研究揭示ERK激酶定位报告中的CDK2活性交叉作用

CDK2活性对ERK和p38 KTR信号的干扰及其计算方法 近日,由Timothy E. Hoffman、Chengzhe Tian、Varuna Nangia等作者发表在《Cell Systems》上的一篇论文,揭示了细胞周期依赖性激酶2(CDK2)对ERK(细胞外信号调节激酶)和p38信号通路中激酶转位报告(KTR)的干扰现象,并提出了通过计算方法消除这种干扰的技术。该研究不仅为理解细胞信号传导的复杂性提供了新的视角,还为未来的相关研究提供了重要的工具和方法。 研究背景 MAPK(丝裂原活化蛋白激酶)通路在细胞生长、分化和存活中扮演着至关重要的角色。其中,ERK和p38信号通路分别响应生长因子和应激信号,调控细胞的增殖和应激反应。为了实时监测ERK和p38的活性,研究人员开发了激酶转位报...

多模态学习用于基因型-表型动态映射

多模态学习揭示基因型-表型动态关系 背景介绍 基因型与表型之间的复杂关系一直是生物学领域的核心问题之一。基因型(genotype)指生物体的遗传信息,而表型(phenotype)则是这些遗传信息在特定环境下的表现。尽管早在1909年,Wilhelm Johannsen就提出了这两个术语,并试图量化它们之间的关系,但一个多世纪以来,我们仍然无法精确地描述基因型如何通过复杂的基因表达模式塑造表型。近年来,单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)等技术的发展使得我们能够在细胞分辨率下观察基因表达的复杂动态,然而这些技术仍然无法全面映射基因型组合如何导致表型的产生。 当前的研究方法,如正向遗传学(forward genetics)和反向遗传学(r...

SMART:生物细胞中反应和传输的空间建模算法

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...

DeepBlock:通过深度学习进行毒性控制的理性配体生成方法

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...

负载Glepaglutide的泡沫在炎症性肠病治疗中的粘膜愈合诱导作用

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...

肾纤维化的体外和体内模型:迈向生理相关的人源化模型

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...

用于治疗缺血再灌注诱导急性肾损伤的巨噬细胞膜伪装纳米酶

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...

基于镓-多酚网络的可注射多功能水凝胶的简易制造及其在感染创面愈合中的卓越抗菌活性

多功能水凝胶促进感染性伤口愈合的全新研究 在当前临床环境中,感染性伤口尤其是抗生素耐药性病原体感染的伤口,已经成为一种重大挑战。这些慢性性或难以愈合的伤口常常由于炎症过度、细菌生物膜的形成以及抗生素疗效下降而延误愈合进程。然而,现有的治疗手段,如抗生素治疗和传统伤口敷料,难以同时解决感染、抗生素耐药及其他组织再生相关问题。基于此背景,多功能性水凝胶因为其类细胞外基质的三维结构,成为一种具有潜力的先进伤口敷料。然而,如何实现在简单、低成本制备的条件下,赋予水凝胶抗菌、抗炎、抗氧化、自愈合性以及体内生物相容性,仍然是一个未解决的科学问题。 最近,来自Fuzhou University和Fujian Medical University等研究机构的多位科学家,包括Minglang Zou和Da H...

基于MIL-100(Fe)纳米颗粒的3合1新冠肺炎联合治疗策略

基于MIL-100(Fe)的新型肺部抗SARS-CoV-2治疗策略探索 全球公共卫生领域近年来面临许多严峻挑战,尤其是2019年以来由SARS-CoV-2冠状病毒引发的新冠疫情。在该疫情中,病毒的高传播性和持续存在性暴露了目前预防及治疗手段的瓶颈。这一状况也突显了亟需研发更加高效且创新的治疗方法,以应对未来可能爆发的全球传染病。在此背景下,纳米医学(nanomedicine)技术的崛起为传统方法提供了替代方案。纳米载药系统的设计具有改善药物稳定性、优化药物分布及药代动力学特征的潜力,从而提升治疗效果并降低副作用。然而,尽管金属有机框架(MOFs, Metal–Organic Frameworks)在癌症和感染等复杂疾病治疗中展现了巨大潜力,其作为潜在抗病毒治疗平台的研究仍处于初级阶段。为此,...

一种通过双通道乳酸去除策略逆转血管高通透性以治疗脂多糖诱导的脓毒症的新方法

基于双通道乳酸去除策略的创新性败血症治疗研究 背景介绍 败血症(sepsis)是由宿主对血液感染的免疫反应失调引发的多器官功能障碍,这种严重疾病长期威胁着全球范围内的公共健康。尽管现代医学取得了诸多进展,但败血症的诊断和治疗依然充满挑战。据统计,败血症每年导致全球约1100万人死亡,占全球总死亡人数的约五分之一。在重症监护病房(ICU)中,败血症的死亡率仍高达25%-30%。目前的临床治疗措施主要集中在对症治疗,如早期液体复苏和广谱抗生素的使用。然而,由于抗生素耐药性、系统性免疫紊乱以及缺乏特效药物等因素,现有治疗方法未能显著降低败血症的高死亡率和高发病率。 乳酸(lactate)作为败血症的关键生物标志物,其在血液中的累积与败血症的死亡率和血管通透性有直接关系。在病理生理学中,乳酸的过量积...