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RNA分选的新模型:从降解到出核的双重机制

RNA分选的新模型:从降解到出核的双重机制

  遗传信息的传递与表达是生物体生存与发育的根本。对于真核生物而言,RNA聚合酶II负责转录多种RNA类型,尽管它们在结构上高度相似,但它们的命运却截然不同:一些RNA顺利从细胞核中转运到细胞质,而另一些则在细胞核中被迅速识别并降解。这一过程中的关键在于RNA的正确分选,确保遗传信息的准确表达。  近期,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的程红课题组与武汉大学的周宇教授合作,在《Molecular Cell》期刊上发表了题为《ZFC3H1的双重模式赋予核RNA分选选择性》的研究论文,提出了“降解-预设”的RNA分选新模型,挑战了以往以“出核-预设”为主的观点。  外切体是细胞内最主要的RNA降解机器之一,几乎涉及所有RNA的命运调控。外切体的功能依赖于接头因子的帮助,以选择性降解不同类型的底物RNA。其中,PAXT复合体(PolyA eXosome Targeting connection)作为外切体的重要接头因子,由MTR4和锌指蛋白ZFC3H1组成的二聚体构成,并与polyA结合蛋白PABPN1、锌指蛋白ZC3H3以及RNA结合蛋白RBM26/27等动态结合。早期研究认为,PAXT主要结合具有3′ polyA尾的成熟RNA,通过MTR4招募外切体来降解这些底物RNA。但由于PAXT所结合的RNA与功能性mRNA在结构上相似,这一过程的选择性分选充满挑战。  在本研究中,研究团队意外发现ZFC3H1早在转录过程中便结合在pre-RNA(RNA前体)的5′端外显子和内含子上。更为有趣的是,在这一阶段,ZFC3H1处于自我封闭的状态,阻止了MTR4与外切体的结合,因此不会启动RNA降解。这一“占位”机制有效防止了出核因子过早结合,从而引起RNA出核的混乱。  通过多组学分析,研究团队全面解析了PAXT降解底物RNA的特征。这些特征包括较少的外显子、较短的长度以及较长的polyA尾等。那么,这些特征是如何促使ZFC3H1从“占位”模式转变为“降解”模式的呢?当RNA含有多个内含子时,剪接过程会招募出核因子,并向5′端转移,取代ZFC3H1。相反,对于外显子较少的短RNA,其较长的polyA尾能够招募更多的PAXT组分(如ZC3H3和RBM26/27),解除ZFC3H1的封闭状态,暴露MTR4,从而启动RNA降解。  本研究的发现揭示了新生RNA的命运最初是被预设为降解,但随着转录和加工过程的推进,其命运可以被重新塑造。RNA的特征决定了其最终的分选路径,是否进入出核通路或降解通路。基于这一发现,研究团队提出了一种以降解为中心的RNA分选机制,不仅确保了异常RNA的快速降解,同时也保证了功能性RNA的高效出核。  这一工作深化了我们对细胞核RNA分选基本规律的理解,进一步揭示了遗传信息在细胞内的精确传递。这种新的RNA分选机制为理解细胞如何调控RNA命运提供了新的视角,也为未来研究RNA相关疾病的机制开辟了新的方向。通过明确RNA的分选机制,未来的研究有望找到改善RNA相关疾病治疗的新方法,进而推动生物医学的发展。
双酰胺类杀虫剂作用机制及抗性突变的解析

