INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background转座子是能够在基因组不同位置移动的DNA片段。转座子广泛存在，并且已经显著影响了基因组多样性和进化。IS21家族是广泛存在于细菌中的转座子，已经被发现存在于临床上重要的多重抗药性菌株和人类病原体中。由于它们的简单而强的活力，IS21被作为机理研究的模型。IS21的典型序列包含两个反向重复序列（TIR），它还编码两个参与转座的重要蛋白，IstA和IstB。转座酶IstA需要调节因子IstB来进行转座。IstB是AAA+ ATPase家族的一个成员。它由一个N端延伸和ATPase结构域组成。虽然之前的研究已经体现了IstB能够自我聚合成一个二聚体的五聚体，并且IstB对于促进IstA催化的转座至关重要，但IstB是如何通过N端结构域二聚化并且如何特异性结合DNA使它弯曲还不清楚，IstB是如何招募IstA转座酶到DNA上并能够促进转座活动也还不清楚。研究目的Aim1.探究核苷酸是如何调控IstA催化的转座的。2.探究IstB具体如何结合DNA。3.探究IstB如何促进IstA的招募与激活。METHODS•✦研究方法✦•1纯化分别在E. coli C41(DE3) 和 E. coli BL21codon-plus (DE3)中表达的来自G. stearothermophilus的全长的IstA和IstB。2体外整合反应被用来检测IstA/IstB对整合活性的影响。预切割的供体DNA分子为55bp长的双链，含有R-TIR，由一条转移链和一条非转移链构成。转移链末端为一个通常被转座酶攻击的活性3' OH的CA二核苷酸。非转移链包括一个5nt的5' overhang（图1）。体外整合反应是在含有MgCl2和ATP的HEPES缓冲液中进行的。IstA和供体DNA预先孵育，IstB和作为靶DNA的超螺旋质粒预先孵育。两者混合后在37摄氏度孵育15，30或60min，终止反应后样品进行琼脂糖凝胶电泳和显影。图1 体外整合反应示意图3无细胞转座反应被用来检测IstA突变体的转座活性。反应中有含MgCl2，DTT，dNTPs 和 ATP的反应缓冲液，纯化的IstA和 IstB，含IS21 TIR的供体质粒和E. coli BL21(DE3) 细胞提取物。反应在37摄氏度下孵育60min，相对于没有蛋白的对照，插入的频率由qPCR测定，引物对应了供体质粒和转座产物。4ATPase反应被用来检测IstB的活性。ATPase反应是在含MgCl2和 ATP的HEPES缓冲液中进行。IstB单独加入或结合IstA加入。在37摄氏度孵育1h后，ATPase活性用磷酸盐检测试剂盒检测。5链转移复合物（STC） DNA的重建：STC DNA由三条单链DNA构成：130nt的TIR转移链包含了转座子右端TIR、插入序列和靶DNA序列；60nt的非转移链包含转座子右端TIR的互补序列和一个5nt长的5' overhang；靶DNA的互补序列。等摩尔量混合并退火三条单链DNA，然后加入IstA和IstB使其二聚化成为STC DNA。图2 STC的设计和组装示意图6IstB-靶DNA复合物的形成和玻璃化：IstB和靶DNA相互混合，凝胶层析，对应IstB-DNA峰的成分被留下用于cryo-EM实验。7IstA-IstB-STC 全转座体复合物的形成：IstA与STC DNA相互混合，在STC缓冲液中被稀释，37摄氏度孵育45min，再与在STC缓冲液中的IstB E167Q相互混合，在37摄氏度孵育30min。FINDINGS•✦研究发现✦•1. IstB AAA+促进IS21转座之前的研究表明IstB ATPase对于IstA促进DNA转座是必需的，但是核苷酸的结合和水解在IstA的招募、激活和DNA转座中的具体作用还不清楚。作者因此探究IstB催化活性如何调控IstA催化的转座。首先，他们纯化了来自IS21家族成员的IS5376的已知对AAA+活性重要的ATPase突变体（如Walker A (WA), Walker B (WB), arginine finger (RF) 和 sensor II），然后测定了它们的整合活性。和之前的研究一致，结果显示IstB对于链转移是必需的，但IstB ATPase突变体仍然有整合活性（图3c）。接下来他们想要进一步定义核苷酸在转座过程中的作用。他们用野生型IstB重复了转座实验。在ADP或慢慢水解的ATP类似物 ATPγS条件下，整合反应仍然能够进行但是被减弱，尤其是ATPγS（图3d）。总的来说，核苷酸转换对于IstB支持IstA促进转座有着重要功能。图3 IS21构成与IstB的结构和功能的鉴定2.自我抑制的IstB改变双链DNA的构象IstB具体如何结合DNA，活性位点在寡聚状态下如何防止ATP水解还不清楚。为了解决这些问题，cryo-EM被用来观察IstB在ATP存在的情况下结合DNA的结构。得到一个3.2 Å分辨率的结构后，发现cryo-EM图的质量允许AAA+ ATPase区域的晶体结构重建。他们也进行了蛋白N端及其靶DNA的从头构建模拟，产生了一个IstB-ATP-靶DNA复合物模型（图3e）。和之前的低分辨率研究一致，cryo-EM展示IstB使用了它的N端结构域形成二聚物，二聚物能够通过ATP依赖的AAA+结构域互相作用寡聚形成蛤壳型十聚物（图3e,f)。在IstB十聚物中，已知8个核苷酸结合位点采用了典型的AAA+ ATPase构象，典型特征是其中一个单体的带正电的RF和相邻的亚基中的WA、WB典型基序相互作用（图3e,g）。EM图显示ATP在所有结合口袋中密度清晰（图3g）。