单细胞分辨率下的基因空间映射：基因信号模式分析（GSPA）研究 学术背景 单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术近年来在生物学研究中取得了重大进展，尤其是在揭示细胞状态空间（cellular state space）的组织结构方面。然而，尽管已有许多计算方法用于映射细胞状态空间，但关于基因空间（gene space）的映射或嵌入（embedding）的研究却相对较少。基因表达是高度组织的，基因之间通过复杂的生物过程和通路协同工作。然而，由于生物和技术噪声（如基因丢失“dropout”现象），准确量化基因间的相似性仍然具有挑战性。为此，本文提出了一种基于图信号处理（graph signal processing, GSP）的新方法——...

细胞信号反应与运输的空间建模算法研究 背景介绍 生物细胞通过复杂的生化反应网络来实现其功能。这些反应网络具有显著的时空动态性，且在细胞的不同区域和亚细胞结构中存在显著的空间分异（spatial compartmentalization）。然而，传统的细胞信号传导模型通常将细胞视为一个均匀混合的体系，忽略了空间效应对反应和运输过程的影响。这种简化虽然在特定情况下有效，但在许多实际场景中会降低模型的预测能力。例如，信号分子的扩散速度较慢、细胞内环境拥挤、细胞结构的复杂性等都会导致空间效应的显著影响。因此，开发能够精确模拟细胞信号传导和运输过程的计算模型成为生物计算科学领域的重要挑战。 2025年1月发表在 Nature Computational Science 期刊上的一篇研究论文，提出了名为...

基于预训练大型语言模型的人类蛋白质必要性预测与分析 学术背景 人类必需蛋白质（Human Essential Proteins, HEPs）对个体的生存和发育至关重要。然而，实验方法识别HEPs通常成本高、耗时长且劳动强度大。此外，现有的计算方法仅在细胞系水平上预测HEPs，但HEPs在活体人类、细胞系和动物模型之间差异显著。因此，开发一种能够在多个水平上全面预测HEPs的计算方法显得尤为重要。最近，大型语言模型（Large Language Models, LLMs）在自然语言处理领域取得了显著成功，蛋白质语言模型（Protein Language Models, PLMs）也因其能够在大规模蛋白质序列上进行预训练而崭露头角。然而，PLMs是否能够显著提高蛋白质必要性预测任务的效果仍然未知...

深度学习应用于目标蛋白配体生成的最新研究：DeepBlock框架的提出与验证 背景与研究问题 药物发现过程中，寻找能够结合特定蛋白的配体分子（ligand）一直是核心目标。然而，目前的虚拟筛选方法（virtual screening）通常受限于化合物库的规模和化学空间的广度，难以在大规模化学空间中发现符合目标特性的创新化合物。相比之下，去新药设计（de novo drug design）通过从头生成分子结构，为探索现有化合物库之外的化学空间提供了崭新的可能性。 近年来，深度生成模型（deep generative models）在化学分子生成领域取得了显著进展，包括自回归模型（autoregressive models）、变分自编码器（variational autoencoders, VA...

基于Genotype Representation Graph (GRG)的研究：提升生物数据分析效率的新框架 学术背景与研究动机 随着测序技术的迅速进步，大规模基因组数据的收集变得愈发普遍，尤其是在人类疾病关联研究领域，基因组数据的分析需求日益增长。2023年底，英国生物银行（UK Biobank）在其云计算平台上发布了约50万份全基因组数据，其中已有20万份完成相位（phased）处理。这类庞大的数据集为科研提供了前所未有的机会，但也带来了新的难题：如何高效地编码和分析如此巨大的基因组数据？传统的二维表格化数据结构（如VCF文件格式）在储存和计算效率方面面临瓶颈，难以应对不断增长的数据需求。 在这一背景下，科学家们提出了新的数据表示和处理方法以优化压缩率和计算性能。本研究的目标是开发一种...