双酰胺类杀虫剂作用机制及抗性突变的解析

  近期,天津大学尉迟之光团队与英属哥伦比亚大学的Filip Van Petegem团队在《Nature Communications》上发表了一项重要研究,题为“Cryo-EM structures of ryanodine receptors and diamide insecticides reveal the mechanisms of selectivity and resistance”。该研究利用冷冻电镜技术,解析了双酰胺类杀虫剂与其靶标——鱼尼丁受体(RyR)的复合物结构,揭示了杀虫剂选择性激活昆虫受体的分子机制。此外,研究还解析了携带常见抗性突变的受体结构,阐明了抗性突变如何通过双重机制影响杀虫剂的效能,从而导致抗药性的产生。  鱼尼丁受体的功能与重要性  鱼尼丁受体是一种位于内质网膜上的钙离子通道,在肌肉的兴奋-收缩耦联过程中起着核心作用。它的正常功能对于肌肉收缩和运动至关重要。作为全球销量最高的杀虫剂之一,双酰胺类杀虫剂通过选择性激活昆虫RyR,导致细胞内钙离子的过度释放,从而引发昆虫肌肉瘫痪,最终致死。  在早期的研究中,尉迟之光团队通过对兔源RyR的研究,揭示了氯虫苯甲酰胺(Chlorantraniliprole)对RyR的作用位点位于通道的假电压感受功能域。这一发现为理解双酰胺类杀虫剂的作用机制奠定了基础。  双酰胺类杀虫剂的结合模式  在此次研究中,研究团队设计了昆虫源的嵌合体RyR,以解析新型邻氨基甲酸类双酰胺杀虫剂四唑虫酰胺(Tetraniliprole)和邻苯二甲酰胺类杀虫剂氟苯虫酰胺(Flubendiamide)与受体的结合模式。研究表明,这两种杀虫剂都作用于RyR的相同位点,但结合方式有所不同,从而解开了此前对作用位点存在的争议。  此外,研究还揭示了关键氨基酸残基和药效基团在物种选择性中的作用,为双酰胺类衍生物的构效关系提供了更深刻的理解。这一发现对下一代双酰胺类杀虫剂的开发具有重要的理论意义。  昆虫抗药性的机制  昆虫的抗药性主要由行为抗性、穿透抗性、代谢抗性和靶标抗性等机制引起。其中,靶标抗性通常由基因突变引发。在多个重要农业害虫种群中,已经发现了与RyR相关的抗性突变,这些突变导致杀虫剂的效力大幅下降,有些抗性甚至提高数百倍,最终对粮食产量造成显著影响。  研究团队解析了携带I4790M和G4946E两种常见抗性突变的RyR结构,并研究了其与氯虫苯甲酰胺结合的复合物。研究发现,这些突变不仅降低了钙通道的开放效率,使其更稳定地保持在关闭状态,还通过改变药物结合位点的结构,降低了杀虫剂的结合亲和力,从而实现了抗药性的双重效应。  研究的意义与展望  本研究的成果不仅揭示了双酰胺类杀虫剂的作用机制,还详细阐明了抗性突变的分子机制,为开发能够有效控制抗性害虫的新型绿色杀虫剂提供了重要线索。随着农业害虫的抗药性日益严重,理解这些机制的研究将对农业生产和生态安全产生深远影响。  未来的研究可以基于本研究的发现,进一步探索新型杀虫剂的设计策略,优化药物分子的结构,提高其对靶标的选择性和结合力,同时避免抗性突变的发生。这将为实现可持续农业发展和减少农药使用提供科学依据,帮助应对全球粮食安全挑战。
转铁蛋白受体靶向免疫刺激剂:光动力免疫治疗的新前景

转铁蛋白受体靶向免疫刺激剂:光动力免疫治疗的新前景

  近年来,肿瘤细胞的免疫逃逸机制引起了广泛关注。研究表明,肿瘤细胞通过改变其免疫抑制表型来逃避免疫系统的清除,而这种机制常常伴随旁分泌途径的激活,进一步削弱T细胞的免疫功能。免疫检查点的表达升高是导致细胞毒性T细胞无法有效识别和激活的主要原因,这也使得恶性肿瘤的生长得以持续,且对免疫治疗的预后产生了不良影响。  研究背景与挑战  传统的免疫检查点阻断(ICB)策略,例如利用抗PD-L1抗体,可以有效恢复T细胞的免疫活性。然而,由于抗体在肿瘤微环境中的渗透受限,以及该环境本身的免疫抑制特性,ICB的应答率相对较低。此外,PD-L1的表达可以在转录水平上进行调节,这可能为无抗体策略提供了一条新的路径来重新激活全身抗肿瘤免疫。  在众多信号通路中,β-连环蛋白(β-catenin)信号通路的异常激活与肿瘤的进展、侵袭、转移及复发密切相关,同时也与T细胞的排斥和免疫抵抗有关。尽管如此,这一机制的潜在作用仍待深入探讨,且通过化疗中断这一信号通路以激活免疫的研究相对较少。  光动力疗法与免疫激活  除了基因转录调节外,近期的研究发现,化疗药物能够诱导肿瘤细胞的免疫原性细胞死亡(ICD),释放肿瘤相关抗原(TAAs)。ICD的激活能够提供肿瘤特异性和完整的抗原,启动有效的抗肿瘤免疫,这一机制的优势显而易见。  光动力疗法(PDT)作为一种传统且临床上有效的浅表肿瘤治疗方法,具备光控特性、无耐药性及良好的生物安全性等优点。通过适当的光照,光敏剂被激活,进而释放活性氧(ROS),对肿瘤细胞造成氧化损伤,最终导致细胞死亡。  尽管PDT可以增强ICD效应,并释放肿瘤相关抗原,但由于肿瘤细胞的免疫抑制表型,单独使用PDT仍无法激活有效的免疫治疗。因此,研究者们开始探索化疗与PDT的联合应用,以重塑免疫抑制的肿瘤微环境,从而增强抗肿瘤免疫功能。  研究创新:转铁蛋白受体靶向免疫刺激剂  近期,来自广州医科大学第五附属医院的研究团队在《Acta Pharm Sin B》上发表了题为“Transferrin receptor-targeted immunostimulant for photodynamic immunotherapy against metastatic tumors through β-catenin/CREB interruption”的文章,提出了一种转铁蛋白受体靶向免疫刺激剂(PTI),用于通过β-catenin/CREB信号通路的阻断,增强光动力免疫治疗对转移性肿瘤的效果。  研究者设计的PTI能够通过转铁蛋白受体(TfR)靶向肿瘤细胞,利用嵌合肽Palmic-K(PpIX)-HAIYPRH将光敏剂与转录抑制剂ICG-001结合,实现纳米药物的自组装。PTI的使用不仅能够增强肿瘤细胞对药物的摄取,还能通过光动力疗法破坏肿瘤组织,并诱导肿瘤相关抗原的释放,进而引发强烈的免疫反应。  免疫调节机制  PTI的机制主要通过干扰β-catenin与cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的结合,调控基因转录。这一过程导致程序性死亡配体1(PD-L1)的下调与CCL4的上调。PD-L1的降低可以改善肿瘤细胞的免疫识别能力,避免其逃避免疫监视,而CCL4的上升则有助于招募树突状细胞,从而促进T细胞的激活与浸润。  研究结果显示,PTI倾向于在TfR过表达的肿瘤组织和细胞中积累,显著提高了PDT对肿瘤的破坏能力,并引发强烈的ICD反应,伴随CRT的暴露和HMGB1的释放。这一工作为在免疫抑制微环境中实现全身免疫反应的激活提供了一种新的无抗体策略,具有重要的临床转化潜力。  结论与展望  总之,PTI作为一种转铁蛋白受体靶向的免疫刺激剂,展示了在光动力免疫治疗中的创新应用。通过阻断β-catenin/CREB信号通路,PTI有效改善了肿瘤的免疫微环境,激活了全身的抗肿瘤免疫反应。这项研究不仅为转移性肿瘤的治疗提供了新的策略,也为未来免疫治疗的药物组合开发提供了重要参考。
基因突变与蛋白质定位的关系:新研究揭示重要发现