这里的高分辨率图展现的十聚物中的AAA+结构域和在一种不可水解的类似物存在下分离的ATPase的晶体结构看到的不同（图3h）。IstB单体的旋转和倾斜导致了关键催化氨基酸的错位使IstB能维持自我抑制的构象。IstB的首65个氨基酸是由3个小的α螺旋构成的，它们构成了二聚化分界面并且通过一个延长的螺旋延伸到AAA+结构域。许多带正电的氨基酸和靶DNA相互作用（图3f）。这些氨基酸和AAA+结构域的一个保守区域形成了每个IstB二聚物的内部腔。二聚物主要是通过非特异性作用和磷酸二酯骨架相联系的。IstB二聚物组装成十聚物产生了一个连续的U形的一个通道，它追踪了DNA的周期性（大约10.5bp）并使靶DNA弯曲大约180度（图3i）。3. IS21 转座体重建为了更好的理解IstB是如何促进IstA的招募与激活，他们重建了结合在转移链DNA上的IstA和IstB。IS21催化途径被认为和大多数转座系统相似。IstA转座酶首先配对并切割转座子末端产生两个游离的3’ OH基团（图4a），然后催化亲核攻击产生两个粘性末端，将供体分子整合到靶DNA，这个DNA产物称为STC。在体外，当只和分离的转座子右末端孵育，相比于与左端和右端相同摩尔量混合物孵育，IstA展现出相似的活性和3D结构。因此，为了减少结构的不对称性，作者做出了一个130bp长的DNA供体分子，它的末端包括R1和R2 重复序列（图4b和图2）。对于靶DNA来说，由于IS21没有很强的特异性，他们用了IS21首选的插入序列。因为很多IS21家族成员在转座之后产生5bp重复序列，因此插入位点相隔为5bp（图4b）。然后用凝胶层析和负染色EM优化缓冲液条件、蛋白质浓度和蛋白质/DNA比例来最大化转座体的形成。初步分析用野生型蛋白组装的样品的复合物是不稳定的，他们因此用IstB E167Q突变体来形成一个看起来和用野生型蛋白相同的更稳定的复合物。Cryo-EM结构显示IS21全转座体是由一个IstA四聚体和两个IstB十聚物组成的（图4c）。图4 IstA-IstB STC结构4. IstB捕获S型靶DNA两个IstB十聚物在转座酶的存在下能够二聚化。值得注意的是，它们不组装成一个连续的丝，而是以头-头的结构互相作用（标记为1和1’）（图4c）。每个IstB寡聚物的每个最内二聚体的N端结构域与位于相对十聚体的近端AAA+结构域的α螺旋对接（图5a）。有几个氨基酸似乎参与了互相作用，包括Arg84，它与第一个IstB二聚体的两个对称的Tyr35相结合（图5a）。这些氨基酸的突变在整合反应中扰乱IstB诱导的IstA催化的DNA整合（图5b)。这证实了它们结构上的重要性。IS21转座体cryo-EM的重建展现IstB紧紧跟着双链DNA（大约每一IstB二聚物一个DNA弯）来维持为无IstA的复合物描述的总体构象和核酸接触。然而，两个IstB十聚物之间的互相作用也诱导了DNA在它们交点处急剧变形以产生了一个总体上的拐折的S形构象（图5c）。之前有报道表明易于拐折的DNA序列可以作为IS21和其他转座子家族比如IS3的转座热点区域。因此，IstB十聚物交点处的DNA急剧转弯作为靶DNA和被IstA转座酶带到这个复合物的供体DNA之间的接触点 （图5c）。图5 两个IstB寡聚物之间的特异作用和STC中的DNA构象5. IstA β-barrel 促进ATP的水解全转座体结构不仅展示出IstB十聚物之间的未被预料的相互作用，它展现出IstB通过几个接触区域和IstA相互作用（图6a）。IstB的1a和1a’单体的AAA+亚基和转座酶的催化单体相互作用（图6a）。对IstA来说，这个识别是通过灵活地连在转座酶DDE结构域上的C端β-barrel进行的。这些元素对接到一个由IstB的N端二聚化和IstB的C端ATPase形成的外部的深缝隙（图6b）。IstA的Tyr343和Arg345的突变能够严重减弱转座酶激活IstB ATPase活性和被IstB激活促进DNA整合的能力（图6c,d）。IstA的DDE区域也和IstB的1a和1a’ 的AAA+结构相互作用 (图4a,b,e)。放大看IstB活性位点显示与1a和1a'相连的核苷酸的密度和与ATP相连的IstB二聚体活性位点的不同。因此他们除去了转座酶和AAA+寡聚物中灵活的部分并且聚焦精细化全转座体核心。结果显示重建的3.2 Å的与IstA结合的IstB的活性位点的密度和ADP最一致（图6e）。除此之外，在IstA的DDE区域的一个螺旋（205-214AA）和IstB的核苷酸结合口袋之间有大量的互相作用（图6e）。IstA这些位点的突变比如E209A和Y213A能减弱整合活性（图6d）。这些作用看起来能够改变IstB活性位点的构象。值得注意的是IstB的Tyr170能够与其sensor I 氨基酸Asn199相互作用，当IstA结合的时候Tyr170改变了构象（图6e）。之前有提议IstB的Tyr170能够作为一个开关来控制IstB的ATPase活性。与这个提议一致，Y170A突变体维持整合活性但是减少了ATPase活性（图6c,d）。这表明了突变把ATP水解和整合反应分离开了。除此外，IstB中包含sensor II 氨基酸Arg237的α螺旋当IstA结合的时候转离活性位点，构象是通常在ADP结合的AAA+活性位点看到的脱离的结构（图6e）。总的来说，这些结果表明和转座酶相互作用的IstB单体采用了水解后的构象（图6e）。图6 IstA的C端结构域与IstB的相互作用对ATP的水解和DNA整合是重要的6. IstB激活IstA转座酶当IstB存在的时候，转座酶与靶DNA建立了新的相互作用，这包括了DDE结构域的氨基酸如Lys126, Asn188, Lys190 和Tyr 224，它们在上方的单体是暴露于溶剂的（图7a）。