内质网(ER)是一个巨大的,连续的膜网络(图1)在具有许多重要功能的细胞内。虽然核糖体在蛋白质合成中的作用而闻名,但肾小管或“光滑” ER(Ser,没有核糖)在很大程度上致力于生物合成和脂质和钙的代谢(CA2 +)掌位的生物合成和代谢。这些脂质,蛋白质和离子必须在正确的时间分布在其他膜上,以允许其他细胞器的正确功能,并且对于细胞信号传导至关重要。脂质转运是由Secretory途径(例如囊泡和管状载体)以及在ER和其他膜细胞器之间形成的所谓膜接触位点(MCS)介导的。MCS由两个相反的膜组成,它们通过狭窄的间隙进行通信,通常在10至30 nm之内(Wong and Others 2019),并依赖于蛋白质蛋白质和蛋白质脂质相互作用。MCS可以组成构成,也可以根据信号事件或膜组成改变而动态形成。在MCS,束缚因子,脂质转移蛋白,酶和离子通道协同作用,以促进离子,脂质和其他小分子的局部流动。是
当代抗癌药物的发现和开发基于这样的模型:投资基础生物医学科学将获得可转化为新疗法的见解。在美国,基础研究主要由国立卫生研究院 (NIH) 资助,1 该研究院将其研究预算的一半分配给基础科学,2 慈善机构、学术界或工业界贡献的资金较少。1 基础科学的正式定义为“旨在更全面地了解或理解现象和可观察事实的基本方面,而不考虑特定过程或产品的应用的系统研究”。3 然而,科学往往以应用为导向,4 NIH 对基础研究的大部分资助来自具有特定健康使命的研究所。2,4 NIH 对基础科学的资助与新癌症疗法的出现之间有直接联系吗?新型抗癌药物的数量已从 1980 年代美国食品药品管理局 (FDA) 批准的所有药物的 4% 增长至 2010 年至 2018 年间的 27%。5 有证据表明,这种增长是由基础科学的进步推动的,6 以及癌症免疫学、癌症遗传学和细胞信号传导等领域基础研究的成熟,这些研究大多起源于 1970 年代和 1980 年代。7
摘要尽管乳腺癌的遗传和表观遗传异常已得到广泛研究,但仍然很难确定哪些患者会对特定疗法产生反应。这在一定程度上是由于我们缺乏对细胞信号传导变异性如何影响药物敏感性的了解。在这里,我们使用质谱流式细胞术来表征 62 个乳腺癌细胞系和 5 个健康组织细胞系的单细胞信号传导图。在存在或不存在五种激酶抑制剂的情况下,我们在生长因子 EGF 刺激下对每种细胞系中的 34 种标记物进行了量化。这些数据来自 4,000 种条件下的 8000 多万个单细胞,用于拟合机械信号网络模型,这些模型为癌细胞处理信息的生物学原理提供了前所未有的见解。对于针对 PI3K-MTOR 信号通路的药物,我们的动态单细胞模型比静态批量测量更准确地预测了药物敏感性。最后,我们利用信号传导表型作为替代指标,确定了与药物敏感性相关的基因组特征,包括预测 PI3K 抑制敏感性的 DDIT3 错义突变。这提供了原理证明,即单细胞测量和建模可以为将来的患者匹配适当的治疗方法提供参考。
血管畸形是先天性病变,由于主要细胞信号传导途径的突变,这些病变控制了血管生成,细胞增殖,运动和细胞死亡。这些途径已在肿瘤学中得到广泛研究,是各种小分子抑制剂的底物。鉴于其共同的分子生物学,现在有可能重新利用这些癌症药物以进行血管畸形护理。但是,为了将特定的药物削减到个体患者的突变率,需要进行分子诊断。液体活检(磅),成为肿瘤学领域的变革性工具,在这一壮举中具有重要的希望。本文探讨了LBS的原理和技术,并评估了它们的潜力,以彻底改变血管畸形的管理。审查首先描述了LBS的基本原理,重点是检测和分析循环生物标志物,例如无细胞DNA,循环肿瘤细胞和细胞外囊泡。随后,提出了对驾驶LB平台的技术进步的深入分析。最后,本文重点介绍了将LBS应用于各种血管畸形的当前研究状态,并使用上述原理和技术来概念化液体活检框架,该框架是血管畸形研究和临床护理所特有的。
被病毒感染时,细胞可能会分泌干扰素(IFN),该干扰素(IFN)促使附近细胞为即将到来的感染做准备。相互,病毒蛋白通常会干扰IFN合成和IFN诱导的信号传导。我们使用基于药物的随机方法对传播病毒与先天免疫反应之间的串扰进行了建模。通过分析免疫荧光显微镜图像,我们观察到呼吸综合病毒(RSV)(RSV)和感染A549细胞之间的相互拮抗作用会导致单细胞水平和复杂的细胞信号传导状态空间模式的二分法反应。我们的分析表明RSV在三个层面上阻止了先天反应:通过抑制IRF3激活,抑制IFN合成以及抑制STAT1/2激活。反过来,由IFN刺激(STAT1/2激活)基因编码的蛋白质抑制了病毒RNA和病毒蛋白的合成。这些抑制作用的显着结果是病毒蛋白缺乏巧合和单个细胞中IFN的表达。该模型可以研究免疫刺激有缺陷的病毒颗粒和信号网络扰动的影响,这些影响可能有可能促进病毒感染的遏制或清除。