基因突变与蛋白质定位的关系:新研究揭示重要发现

  近期,来自多伦多大学和布罗德研究所的研究团队绘制了一幅前所未有的大规模图谱,探讨了基因突变如何影响蛋白质在细胞内的定位。这项研究的核心在于开发一种高通量成像平台,以评估近3500种突变对蛋白质位置的影响。研究结果显示,大约六分之一的致病性突变导致蛋白质在细胞中定位错误。这项研究成果于2024年9月30日在线发表在《Cell》期刊,标题为“Pervasive mislocalization of pathogenic coding variants underlying human disorders”。  研究背景与目的  论文的共同第一作者、来自多伦多大学唐纳利细胞与生物分子研究中心的博士后Jessica Lacoste指出,随着基因测序技术的进步,科学家们能够识别出数以千计的致病突变。然而,尽管这些突变在临床上已被识别,但它们对细胞功能的具体影响仍然不清晰。该研究的目的是填补这一知识空白,深入了解突变如何影响细胞过程。  基因突变可能通过多种方式改变蛋白质的功能。例如,一些突变会削弱蛋白质的折叠能力、改变蛋白质之间的相互作用,或破坏蛋白质在细胞内的转运过程,最终影响其稳定性。虽然前两种影响已经得到了较为深入的研究,但对于第三种影响,尤其是突变如何导致蛋白质在细胞内的错误定位,目前的了解仍然有限。  研究方法与发现  在这项研究中,作者们利用高性能显微镜和计算分析技术,深入比较了突变蛋白与正常蛋白在细胞内的运动轨迹。结果显示,蛋白质错误定位的发生率远高于先前的预期。他们发现,导致蛋白质定位错误的主要原因并不是预期中的与其他蛋白质相互作用的改变,而是蛋白质稳定性下降及其膜结合能力的丧失。  研究的共同通讯作者、多伦多大学医学院分子遗传学教授Mikko Taipale表示:“我们绘制的图谱揭示了突变对细胞内蛋白定位的广泛影响。此前,鲜有人进行如此大规模的研究,我们跟踪了蛋白质向不同细胞器的迁移。这些错定位模式不仅帮助解释了某些突变导致疾病严重性的原因,也让我们对一些研究较少的突变有了更深的理解。”  临床应用与未来研究方向  在实际应用中,许多临床治疗方法正致力于促进突变蛋白的正确迁移,以改善患者的症状。例如,与囊性纤维化相关的常见突变导致受影响的蛋白质停留在细胞的内质网,而不能正确转运到细胞表面。研究者们正在探索能够帮助这些突变蛋白正确定位的化合物,从而为治疗罕见疾病开辟新的方向。  布罗德研究所成像平台的高级主管Anne Carpenter强调,他们的蛋白质错误定位数据库将作为一个综合资源供其他研究者使用,以拓展关于基因变异对人类疾病影响的理解。这项数据库的特别用途在于识别能够改善突变蛋白定位的化合物,为未来的治疗方法提供支持。  结论  这项研究为理解基因突变如何影响细胞功能提供了新的视角,尤其是在蛋白质的错误定位方面。随着科学技术的不断进步,我们有望在未来看到更多关于基因突变的研究,这将对疾病的理解和治疗产生深远影响。对这些突变影响的全面认识不仅有助于基础科学的推进,也为临床应用提供了宝贵的依据,促进了针对复杂疾病的个性化治疗。
血脑屏障与免疫系统:揭示神经系统疾病的新视角