这些氨基酸的突变减少了整合活性，这支持了观察到的和靶DNA的接触的重要性（图7b）。他们进一步用无细胞反应检测IstA和靶DNA和在STC中的IstB建立的相互作用的生理功能。IstA和IstB的相互作用也改变了没有IstB状态的IstA四聚体的结构。尤其是在IstA单体的整合位点近端的β-barrels和DDE与IstB ATPase之间形成的新的特异性作用诱导IstA催化亚基一个大规模的72度旋转（图5c）。这个构象的改变能够帮助转座酶的催化氨基酸重新定位来进行转座反应。它也诱导了转座酶上部的单体像剪刀一样张开，破坏在IstB结合之前形成的蛋白蛋白间相互作用，因此创建了一个高度扩展的构象，解开了由IstA稳定的转座前的切割的供体复合物中的供体DNA超螺旋（图7e）。图7 IstA和IstB与靶DNA的互相作用诱导了转座酶大幅构象变化•✦研究讨论✦•重建的全长的IstB的十聚物的AAA+结构域的构象与分离的ATPase的X射线晶体结构显示有一点不同。由于X射线模型中的IstB缺乏调节的结构域和经典AAA+成员的相似性，X射线来源模型可能代表了理论上的活性位点。AAA+寡聚物的弯曲程度被改变来使关键的核苷酸结合的氨基酸错位并抑制ATPase活性。这种改变解释了ATP依赖的调节因子是如何作为分子开关在结合DNA后为催化作准备，然而维持一种自我抑制的构象直到它对应的转座酶结合上来。IstB以U形的通道结合并弯曲靶DNA。值得注意的是，之前已经表明一些系统包括IS21的转座元件靶向S形的DNA。IstB的这种能力可能与局部DNA的灵活性联系，促进插入位点的查找和选择。与此一致，之前研究表明IS21可能更倾向整合到已经被表明易于适应弯曲构象的启动子附近区域。值得注意的是，与IstB相关的IstA转座后状态和噬菌体中转座酶MuA的是相似的，作者因此推测MuA也发生相似的重组过程。总结研究意义IstA对于诱导IstB ATPase 活性是必要的。IstB能够改变靶DNA的构象成S形，IstB与IstA相互作用并改变IstA的构象，从而激活IstA调控转座反应。这个研究阐述了转座反应是如何被ATP依赖的调控因子调控的。参考文献[1] de la Gándara, Á., Spínola-Amilibia, M., Araújo-Bazán, L., Núñez-Ramírez, R., Berger, J.M., Arias-Palomo, E. (2024). Molecular basis for transposase activation by a dedicated AAA+ ATPase. Nature 630, 1003–1011. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07550-6END文案 | Linsey排版 | Linsey审核 | Linsey发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

点击上方蓝字，关注我们INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background非造血细胞（Non-hematopoietic cells）占骨髓细胞总数不到0.5%，其中包括内皮细胞、间充质基质细胞以及成骨细胞却是骨髓微环境的重要组成部分，其被证明对造血具有非常关键的作用。近来单细胞测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)技术的最新研究进展揭示在小鼠骨髓成分中这些非造血细胞中存在多个亚群。尽管目前对人造血细胞进行了大量研究，但对构成人骨髓微环境的非造血细胞进行定义的类似研究仍然相对较少。其主要的难点在于：难以分离足够的存活的非造血细胞，使得确定骨髓微环境的单细胞组成一直受到限制；特殊的分离方法可能会极大地影响捕获细胞类型的多样性；骨髓抽吸无法捕获紧密粘附在骨骼表面的细胞，并且可能使骨髓 MSC 成分偏向脂肪细胞而非成骨细胞；体外扩增脱离体内的稳态可能会改变间充质基质细胞的转录谱。研究目的Objectives       本研究通过酶消化人新鲜的骨髓组织直接进行单细胞转录组分析，以期克服上述限制。同时采用索引预测抗体进行联合检测以验证分析结果，并采用CODEX图谱以观察MSC-白血病母细胞之间的空间相互作用。CONTENTS•✦研究内容✦•研究亮点1、scRNA-seq 和 CODEX 揭示人类骨髓的组成和空间结构2、人类间充质基质细胞在转录和功能上具有异质性3、成人 HSPC 表现出脂肪细胞周围的空间定位4、CODEX成像揭示急性髓性白血病中MSC的扩增图谱图1 文章示意图RESULTS•✦研究结果✦•1.非造血细胞亚群分析显示 MSC 和 EC 转录多样性间充质细胞之间存在显著的异质性，包括骨谱系（NCAM1、SPP1 和 BGLAP）、脂肪谱系（APOE、LPL、PPARG 和 CEBPA）和成纤维细胞（PDPN、CSPG4、DCN 和 DPT）（图 2A、2B）。研究根据相关基因的显著表达差异性将其分别标记为AdipoMSC、THY1+ MSC、Fibro-MSC、APOD+ MSCs（图 2A 和 2B）。用于细胞治疗26 (ISCT) 的 3 个基因，即 NT5E (CD73)、THY1 (CD90) 和 ENG (CD105)（图 2C）。这三个基因的表达在 MSC 亚群中高度可变，NGFR (CD271) 在亚群中的表达更为一致，这为其继续用作无偏差 MSC 标记提供了理由（图 2C）。