新型直肠泡沫制剂在炎症性肠病治疗中的应用研究 近年来，炎症性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）的发病率逐渐上升，该病以肠道粘膜损伤、慢性炎症及复发性发作为主要特征，目前仍缺乏一种理想的治疗手段。研究人员发现了一种名为胰高血糖素样肽-2（glucagon-like peptide 2, GLP-2）的33氨基酸多肽，其具有刺激肠道生长、修复肠粘膜和增强上皮细胞完整性的功效。然而，GLP-2在体内仅有极短的半衰期（7分钟），使其在临床治疗中受到了极大的限制。为解决这一难题，研究者们开发了一种GLP-2的长效类似物——Glepaglutide（GL），其通过氨基酸替换显著延长了体内半衰期（达50小时）。但由于Glepaglutide需通过皮下注射给药，这给患者的...

肾纤维化的机制与研究模型：迈向更接近人体生理的模型 研究背景与问题陈述 慢性肾脏病（Chronic Kidney Disease, CKD）是全球范围内的重大公共健康问题，据估计其影响了超过10%的人口，是导致死亡的主要原因之一。肾纤维化（kidney fibrosis）作为CKD的关键病理终点，对肾单位（nephrons）结构和功能造成破坏，但目前对其病理机制的理解尚不完全。多数针对肾纤维化的研究使用动物模型进行，这些模型尽管揭示了一些潜在机制，但由于其在生理、代谢和分子途径上无法完全模拟人体肾脏，导致在药物和疗法开发的跨物种转化研究中存在显著局限性。此外，传统的二维细胞培养模型尽管作为疾病研究和药物筛选的起点，但由于缺乏三维的高级肾脏生物架构和功能，也难以满足研究需求。这些因素催生了开发...

利用仿生海洋粘附蛋白涂层进行皮肤光老化防治的研究成果 皮肤光老化是当前全球面临的重大健康问题之一，尤其对于长期暴露在户外紫外线（UV）辐射下的人群而言，其表现包括胶原蛋白的减少、皱纹增加、皮肤弹性丧失、结构性减弱等。这些生理变化不但影响个体的外貌，还增加了相关并发症的风险。然而，尽管日常生活中已应用防晒品、局部药物（如维甲酸）和抗氧化剂等治疗方案，但目前仍无一种真正高效且持久的皮肤光老化防治策略可供应用。 针对上述挑战，本文的研究聚焦于一种新型仿生海洋粘附蛋白涂层，并探讨其在皮肤光老化防治领域的潜力。这项研究由Bo Xue带领的研究团队完成，作者来自中国海洋大学（Ocean University of China）的College of Marine Life Science。本文发表于20...

静注巨噬细胞膜伪装纳米酶靶向治疗急性肾损伤的创新研究报告 背景介绍 急性肾损伤（Acute Kidney Injury, AKI）是一种严重的临床综合症，其特征是肾功能的快速下降，并与高发病率和死亡率密切相关。统计数据显示，AKI在住院患者中的发生率为10%-15%，而在重症监护病房（ICU）中则超过50%，每年全球导致超过200万例死亡。除了直接威胁生命，AKI还会使患者易感于慢性肾病（Chronic Kidney Disease, CKD）以及终末期肾病（End-Stage Renal Disease, ESRD）。然而，目前的AKI治疗方式依然缺乏有效性，无法修复受损肾组织。因此，开发创新性的治疗方法以更好地解决AKI背后的病理机制，是当前医学研究的一个重要方向。 缺血再灌注损伤（Is...

下一代口腔溃疡管理的新突破：冷等离子体与纳米凝胶药物系统的融合应用 背景介绍 口腔溃疡是人类最常见的黏膜疾病之一，对患者的生活质量产生显著影响。根据流行病学研究数据，约有27.9%的成年人遭受口腔溃疡的困扰。虽然在大多数人群中，这种疾病可以在一到两周内自愈，但对一些患有糖尿病、癌症、病毒感染和自身免疫疾病的患者来说，口腔溃疡可能会发展为慢性、反复发作的病症，甚至引发更严重的全身性健康问题，如营养不良和脱水。此外，治疗头颈部癌症的患者中，高达65%会因疗法引发严重的口腔黏膜炎，其产生的溃疡常伴剧烈疼痛和饮食困难，导致患者的生活质量严重下降。 目前，市场上用于治疗口腔溃疡的药物，例如口腔膜剂、喷雾剂、粉末和药膏，普遍面临药效短、药物粘附性差、渗透效果不足的问题。这些局部治疗方案因口腔内部湿润和动...