血脑屏障与免疫系统:揭示神经系统疾病的新视角

  阿尔茨海默病和多发性硬化症等复杂神经系统疾病的成因,一直以来令科学家和医生们感到困惑。这些疾病的复杂性使得早期诊断和有效治疗面临巨大挑战。尽管存在遗传风险因素,但即使是同卵双胞胎中,罹患同种疾病的几率也并不完全一致,这表明环境因素及其他因素对这些疾病的发生有着重要影响。  神经系统疾病的复杂性  与由单一基因引起的疾病,如囊性纤维化或镰状细胞性贫血不同,许多神经系统疾病是由多种基因变异共同作用所致。研究显示,这些基因变异往往无法独立预测谁会患病。此外,环境因素和血管风险(如高血压、心脏病、肥胖等)在疾病发生中也扮演着重要角色。  格拉德斯通研究所的Katerina Akassoglou博士指出,许多神经系统疾病的共同点在于血液通过受损血管渗入大脑,从而引发免疫反应。这一发现为我们提供了一个全新的研究视角,改变了以往对这些疾病的传统看法。  血液渗漏与神经系统疾病  在一篇发表于《Cell》期刊的评论文章中,Akassoglou和她的合作者探讨了血液渗漏如何与神经系统疾病相关。他们认为,血液的渗入会引发一系列的有害反应,这些反应往往导致神经元的不可逆损伤。具体来说,血液中的纤维蛋白——一种参与血液凝固的蛋白质,被认为是导致这种有害反应的关键因素。  研究表明,在阿尔茨海默病、创伤性脑损伤、多发性硬化症以及新冠病毒引起的神经系统问题中,都观察到了这种血液渗漏的现象。Akassoglou及其团队发现,通过中和纤维蛋白的毒性,可以有效预防或中断这一过程。他们的实验结果显示,在多种动物模型中,中和纤维蛋白能够减轻由血管功能障碍造成的影响。  治疗性单克隆抗体的潜力  Akassoglou团队研发出了一种特异性靶向纤维蛋白的治疗性单克隆抗体,这种药物能够保留纤维蛋白在血液凝固中的重要功能,同时减轻其引发的炎症反应。研究表明,该疗法在小鼠模型中显示出对多发性硬化症和阿尔茨海默病的保护作用。此外,该疗法还被用于治疗新冠病毒对神经系统的影响。  作为一家生物技术公司,Therini Bio正在推动这一发现,推出的人源化版本的纤维蛋白免疫疗法已经进入了1期临床试验。这一进展为神经系统疾病的治疗带来了新的希望。  新时代的科研合作  在Akassoglou及其同事的评论中,强调了需要从血脑屏障、免疫系统和血管系统的交互作用出发,重新审视神经系统疾病的研究。他们预测,未来十年内,免疫学家、神经科学家、血液学家、遗传学家等专业领域的研究人员将建立起跨学科的合作网络,以推动科学突破。  这种合作不仅限于学术界,还包括产业界和非营利基金会的参与,将为药物研发带来创新的可能性。Akassoglou指出,这种新的药物发现方法超越了单纯解决遗传或环境问题的传统范畴,而是强调了免疫和血管系统在神经变性过程中的重要作用。  总结  综上所述,阿尔茨海默病、多发性硬化症等神经系统疾病的发生与血液渗漏、免疫反应及环境因素密切相关。通过深入研究血脑屏障的机制,以及血液与免疫系统的相互作用,我们有望为这些复杂疾病的早期诊断和有效治疗开辟新路径。  在未来的研究中,跨学科的合作将发挥至关重要的作用,有助于我们更好地理解神经系统疾病的发病机制,进而推动临床治疗的进步。这一新时代的到来,不仅为科学界带来希望,也为众多患者的康复带来了新的可能性。
女性运动员的月经周期与认知表现:新研究的启示