样本之间的间充质细胞频率存在相当大的差异，这可能反映了激活等动态细胞状态或采样差异等技术因素。 Fibro-MSC和THY1+MSC在Cyto TRACE中得分最高说明它们是 MSC 亚群中最原始的，具有更高的细胞分化和增殖能力。此外数据还捕获了两类骨髓内皮细胞AEC和SEC。图2 非造血细胞亚群分析显示 MSC 和 EC 转录多样性2.MSCs、ECs 和骨谱系细胞协作产生多种造血支持因子敏感性分析不同类型的 MSC 专门产生特定的支持因子，同时它们也表达显著的相互作用。这些不同亚群MSC细胞分泌的细胞因子对人类HSPC具有重要的支持作用，其中AdipoMSC、THY1+MSC分泌典型的HSPC微环境因子水平最高，它们被造血细胞广泛接受但是对HSPC没有很强的异质性。同时这些细胞因子之间有发生串扰和协调调节的可能性，并且不同的非造血亚群对不同的模块做出了贡献。（图3）图3 MSCs、ECs 和骨谱系细胞协作产生多种造血支持因子3.PCPs能够有效解读非造血细胞在其微环境中的细胞拓扑结构的综合图并靶向特定的细胞器在scRNA-seq数据的指导下采用 CODEX 多重成像联合Mesmer51技术，对803132个细胞进行计算注释，涵盖了12个标本中的32种细胞类型，同时揭示了其蛋白水平表型分布的模式，这些个体之间的总体细胞类型分布相似。本研究还检测到了具有非造血表达谱的骨小梁旁细胞的罕见实例（图4D），我们称之为“骨内膜”。在造血骨界面检测到 Osteo-MSC 和成骨细胞，在骨区域中间主要检测到 Podoplanin+ Fibro-MSC（图 4D、4E）。CODEX 细胞类型的蛋白质表达谱与我们的 scRNA-seq 数据很好地对应，匹配的细胞类型得分非常高，最终的细胞类型注释用于在“细胞表型图”（CPM，图 4F）中可视化细胞拓扑结构。图4 造血细胞在其微环境中的细胞拓扑结构的综合图4.EMP 和 GMP 定位于相对高氧的动脉-骨内微环境造血需要多个生态位的参与，内皮生态位在健康和恶性造血中的具有非常重要的意义。本研究试图利用CODEX和scRNA-seq图谱进一步揭示内皮生态位内的相互作用。结果显示：小动脉细胞出现在骨小梁附近的频率高于随机预期(图5B)，这表明内皮生态位实际上可能与小动脉生态位结合；HIF1A水平在EMP和GMP中很低，这表明这些细胞没有经历缺氧(图5C)，与它们在供氧血管附近的定位有关；更成熟的髓细胞具有高水平的HIF1A，非小动脉区域的EMP具有更高水平的HIF1A，这表明缺氧的空间模式不是由于固有的细胞类型差异(图5D)。同样，EMP在scRNA-seq图谱中具有最低的缺氧特征评分(图5E)。鉴于骨髓是一个广泛的缺氧环境，这一发现表明一个相对含氧的生态位与早期骨髓形成有关，动脉周围壁龛和内皮壁龛可能以某种方式合作，对早期骨髓形成很重要。图5 EMP 和 GMP 定位于相对高氧的动脉-骨内微环境5.CODEX图谱揭示急性髓性白血病的间充质扩增方式及邻域了解骨髓微环境的空间组织对健康的造血和疾病状态具有重要意义。本研究应用骨髓 CODEX 面板探索肿瘤演变和微环境变化，并使用我们的健康图谱作为参考。以阴性淋巴瘤分期骨髓活检 (NSM)作为对照，对用维奈克拉加低甲基化剂 (Ven/HMA) 治疗的髂嵴活检中的三个诊断 (Dx) 和两个配对治疗后 (PostTx) AML 患者样本进行了分析 。研究发现与 NSM 相比，Dx AML 中髓系细胞（不包括成熟髓系细胞）的比例显著增加，（图 6B），Dx 和 PostTx AML 样本的结构发生了明显变化，例如白血病环境中脂肪细胞几乎完全丢失，以及在残留原始细胞的情况下，Tx 30 天后造血功能恢复不完全（图 6C）。AML 中 Adipo 和 THY1+ MSC 的相对频率高 2 到 3 倍（图 6D）。并且鉴定出白血病群体，包括 GATA1+ NPM1c+ 双阳性群体（图 6E）。在各组邻域分析中，Dx AML 标本中，有四个富含母细胞的邻域 - Dx-CN3/CN5/CN9/CN12（图 6G ），其中两个富含 MSC 群体，THY1+ MSC 仅在这些富含母细胞的邻域中显着富集（图 6G）。 Dx-CN9 是一个富含胚泡的邻域，也富含 AEC、骨内膜细胞以及脂肪细胞和 THY1+ MSC，与健康的 EMP 生态位非常相似。两个 PostTx 胚泡富集邻域 (PostTx-CN4/CN14) 类似于 Dx-CN9 和 NSM-早期髓系/小动脉/骨内膜邻域，即动脉-骨内膜早期髓系生态位。该研究还观察到恢复中的 Post-Tx GMP/EMP 邻域不包含 AEC/骨内膜细胞 (PostTx-CN8)，这可能反映了稳态和紧急髓系细胞之间的差异。总体而言，这些数据暗示了标志着造血恢复的保守空间模式。Dx 和 PostTx NPM1 突变母细胞均具有与 GMP 和早期髓系细胞一致的低 HIF1A 水平。PostTx 细胞在治疗后 BCL2 略有下降，线粒体复合物 IV 表达增加。这可能反映了这些 PostTx 细胞对 BCL2 通路的依赖性降低，以及线粒体质量的补偿性增加。图6 CODEX图谱做揭示急性髓性白血病的间充质扩增及邻域SUMMARY•✦研究总结✦•       这项工作代表了一个全面的、空间分辨的、多组学的人类骨髓图谱，将作为未来研究人类骨髓生态位的重要参考。表明了骨髓抽吸物作为样本来源的局限性，更深入地剖析了造血和非造血谱系的细胞分化连续体。其数据提供了 AML-MSC 共定位的体内证据，并表明动脉-骨内膜早期髓系邻域可能在治疗抵抗中发挥作用，不足之处在于需要更多样本才能得出更普遍的结论。参考文献[1] .Bandyopadhyay S, Duffy MP, Ahn KJ, et al. Mapping the cellular biogeography of human bone marrow niches using single-cell transcriptomics and proteomic imaging. Cell. 2024;187(12):3120-3140.e29. doi:10.1016/j.cell.2024.04.013END文案 | 田慧中排版 | 田慧中审核 | 田慧中发布 | 姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

