程中的关键代谢蛋白,并增强其降解,从而又抑制了三羧酸(TCA)周期,并最终促进PCA的进展。Furthermore, using PCa in cancer-prone mice homozygous for a prostate-targeted conditional Pten knockout and Lonp1 knockin, we integrate transcriptomic and proteomic analyses of prostate tumors, upon which reveals that Lonp1 overexpression results in a signi fi cant downregulation of NADH: ubiquinone oxidoreductase activity, consequently impeding the electron transfer process and线粒体ATP合成,与PCA转移有关。总的来说,我们的结果表明,PCA中LONP1引起的代谢重编程与疾病进展紧密相结合,这表明针对线粒体中LONP1介导的级联反应可能会为PCA疾病提供治疗潜力。
细胞可塑性通过维持祖细胞的分化潜力在胚胎中起关键作用。产后体细胞是否会恢复到胚胎样的幼稚状态,从而恢复可塑性并将其重新分化为细胞类型,从而导致疾病。使用遗传谱系跟踪和单细胞RNA测序,我们揭示了OCT4在Embyronic Day 9.5的核因子b(NfB)诱导的小鼠心内膜细胞的子集中,该子心内膜细胞源自心脏向心房到膜的心脏到膜层过渡时的前心脏形成场。这些细胞获得了软骨稳定的命运。OCT4在成年瓣膜主动脉细胞中导致小鼠和人瓣的钙化。 这些钙化细胞源自Oct4胚胎谱系。 心内膜细胞谱系中POU5F1(PIT-OCT-UNC,OCT4)的遗传缺失可防止主动脉狭窄和APOE - / - 小鼠瓣膜的钙化。 我们建立了先前未识别的自我重编程NF b-和Oct4介导的炎症途径,触发了瓣膜钙化的剂量依赖机制。OCT4在成年瓣膜主动脉细胞中导致小鼠和人瓣的钙化。这些钙化细胞源自Oct4胚胎谱系。心内膜细胞谱系中POU5F1(PIT-OCT-UNC,OCT4)的遗传缺失可防止主动脉狭窄和APOE - / - 小鼠瓣膜的钙化。我们建立了先前未识别的自我重编程NF b-和Oct4介导的炎症途径,触发了瓣膜钙化的剂量依赖机制。