女性运动员的月经周期与认知表现:新研究的启示

  近年来,女性运动员在体育竞技领域的表现越来越受到关注。从奥运会到职业联赛,越来越多的女性运动员以其卓越的竞技能力证明了性别不再是影响运动成就的障碍。然而,在追求更高、更快、更强的过程中,女性运动员面临着一个不容忽视的挑战——月经周期。  月经周期是女性生理上的自然过程,不仅会影响身体状态,还可能对认知功能产生显著影响。通常,女性在月经期间被认为更易疲惫、身体不适和情绪波动。这一现象在普通女性中普遍存在,作为运动员的女性在月经期面临着更大的心理和生理压力,尤其是在高强度训练和比赛的情况下。  然而,近期来自伦敦大学学院的一项研究提出了一些颠覆传统观念的见解。研究结果显示,月经周期的不同阶段确实会对女性运动员的认知功能产生影响,但这种影响并不总是负面的。  研究背景与对象  这项研究的参与者包括自然月经周期的女性、使用避孕药的女性以及男性。参与者具有不同的运动背景,包括耐力运动、力量运动、球类运动等。为了确保结果的准确性,研究者要求参与者在测试前保持一致的饮食和睡眠习惯,避免剧烈运动和饮酒。  实验分为两个主要测试阶段:第一次测试时,参与者完成一系列认知测试,评估他们的注意力、反应时间和空间认知能力。两周后,参与者再次完成相同的测试,以便对比数据。在每次测试后,参与者还需填写关于情绪和生理症状的问卷,以便研究人员更全面地理解其生理和心理状态的变化。  月经周期对认知表现的影响  研究结果显示,处于月经期间的女性在认知测试中的表现反而优于其他周期阶段。这些女性的反应时间更快,错误更少,且个体间的表现变异性较低。相较之下,在黄体期,女性的反应时间显著变慢,错误率增加,表现出更高的个体变异性。  这些结果支持了月经周期中认知能力波动的假设,并可能对女性运动员的运动表现和受伤风险产生实际影响。具体来说,研究发现自然月经周期女性在月经期间的认知表现存在积极的趋势,虽然她们在情绪状态上自我报告较差,但实际认知表现却达到峰值,这一现象与传统观念截然相反。  情绪与认知的复杂关系  研究还发现,男性在认知测试中的表现普遍优于自然月经周期的女性,尤其在动力(Drive)和内心平静(Serenity)的得分上,男性的表现显著更高。这表明,在测试期间,男性感到更有活力和专注,且情绪状态更稳定。而自然月经周期的女性在月经期间自我报告的认知和身体症状数量明显高于其他周期阶段,这可能表明她们在此期间经历了更多的不适感,包括头痛、疲劳和情绪波动等,这些症状可能会影响到她们的日常生活和心理状态。  小结与启示  综上所述,这项研究表明,月经周期对女性的认知功能影响复杂多样。在月经期间,尽管许多女性感觉不适,情绪波动,但她们在认知测试中的实际表现却可能更好。而在黄体期,认知表现则显著下降。  这一发现不仅为女性运动员提供了科学依据,也为教练和医疗团队制定个性化训练和比赛策略提供了新视角。通过对认知功能的监测和优化,可以帮助女性运动员更好地应对月经周期带来的挑战,提高竞技表现和减少受伤风险。  此外,对于所有女性来说,了解月经周期对认知功能的影响同样重要。无论是在职场还是家庭生活中,了解自身在不同周期阶段的表现,可以帮助女性更合理地安排工作和生活,减轻不必要的压力,实现与身体周期的同步,提高生活质量。这项研究为未来的研究和实践提供了新的方向,也期待更多的关注与支持,助力女性在各个领域取得更大的成就。
甘露糖功能化硒纳米颗粒在溃疡性结肠炎治疗中的新进展