图1INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background在学习之后，记忆经历了不断的完善，这一过程被称为记忆巩固，而睡眠在其中的作用不可忽视。学习后立即睡觉有助于记忆，即使是几个小时的睡眠缺失都会破坏记忆。脑内海马体在这一过程中扮演着重要角色，海马尖波涟漪（SWRs），其特征是CA1锥体细胞树突上的尖波与细胞体附近的涟漪振荡相结合，在睡眠依赖性记忆过程中起关键作用。SWRs 可以加强和稳定海马体中的空间表征 ，并将这一信号传播到大脑皮层和皮层下的大脑区域。人们普遍认为 SWRs 过程中的再激活和重演在记忆巩固中起着关键作用，但对睡眠剥夺（SD）如何影响这些事件却一无所知。研究意义Significance美国密歇根大学医学院Kamran Diba博士领衔的研究团队，在《Nature》发表名为“Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay”的研究文章。研究人员记录了大鼠在迷宫探索、睡眠、睡眠剥夺以及随后的恢复性睡眠期间12小时的CA1神经元活动。研究结果在网络水平上描述了睡眠丧失对海马功能的不利影响，并揭示了在睡眠剥夺期间，虽然会引发许多SWRs，但在这些事件期间实际发生的记忆重新激活和重演的次数却很少。这项研究增进了我们对睡眠在记忆巩固过程中作用的理解，强调了睡眠对记忆过程的重要性。（图1）METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1多通道电生理记录：使用128通道高密度硅探针在大鼠海马CA1区进行细胞外记录，追踪局部场电位（LFPs）和稳定单元，这些单元被推测分类为锥体神经元和中间神经元。这种方法用于捕捉大脑在不同状态下的电活动。2睡眠剥夺（SD）：通过“温和处理”方法在大鼠的家笼中进行睡眠剥夺。这种方法用于模拟人类中的睡眠缺失状态，并观察其对海马区功能的影响。3尖波涟漪（SWRs）检测：通过特定的信号处理技术检测SWRs，这些是海马区的一种特殊电活动，与记忆巩固过程密切相关。FINDINGS•✦研究发现✦•一、在行为、睡眠以及睡眠剥夺期间的长期记录研究人员通过在大鼠海马CA1区域植入高密度硅探针，进行了长达12小时的体外记录，包括大鼠在迷宫探索期间、睡眠、睡眠剥夺以及随后的恢复睡眠（RS）。目的是探究睡眠剥夺对海马区神经元活动的影响，特别是对记忆巩固过程中的再激活和重演活动。记录了在不同行为状态下的SWRs特征，以及LFPs和锥体神经元还有中间神经元的放电模式。二、不同行为状态下的SWRs特征通过比较恢复睡眠（RS）与自然睡眠的第一阶段（NS1），以及睡眠剥夺的第二阶段（SD2）与非睡眠剥夺的第二阶段（NS2）的神经元活动，发现在睡眠剥夺期间，SWRs的发生率保持高或更高，但功率降低，频率增加，这表明睡眠剥夺可能影响了SWRs的生理特性，从而可能影响其在记忆巩固中的功能，反映了睡眠剥夺对海马区功能的负面影响。即使在睡眠剥夺结束后，SWRs的某些特性（如频率）仍然保持在较高水平，表明睡眠剥夺对海马区功能的长期影响。此外，尽管在睡眠剥夺期间SWRs的发生频率升高，但SWRs的振幅减小和功率降低，这可能反映了疲劳对锥体细胞-神经元间相互作用的生理影响。结果表明，睡眠缺失不仅改变了SWRs的生理特性，还可能干扰了记忆巩固所依赖的神经网络活动。（图2）图2三、睡眠缺失影响海马区神经网络放电率动态神经元的放电率对睡眠状态的变化很敏感，是睡眠稳态功能的重要信号，可以反映神经元之间突触连接的强度。因此，研究人员评估了睡眠和睡眠缺失对海马放电率动力学的影响。在迷宫探索期间，锥体神经元和中间神经元的放电率有所增加。在随后的自然睡眠中，锥体神经元的放电率显著降低，而在睡眠剥夺期间则保持升高。在长时间清醒的睡眠剥夺期间，锥体神经元的放电率分布呈现出更广泛的变异性，一些细胞的放电率升高，而另一些细胞的放电率降低，这表明神经元之间的竞争是由抑制介导的。于此一致，中间神经元在自然睡眠中的放电率降低，但在睡眠剥夺期间保持升高。这些发现表明，睡眠缺失对海马区神经活动的代谢影响更大，这可能与睡眠的稳态功能有关。在恢复睡眠期间，锥体神经元和中间神经元的放电率迅速降低，反映睡眠对重置神经元活动模式的重要性。（图3）图3四、睡眠缺失减弱记忆的再激活记忆再激活被认为是海马区在睡眠中巩固记忆的关键过程，涉及重新激活和重演学习期间形成的神经活动模式。研究人员使用部分相关性解释方差（EV）这一量化方法来衡量记忆再激活的程度。EV衡量了在POST阶段（包括睡眠剥夺和自然睡眠）中，与MAZE阶段（探索迷宫）相比，神经元对之间共同活动的相似性。在自然睡眠期间，记忆再激活可以持续数小时，而在睡眠剥夺期间，再激活显著减弱或几乎不存在。即使在随后的恢复睡眠期间，再激活水平也未能完全恢复到自然睡眠期间的水平，这表明睡眠缺失对记忆巩固过程有持久的负面影响。