1 蛋白质科学、蛋白质组学和表观遗传信号实验室(PPES)和综合个性化和精准肿瘤学网络(IPPON),安特卫普大学生物医学科学系,Campus Drie Eiken,Universiteitsplein 1,2610 Wilrijk,比利时;chandra.ace@gmail.com(CSC);claudina.pereznovo@uantwerpen.be(CP-N.);kendeclerck90@hotmail.com(KD);ajaypalagani@gmail.com(AP);xaveer.vanostade@uantwerpen.be(XVO)2 安特卫普可持续性和医学应用等离子体实验室(PLASMANT),安特卫普大学化学系,2610 Wilrijk,比利时;priyanka.shaw@uantwerpen.be(PS); annemie.bogaerts@uantwerpen.be (AB) 3 PamGene International BV, 5211 Hertogenbosch, 荷兰;srangarajan@pamgene.com 4 安特卫普生物医学信息学网络(Biomina),安特卫普大学信息学系,2610 Wilrijk,比利时;bart.cuypers@uantwerpen.be (BC);nicolas.deneuter@uantwerpen.be (NDN);kris.laukens@uantwerpen.be (KL) 5 新加坡南洋理工大学李光前医学院淋巴细胞信号研究实验室,新加坡 1308232,新加坡;fazil.turabe@gmail.com (FMHUT);nkverma@ntu.edu.sg (NKV) 6 根特大学内科系血液学系,9000 根特,比利时; fritz.offner@ugent.be 7 根特大学生物分子医学系,9000 根特,比利时;pieter.vanvlierberghe@ugent.be * 通信地址:emilie.logie@uantwerpen.be (EL);wim.vandenberghe@uantwerpen.be (WVB);电话:+32-3265-2318 (EL) † 这些作者对本文的贡献相同。
三维 (3D) 细胞培养方法已广泛应用于多种细胞类型,包括干细胞,以精确调节细胞生物物理和生化微环境并控制各种细胞信号传导线索。因此,更像体内的微环境得以重现,特别是通过多细胞球体和类器官的形成,这可能产生更有效的疾病机制。最近,CRISPR Cas9 等基因组工程工具扩展了控制基因表达的技术范围,从而用细胞内控制元件补充了外部信号传导线索。因此,CRISPR Cas9 和 3D 细胞培养方法的结合增强了我们对几种疾病表型背后的分子机制的理解,并可能导致开发出可能更快、更有效地进入临床候选的新疗法。此外,使用 CRISPR Cas9 工具来拯救基因使我们更接近将其用作各种退行性疾病的基因治疗工具。在此,我们概述了 CRISPR Cas9 基因组编辑与 3D 球体和类器官细胞培养之间的联系,以更好地了解患者和非患者来源细胞中的疾病进展,并解决了必须克服才能广泛使用的潜在剩余差距。
先天免疫反应代表了防御入侵病原体的第一线。活性氧(ROS)和反应性氮种(RNS)与先天免疫功能的各个方面有关,涉及呼吸道爆发和浮力杂志的激活。这些反应性物种在细胞环境中广泛分布是短暂的中间体,在细胞信号传导和增殖中起着至关重要的作用,并且很可能取决于其亚细胞位点的折误。NADPH氧化酶复合物会产生超氧化阴离子(O 2• - ),该激素是过氧化抗菌氢(H 2 O 2)的前体,而H 2 O 2由骨髓氧化酶(MPO)杀死,以杀死型酸(H2O)。h 2 o 2调节氧化还原响应的转录因子的表达,即NF-KB,NRF2和HIF-1,从而介导了基于氧化还原的表观遗传学修改。免疫细胞的存活和功能受到氧化还原对照,并取决于细胞内和细胞外ROS/RN。当前的综述着重于参与免疫反应激活的氧化还原因子以及ROS在蛋白质中氧化修饰中的作用在巨噬细胞极化和中性粒细胞功能中。
设计师 T 细胞为治疗癌症等疾病提供了一种新范例,但它们通常受到目标识别逃避和体内控制有限的阻碍。为了克服这些挑战,我们开发了价态控制受体 (VCR),这是一类新型合成受体,经过设计可以精确调节免疫细胞活性。VCR 使用定制设计的价态控制配体 (VCL) 通过空间分子聚集来调节 T 细胞信号传导。使用多价 DNA 折纸作为 VCL,我们首先确定价态对于调节 CD3 介导的免疫激活活性很重要。然后,我们生成多价形式的临床相关药物作为 VCL,并将 VCR 整合到嵌合抗原受体 (CAR) 的架构中。我们的数据表明,VCL 介导的 VCR 可以显著增强 CAR 活性并改善次优 CAR。最后,通过药物化学,我们合成可编程的生物可利用 VCL 药物,这些药物可在体外和体内增强针对低抗原肿瘤的靶向免疫反应。我们的研究结果确立了受体价是增强 CAR 功能的核心机制,并为加强可定制、有效和更安全的细胞疗法提供了合成化学生物学平台。
作为人类历史上最广泛使用的草药,以及针对各种病原体和非生物胁迫的植物中主要的防御激素,水杨酸(SA)引起了主要的研究兴趣。在过去30年中,现代技术机构的应用,对SA对植物生长,开发和防御的影响的研究揭示了许多新的研究领域,并继续带来惊喜。在这篇综述中,我们提供了了解植物免疫中SA代谢,感知和信号转导机制的最新进展。出现了一个总体主题,即SA通过多个步骤中的复杂调节执行其许多功能:SA生物合成在本地和系统上都受到调节,而其感知是通过多个细胞靶标进行的,包括代谢酶,氧化还原调节剂,Tran Scription cofactors,tran Scription Cofactors,以及最近的RNA结合蛋白。此外,SA还协调了下游信号分量的一系列复杂的翻译后修饰,并促进了作为细胞信号轮毂起作用的生物分子冷凝物的形成。SA还通过与其他植物激素串扰影响更广泛的细胞功能。展望未来,我们提出了探索SA功能的新领域,这无疑会发现未来多年的更多惊喜。