甘露糖功能化硒纳米颗粒在溃疡性结肠炎治疗中的新进展

  溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis, UC)是一种慢性炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease, IBD),其特征是结肠近端的慢性复发性炎症。近年来的研究表明,肠上皮细胞(Intestinal Epithelial Cells, IECs)在UC的发生和发展中起着关键作用。这些细胞不仅承担着肠道屏障的功能,还在免疫调节中扮演重要角色,尤其是在抵御病原体方面。然而,目前对IBD的研究主要集中在免疫细胞的浸润机制上,对IECs的治疗干预研究相对较少。  UC的常规治疗方法主要依赖于抗炎药物,但这类药物往往存在疗效不稳定和副作用等问题,因此急需寻找新的治疗策略。近年来,凝集素与IECs的特异性结合在调节肠道稳态和炎症反应中被发现具有重要作用,其中甘露糖作为一种简单的单糖,显示出一定的抗炎特性。然而,传统的凝集素受体对游离甘露糖的结合亲和力较低,这限制了其抗炎效果的发挥。  纳米材料的应用  为了解决上述问题,研究者们开始尝试将甘露糖涂覆在纳米材料上,通过纳米颗粒(Nanoparticles, NPs)的方法提高药物的效果。例如,先前的研究表明,富甘露寡糖(Mannose-Rich Oligosaccharides, MRO)包覆的硒纳米颗粒(Selenium Nanoparticles, SeNPs)能够有效地诱导巨噬细胞重编程,降低UC的严重程度。这一效果可归因于纳米颗粒较大的比表面积以及其诱导细胞表面受体聚集的能力。  硒作为一种必需的微量元素,具有广泛的生物学作用,包括调节氧化应激和细胞的氧化还原状态。研究发现,硒缺乏会加剧UC中肠道损伤和炎症反应,而谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)则在减少有害过氧化物方面至关重要。因此,在UC患者中,硒的补充被认为具有积极的治疗作用。与其他形式的硒相比,SeNPs由于其较小的毒性和较好的生物相容性,成为了UC治疗的一个新方向。  新的研究成果  近期,来自暨南大学医学院的研究者们在《J Nanobiotechnology》期刊上发表了一项重要研究,题为“甘露糖包被硒纳米颗粒通过抑制NF-κB激活和增强谷胱甘肽过氧化物酶表达来规范小鼠肠道稳态并缓解结肠炎”。该研究展示了甘露糖功能化的硒纳米颗粒(M-SeNPs)在减轻结肠炎相关氧化应激和炎症方面的潜力。  该研究开发了一种简单且安全的治疗UC的新策略,利用优化的甘露糖功能化SeNPs,并将其包裹在含有海藻酸盐(Sodium Alginate, SA)和壳聚糖(Chitosan, CS)的结肠靶向水凝胶中进行递送。研究者对优化后的M-SeNPs进行了多项物理表征,包括尺寸、稳定性、形态和载药能力等。  在建立的小鼠DSS诱导结肠炎模型中,研究者将M-SeNPs嵌入结肠靶向水凝胶CS/SA中形成微珠(C/S-MSe),评估了其对IECs的靶向作用及相互作用的能力。研究结果表明,这些修饰的M-SeNPs能有效被IECs吸收,导致硒依赖性谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的表达增加,进而调节IECs的免疫反应。  研究意义与展望  在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中,包埋的M-SeNPs通过抑制NF-κB信号通路,减轻了结肠中的氧化应激和炎症。这一过程稳定了IECs的粘膜稳态,显著改善了结肠炎相关症状,显示出M-SeNPs在IBD治疗中的潜力。  本研究不仅提出了一种利用M-SeNPs纳米系统治疗溃疡性结肠炎的新方法,还强调了其在缓解结肠炎氧化应激和炎症中的作用。这为未来的临床应用提供了基础,但仍需解决机制明确性、长期稳定性及安全性等方面的挑战。  综上所述,M-SeNPs的研究为溃疡性结肠炎的治疗提供了一种新的方向,未来的研究可以进一步探索其临床应用潜力和优化治疗策略,以提高糖尿病患者的生活质量和治疗效果。
基于锌基多金属氧酸纳米酶功能化水凝胶的糖尿病创伤修复新策略