（图4）图4五、SD和RS期间神经元重演性能下降研究人员利用长时间的行为和睡眠记录，分析了大鼠在探索迷宫后，其海马区神经元活动在睡眠期间的序列重演情况。序列重演是指神经元活动模式在时间上压缩地重演，这与动物在迷宫中的行为序列相对应。使用贝叶斯方法，量化了在迷宫行为中活跃的神经元群体在SWRs期间的连续运动重演。在睡眠剥夺期间，序列重演的比例和数量显著减少，即使在恢复睡眠期间，序列重演的减少趋势也没有得到完全恢复。这里强调了序列重演在记忆巩固中的作用，并指出睡眠剥夺可能通过干扰这一过程来影响记忆的稳定性和整合。（图5）图5DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究局限性1物种差异：研究是在大鼠上进行的，而大鼠的生理和行为模式与人类存在差异。因此，这些发现可能不完全适用于人类。2长期影响的评估：尽管研究观察了恢复睡眠期间的一些变化，但对于睡眠缺失长期影响的评估可能需要更长时间的跟踪研究。3神经机制的复杂性：记忆形成和巩固是一个复杂的过程，涉及大脑多个区域的相互作用。这项研究主要集中在海马区，可能没有完全揭示涉及整个大脑网络的记忆机制。小结Summary总之，这项研究唤起了人们对海马区中记忆再激活和重演的关注，它们可能是介导睡眠在记忆中的作用以及睡眠不足的负面影响的关键因素。 这些神经元发射模式的中断可能会破坏海马区空间表征和依赖海马区的空间记忆的稳定性。 此外，由于SWRs为海马区和其他脑区提供了特殊的交流窗口，这种交流的破坏很可能会对分布在整个大脑的网络产生影响。参考文献[1] Giri, B., Kinsky, N., Kaya, U. et al. Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay. Nature 630, 935–942 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07538-2PROFILEKamran Diba博士、密歇根大学医学院麻醉学系副教授大鼠海马体CA1区域的节律和潜在尖峰活动负责大脑中情景记忆的存储、回忆和巩固。由Kamran Diba博士领导的神经回路和记忆实验室，利用大规模的电生理学和光遗传学来研究这些与大脑皮层中的神经回路和记忆有关的问题。END文案 | 姜笑南排版 | 姜笑南审核 | 姜笑南发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background细胞凋亡作为肿瘤治疗的潜在机制备受关注。死亡受体（DR）在细胞膜上的聚集是触发细胞凋亡的关键步骤之一。为了促进这一机制在肿瘤治疗中的应用，研究人员开发了一系列多价分子工具，旨在通过模拟或增强DRs的聚集来诱导肿瘤细胞凋亡。近年来，利用DNA纳米技术，特别是DNA Origami（DNA折纸），在纳米尺度上精确控制配体间距离和模式的研究取得了显著进展。这种技术允许研究者以分子精度调整配体排列，形成能够高效诱导细胞凋亡的特定配体模式，如六边形配体模式。然而，这些配体模式在与健康细胞相互作用时可能会产生不必要的副作用，限制了其临床应用的潜力。研究目的Objectives鉴于此，来自瑞典卡罗林斯卡学院的Björn Högberg教授等人在Nature Nanotechnology上发表了题为A DNA robotic switch with regulated autonomous display of cytotoxic ligand nanopatterns的文章。该研究团队设计了一种创新的刺激响应型DNA纳米机器人开关装置。通过感知并响应肿瘤微环境中特有的低pH值，自主、选择性地开启细胞毒性配体模式，有效聚集DRs并诱导肿瘤细胞凋亡。KEY POINTS•✦研究要点✦•该研究团队开发了一种pH敏感的三维DNA折纸开关，可以感知实体瘤的高酸度。在正常生理条件（pH 值为 7.4）下，配体模式被物理隐藏在空腔内，在较低的pH值（如实体瘤中的pH 6.5）下，该装置自动将六个配体的表面显示切换为亚10nm的六边形模式。（图1）图1.用于隐藏和显示配体图案的 pH 响应折纸开关的设计原理与模拟。pH驱动的配体模式诱导 DR5的结合和聚集。体外实验结果表明，折纸开关的细胞毒性取决于 pH 值。在 pH 值为 6.5 时，PEG_pH_O6p 处理的细胞存活率持续下降，并出现细胞形态萎缩。除了癌细胞，还用人类 T 淋巴细胞、胚胎肾细胞和脑微血管内皮细胞证明了该装置暴露于 TME 之前的生物安全性。（含有六条肽的折纸开关称为 pH_O6p。其 PEG 化版本称为 PEG_pH_O6p。）（图2）图2.细胞毒性受酸性条件控制。通过给SK-BR-3异种移植的裸鼠静脉注射或瘤内注射PEG_pH_O6p对其实体瘤抑制效果进行评估。使用静脉给药，PEG_pH_O6p在三次注射后开始显示出其效果，并且在终点时逐渐将肿瘤体积的生长减缓约30%。对于瘤内注射，接受 PEG_pH_O6p 治疗的肿瘤体积大幅缩小，肿瘤抑制效果约为70%。与对照组相比，经 PEG_pH_O6p 处理的肿瘤的凋亡生物标志物更丰富。(图3)图3.体内生物分布和抗肿瘤效应。DISCUSSION•✦研究讨论✦•本研究成功开发了一种基于DNA折纸技术的纳米机器人开关装置，该装置能够在肿瘤微环境中自主、选择性地开启细胞毒性配体模式，为肿瘤靶向治疗提供了新的思路。1在该研究中，多肽配体对 BALB/c裸鼠异种移植中的非肿瘤细胞没有影响，但未来的研究应在人源化小鼠模型中进行调查，以进行更准确的评估。2此外，应不断探索具有成本效益的DNA 折纸技术以帮助扩大DNA纳米机器人的生产规模。