基于锌基多金属氧酸纳米酶功能化水凝胶的糖尿病创伤修复新策略

  糖尿病(Diabetes Mellitus, DM)作为一种全球范围内日益严重的公共卫生危机,其并发症中最常见的便是糖尿病伤口。糖尿病患者常常面临伤口愈合延迟、感染甚至截肢的风险。这一系列问题的根源在于高血糖状态下细胞功能的紊乱,导致MAPK信号通路异常激活,进而引发炎症反应和细胞凋亡。具体而言,高血糖会增加三羧酸循环(TCA)中的电子供体,损害抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和过氧化氢酶(CAT)的活性,导致过量活性氧(ROS)的产生。这些变化不仅引发巨噬细胞向M1表型极化,还严重破坏了免疫微环境。  正常伤口愈合的过程  正常的伤口愈合分为四个重叠的阶段:止血、炎症、增殖和重塑。其中,巨噬细胞作为先天免疫系统的重要组成部分,在伤口愈合中发挥着关键作用。然而,在糖尿病病理状态下,巨噬细胞的可塑性受到损害,M1向M2的转化受阻,导致巨噬细胞持续处于促炎状态,这进一步阻碍了内皮细胞、成纤维细胞和其他功能细胞的促愈合活动。因此,现有的糖尿病伤口治疗方法亟待改善。  新的治疗方案  为实现糖尿病创面的有效愈合,研究者们提出了一种综合调控策略,重点针对高血糖引起的免疫微环境失衡以及细胞毒性和氧化应激问题。葡萄糖氧化酶(GOx)作为一种能与葡萄糖反应生成葡萄糖醛酸和过氧化氢(H₂O₂)的生物酶,虽然能改善高血糖的免疫微环境,但其产生的H₂O₂对于伤口修复并不利,因此需要有效消除这一副产物。  近年来,纳米酶作为新兴的生物材料,因其能够调节活性氧和免疫反应,展现出良好的应用前景。钼基多金属氧酸盐(POM)纳米团簇以其出色的ROS清除能力,有望用于治疗与ROS相关的疾病。特别是掺杂锌离子的POM,不仅能模拟ROS清除相关酶的活性,还能发挥锌离子的免疫调节作用,为糖尿病伤口治疗提供了一种新思路。  最新研究成果  近日,来自川北医学院附属医院的研究者在《J Nanobiotechnology》期刊上发表了一项研究,题为“Zinc-based Polyoxometalate Nanozyme Functionalized Hydrogels for optimizing the Hyperglycemic-Immune Microenvironment to Promote Diabetic Wound Regeneration”。该研究展示了锌基多金属氧酸纳米酶功能化水凝胶在优化高血糖免疫微环境中的应用,能够有效促进糖尿病伤口的再生。  在该研究中,研究者们开发了一种新型纳米酶功能化再生微环境调节剂(AHAMA/CS-GOx@Zn-POM),旨在有效修复糖尿病伤口。该结构结合了修饰过的透明质酸水凝胶(AHAMA)和壳聚糖纳米颗粒(CS NPs),包封锌基多金属氧酸纳米酶(Zn-POM)和葡萄糖氧化酶(GOx),实现了这两种酶的持续释放。  具体来说,GOx催化葡萄糖生成葡萄糖酸和H₂O₂,以减轻高血糖对伤口愈合的影响。而Zn-POM则通过其过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性,清除活性氧和H₂O₂。此外,Zn-POM还能通过抑制MAPK/IL-17信号通路,减少促炎细胞因子的分泌,并上调抗炎介质的表达,诱导M1巨噬细胞转化为M2表型,从而重塑免疫微环境,促进血管生成和胶原再生。  研究结果与展望  在大鼠糖尿病创面模型中,AHAMA/CS-GOx@Zn-POM的应用显著增强了新生血管和胶原沉积,加速了创面愈合的过程。综上所述,这项研究构建了一个综合调节糖尿病创面高血糖微环境和重塑免疫微环境的综合治疗系统,该系统能够有效消除糖尿病伤口高血糖微环境的毒性作用,并通过催化葡萄糖的无害降解,减轻氧化应激并改善细胞功能。  这一基于高血糖免疫微环境调节的综合治疗策略,预示着在糖尿病伤口修复领域的潜在应用前景,未来的研究可以进一步探索其在人类临床中的安全性和有效性,为改善糖尿病患者的生活质量提供新的解决方案。
3D打印水凝胶编程释放外泌体在主动脉夹层治疗中的应用研究

3D打印水凝胶编程释放外泌体在主动脉夹层治疗中的应用研究

  主动脉夹层(Aortic Dissection, AD)是一种危及生命的心血管疾病,其特点是主动脉壁的分层和破裂。由于手术治疗的复杂性和潜在的高死亡率,AD的治疗效果常常不尽如人意,尤其是在需要延长体外循环或进行深度低温循环停止的情况下。尽管当前对于AD的病理机制研究仍在进行,但有效的靶向治疗方法仍然相对匮乏。因此,开发新的材料和药物以预防主动脉内侧退变显得尤为重要。  骨间充质干细胞及其外泌体的潜力  骨间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)因其良好的可获得性和广泛的应用前景,被广泛研究用于多种疾病的治疗。尤其是在修复主动脉内侧退变方面,MSCs展现出了良好的应用潜力。然而,移植MSCs存在存活率低、免疫排斥反应以及感染风险等问题,限制了其临床应用的广泛性。  近年来,研究发现MSCs衍生的外泌体(Exosomes, Exo-MSCs)在细胞间通讯及组织修复中起到了重要作用。Exo-MSCs不仅具有较高的稳定性、易于储存和运输的优势,而且其低免疫原性使其成为一种有前景的组织工程治疗材料。然而,外源性外泌体在体内迅速被循环系统清除,导致其利用效率低下,限制了其在临床中的应用。  水凝胶在外泌体释放中的应用  为了提高Exo-MSCs在体内的利用效率,研究者们开始探索水凝胶作为外泌体载体的可能性。水凝胶因其良好的生物相容性、机械性能和生物降解性,成为一种理想的生物材料载体选择。甲基丙烯酸明胶(Gelatin Methacrylate, Gelma)水凝胶作为一种可注射的生物材料,因其特有的紫外线交联特性,在组织修复和再生医学领域受到广泛关注。然而,Gelma在主动脉夹层及铁死亡修复方面的应用尚未被充分探索。  铁死亡与主动脉夹层的关系  铁死亡(Ferroptosis)是一种新型的程序性细胞死亡形式,与细胞膜中多不饱和脂肪酸的代谢密切相关。研究表明,铁死亡在多种生物过程,包括细胞增殖、迁移和自噬等中扮演着重要角色。因此,针对铁死亡的治疗策略被认为是解决AD主动脉内侧退变的新途径。  新研究成果  最近,来自吉林大学第二医院的研究者们在《J Nanobiotechnology》期刊上发表了一项研究,题为“3D-printing hydrogel programmed released exosomes to restore aortic medial degeneration through inhibiting VSMC ferroptosis in aortic dissection”。该研究表明,利用3D打印技术将外泌体嵌入Gelma水凝胶(Gelma-exosomes)中,可以有效抑制血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs)的铁死亡,从而恢复主动脉内侧退变,为治疗主动脉夹层提供了一种新策略。  Gelma-exosomes的优势  本研究通过紫外光和3D打印技术,将外泌体嵌入Gelma水凝胶中,成功实现了外泌体的持续释放。随着Gelma的降解,外泌体持续释放,有助于恢复主动脉内侧的结构和功能,并防止VSMCs向增殖状态的表型转变。此外,Gelma-exosomes在体外、体内和离体实验中均显示出抑制铁死亡的能力,为主动脉夹层的治疗开辟了新的可能性。  未来的研究方向  综上所述,本研究表明,Gelma-exosomes不仅为主动脉夹层的治疗提供了一种新的靶向治疗方法,还能够调节VSMCs的表型转换和铁死亡。未来的研究应进一步探讨Gelma-exosomes在人类临床应用中的安全性和有效性,以及如何优化其释放机制和靶向能力。  这项研究为主动脉夹层的治疗提供了新的思路,可能在未来改变该疾病的临床管理方式。随着对这种新材料和治疗策略的深入研究,Gelma-exosomes有望为更多心血管疾病的治疗提供有效的解决方案。
通过增强NAD(P)+代谢组保护女性癌症患者的生育能力