参考文献[1] Wang, Y., Baars, I., Berzina, I. et al. A DNA robotic switch with regulated autonomous display of cytotoxic ligand nanopatterns. Nat. Nanotechnol. (2024). END文案 | 张婷婷排版 | 张婷婷审核 | 姜笑南发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background百日咳是一种由百日咳杆菌（Bordetella pertussis）引起的高度传染性呼吸道疾病，尽管许多国家的疫苗接种覆盖率很高，但它已经重新出现成为一个严重的公共卫生问题。除了对婴儿进行初级疫苗接种外，广泛使用含无细胞百日咳疫苗（aP）的增强剂疫苗，以增加对学龄前儿童、青少年和包括孕妇在内的成人的百日咳保护。百日咳增强疫苗配方中含有破伤风和白喉毒素（Tdap），有时还包括灭活的小儿麻痹症病毒（IPV）（Tdap-IPV），并诱导产生针对百日咳抗原的记忆T和B细胞以及IgG抗体。尽管百日咳疫苗是预防百日咳的有效手段，但疫苗接种后产生的免疫保护可能会随着时间减弱，这也是百日咳再次流行的一部分原因。因此，定期接种和增强接种对于保持免疫力至关重要     尽管百日咳疫苗是预防百日咳的有效手段，但aP疫苗诱导的血清抗体水平和临床保护在免疫接种后迅速下降。与aP疫苗相关的免疫减退被认为至少部分导致了接种人群中百日咳的再次出现，凸显了对新疫苗接种策略的需求以及对持续疫苗诱导免疫机制的改进理解的重要性。研究目的Objectives     疫苗接种后的免疫应答质量和强度取决于疫苗成分与先天免疫系统的相互作用。通过系统生物学方法，可以量化早期免疫过程并预测长达一年的体液免疫反应。不同疫苗针对不同传染性病原体时，可能引起不同的转录和细胞反应。对于百日咳，人类中的自然免疫反应尚未完全确定。因此，对含有aP的疫苗进行系统生物学分析有助于了解持久体液免疫反应机制以及先天免疫系统如何感知这类疫苗。本研究揭示了持久体液反应的早期相关性，提供了对aP疫苗的宿主分子免疫反应的见解，并揭示了以往未被认识的IPV作用。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1多中心研究设计：跨国多中心研究，包括英国、芬兰和荷兰，对Tdap-IPV疫苗接种后的免疫应答进行全面评估。2血清学抗体分析：通过荧光珠多重免疫分析测定PT、FHA、Prn、TT和Dt特异性IgG抗体浓度，以及针对Polio.I、Polio.II和Polio.III的特异性IgG抗体浓度。3细胞分析：通过质谱细胞学分析，对主要免疫细胞系进行手动筛选，进行细胞亚群分析，测量细胞丰度和细胞内细胞因子产生。4RNA测序分析：对接种前（D0）和接种后（D1）的全血样本进行差异基因表达分析，使用DESeq2软件进行数据处理。5单细胞RNA测序：通过整合FACS标记和单细胞基因表达数据，使用多组学因子分析（MOFA）定义抗原呈递细胞亚群。6统计分析：采用线性混合效应模型等方法，对抗体浓度、细胞丰度和细胞因子产生进行统计分析，使用Wilcoxon检验等方法进行数据处理。FINDINGS•✦研究发现✦•1Tdap-IPV疫苗接种引发先天免疫激活和抗病毒反应通过血液基因表达特征的量化，研究了Tdap-IPV疫苗接种的早期免疫反应。性别和接种背景在基因表达模式上的差异主要反映在性别间的分离上。疫苗接种后，参与者在基因表达和抗体反应上表现出相似性，不再按性别或接种背景分离。两队研究发现了大量差异表达基因，并通过基因集富集分析揭示了Tdap-IPV疫苗对多条免疫通路的影响，包括单核细胞、抗原呈递、树突状细胞激活和炎症反应。抗病毒免疫和干扰素反应通路在两队中显著富集。此外，接种后1天，两队均显示出中性粒细胞基因表达增强和NK细胞基因表达减少。UK队在特定转录模块上富集了浆细胞、B细胞以及多条T细胞激活和分化通路(图1)。图1：A：荷兰（NL，左侧）和英国（UK，右侧）队参与者的全血RNA测序数据的主成分分析。显示样本时间点、性别和接种背景，以及每个成分解释的方差部分。线连接参与者接种前（D0）和接种后1天（D1）的样本。缩写：F女性，M男性，aP无细胞百日咳疫苗，wP全细胞百日咳疫苗。B：血液转录模块（BTMs）在Tdap-IPV疫苗接种后1天富集（FDR < 0.05）的NL（左侧）和UK（右侧）队。使用基因表达的对数变化（D1/D0）对基因列表进行排名，利用基因集富集分析（GSEA）计算BTMs的标准化富集分数（NES）。统计学显著性和p值根据经验零分布计算，并反映双侧检验。校正了FDR的p值；富集的BTMs（FDR < 0.05）根据其生物功能进行分组。数据来自NL队13名参与者的26对样本和UK队11名参与者的22对样本。2早期基因特征与 Tdap-IPV 抗体反应相关研究发现，接种后基因表达的变化与个体间体液免疫反应的差异相关，尤其是B细胞反应在英国队中与抗体诱导呈正相关，而荷兰队中与先天免疫BTMs高度相关。研究还揭示了与脊髓灰质炎病毒血清型相关的分子特征。通过对所有参与者进行相关性和BTM富集分析，发现干扰素和抗病毒感知、单核细胞、DC激活以及炎症反应的BTMs与接种后1年的百日咳特异性抗体反应相关。研究结果显示，包括抗病毒反应在内的先天免疫激活在接种后1天至1年内与Tdap-IPV疫苗的抗体反应相关(图2)。图2：与 Tdap-IPV 诱发的调整对数倍数变化抗体反应相关的分子特征。