通过增强NAD(P)+代谢组保护女性癌症患者的生育能力

  随着癌症患者生存率的提高,保护女性患者的卵巢功能和有限卵巢储备变得愈发重要。传统的细胞毒性化疗虽能有效对抗肿瘤,但同时也可能导致长期的健康问题,包括内分泌失调、闭经、卵巢早衰以及不孕等,这些后果不仅影响患者的身体健康,还对其心理和社会生活造成深远影响。尤其是对于育龄女性和年轻女性,保护生育能力成为重要课题。  生育保留策略的局限性  在癌症治疗之前,育龄女性通常采用冷冻保存卵子或胚胎等方法以保持生育能力。然而,这些策略需要在化疗开始前进行,且其可行性往往受到癌症治疗紧迫性的限制。此外,超促排卵及体外受精过程耗时较长,可能导致化疗的延迟,并且成功率有限,尤其对儿童癌症患者并不适用。因此,虽然冷冻保存提供了生育选择,但并不能有效预防卵巢早衰和内分泌功能衰竭,这可能引发更为严重的健康问题,如骨质疏松、代谢性疾病及认知障碍。  新的保护策略:NAD(P)+代谢组的增强  近期,澳大利亚新南威尔士大学的研究团队在《EMBO Molecular Medicine》期刊发表的研究显示,增强NAD(P)+代谢组可以有效保护女性在化疗期间的生育能力。研究表明,NAD+的前体——烟酰胺单核苷酸(NMN)可能成为一种非侵入性的策略,帮助维持癌症患者的卵巢功能,并在癌症治疗中展现潜在益处。  生物学衰老与卵巢功能  癌症幸存者面临多种慢性疾病的风险,尤其是代谢性疾病、心血管疾病和神经性疾病。这些问题被认为与生物学衰老相关,影响这一患者群体的长期健康。研究发现,女性生育能力的下降与NAD+水平的降低密切相关。NAD+不仅参与细胞的能量代谢,还对DNA损伤的修复至关重要。化疗药物的作用常常伴随着NAD+的消耗,导致卵巢功能的加速衰退。  实验与结果  研究团队采用了一系列方法,探讨NAD(P)+稳态在化疗诱导的不孕不育中的作用,结果显示,使用NAD+前体NMN能够在一定程度上预防化疗药物(如阿霉素)引起的卵巢功能丧失和生育能力下降。此外,在三阴性乳腺癌小鼠模型中,NMN的使用不仅抑制了肿瘤生长,还未损害化疗的疗效,这表明NMN的补充可能在保护生育能力的同时,不影响肿瘤治疗的效果。  未来的方向  该研究为癌症患者提供了一种新的生育保护策略,特别是通过补充天然存在的NAD+前体来维持卵巢功能。这种方法在小鼠实验中并未降低化疗的效果,显示出与化疗药物同时使用的潜力。然而,需强调的是,未来还需进一步研究以验证此方法在人类患者中的安全性和有效性。  总之,通过增强NAD(P)+代谢组,特别是利用NMN等前体,有望为癌症女性提供一种新的生育保护方式。这不仅可以改善她们的生育预期,也能在一定程度上提升她们的生活质量,为她们在经历化疗后重建家庭和生活带来希望。随着研究的不断深入,这种非侵入性治疗策略可能在癌症患者的综合管理中发挥越来越重要的作用。

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