血液转录模块（BTMs，行）的点图，显示接种后1天（第1天/第0天）的活性与Tdap-IPV诱导的特异抗体反应（列）在接种后28天（第28天/第0天）或1年（第1年/第0天）的调整对数折叠变化（方法）相关。数据显示了荷兰（NL，来自N=13参与者的26对样本）和英国（UK，来自N=11参与者的22对样本）队的合并参与者。基因集富集分析用于识别在预先排名的基因列表中BTMs的正（红色）或负（蓝色）富集，其中基因根据其基因表达与抗体反应之间的相关性进行排序。统计显著性和p值根据经验空值分布进行计算，反映双侧检验。假发现率（FDR）调整后的p值已计算。显示的BTMs（名义p值<0.05）与抗体反应有两个以上的FDR调整显著关联（FDR<0.05），富集的BTMs与FDR<0.05的已用黑色边框突出显示。右侧根据生物功能注释BTMs。缩写：NES标准化富集分数，FHA纤维素凝集素，PRN百日咳毒素，PT百日咳毒素，Dt白喉毒素，TT破伤风毒素。3Tdap-IPV疫苗接种在单核细胞和树突状细胞中诱导了I型干扰素和促炎细胞因子的产生。全血基因表达分析揭示了疫苗诱导的先天免疫特征，与单核细胞和树突状细胞等抗原呈递细胞相关。单核细胞和树突状细胞激活的基因模式与疫苗抗原1年后的抗体反应密切相关。研究通过大质谱检验探究了这些发现是否与细胞数量和/或激活状态的变化有关。接种后1天，循环白细胞数量显著增加，T细胞减少，粒细胞和单核细胞显著增加。详细分析了多个抗原呈递细胞亚群，显示出不同的细胞数量和促炎细胞因子产生。总体而言，Tdap-IPV疫苗引发早期免疫反应，包括T细胞和树突状细胞的外流，伴随着单核细胞和树突状细胞中的促炎细胞因子和干扰素的诱导(图3)。图3: Tdap-IPV 疫苗接种可诱导经典单核细胞、浆细胞和经典 DC2 细胞产生干扰素和炎症细胞因子。在对基线（D0）和接种后第1天（D1）的血液样本进行聚类和手动合并类似聚类之后，确定了八个抗原呈递细胞亚群（附加信息，图S11）。每个亚群的标准化表型蛋白标记表达值的点图显示在左边缘。UMAP可视化显示了所有亚群，其中用虚线框标示了对疫苗作出反应的亚群。显示了经典DC2细胞、浆细胞样DC和经典单核细胞的数量变化（显示血液中细胞数的箱线图）和细胞因子产生（显示平均信号强度的箱线图）。数据来自荷兰队中12名参与者的24个样本，（C）、（D）和（E）的数据点代表每个样本的值，同一参与者的数据点由灰线连接。箱线图显示了从第25到第75百分位数的边界，中位线和触须，触须延伸到最大或最小值不超过1.5倍四分位距。白色填充的箱线图对应于D0样本，灰色填充的箱线图对应于D1样本。针对每个反应（数量或细胞因子），从混合效应回归模型中计算了统计显著性（经过虚发现率（FDR）调整的双侧p值），并指定了研究日和参与者编号为固定和随机效应，分别为* FDR < 0.05；** FDR < 0.01；*** FDR < 0.001，ns FDR > 0.05。4Tdap-IPV疫苗在单核细胞和树突状细胞中诱导抗病毒基因表达。通过单细胞RNA测序确定个体APC亚群的转录变化，并发现抗病毒和干扰素反应在整体血液中的转录反应中占主导地位。疫苗接种后，各APC亚群显示明显的转录变化，尤其是DC2细胞。GO分析显示抗病毒和干扰素反应是主要富集的生物过程，同时细胞因子反应和TLR信号传导也显著富集。与整体血液生物标志物的变化相关的基因主要与cMo、ncMo和DC2亚群的表达相关，揭示了疫苗接种后APC亚群内部的转录变化对整体免疫应答的重要性(图4)。图4：单细胞RNA测序揭示了抗原呈递细胞中的I型干扰素和抗病毒基因表达。对荷兰队7名参与者的14份血液样本（涵盖D1和D0两个时间点，共6348个单细胞）进行UMAP可视化，根据亚群着色，并显示了蛋白标记的点图和顶部区分基因的RNA表达谱。接种后1天上调的差异表达基因（DEGs）用黑色边框标记，如果名义p值<0.05，则还显示其他亚群的DEG表达。右侧边缘显示每个亚群的上调DEG数量。统计显著性采用负二项线性模型计算，计算了经过FDR调整的双侧p值。上调DEGs定义为log2倍变化（D1/D0）>0，FDR<0.1。利用基因集富集分析（GSEA）计算每个亚群的GO术语的标准化富集得分（NES），使用按照基线的log2倍变化对所有基因排序的列表。统计显著性和p值针对经验零分布计算，反映双侧检验。经过FDR调整的p值进行计算。显示选定的GO术语（名义p<0.05），FDR<0.05的术语用黑色边框突出显示。在整个血液BTM基因表达与每个APC亚群基因表达之间的相关性。在荷兰队的全血中富集的D1时点的BTMs显示在y轴上，并根据这些BTMs是否与抗体反应相关进行着色。热图颜色表示皮尔逊相关系数。还显示了统计显著性程度（名义双侧p值）* p<0.05；** p<0.01；*** p<0.001。根据其生物功能将BTMs分组显示在右侧边缘。在整个血液基因表达的log2倍变化（D1/D0）与经典单核细胞的M75抗病毒干扰素特征BTM（22个基因）之间的相关性，以及整个血液基因表达与经典DC2的M150抗病毒干扰素特征BTM（12个基因）之间的相关性。每个模块中的基因标有皮尔逊相关系数和名义双侧p值。5灭活脊髓灰质炎病毒刺激单核细胞和树突状细胞中的p38丝裂原活化蛋白激酶信号传导研究表明，灭活脊髓灰质炎病毒刺激单核细胞和树突状细胞中的p38-MAPK信号传导。Tdap-IPV疫苗可能通过激活这些细胞来引发早期抗病毒反应。实验比较了含有或不含IPV的疫苗在体外诱导的细胞内信号差异，结果显示IPV可引发更强的磷酸化反应。研究还暗示内体TLR对于引导Tdap-IPV疫苗成分的炎症反应可能起着重要作用(图5)。图5：灭活脊髓灰质病毒刺激经典单核细胞和树突状细胞中的P38和MAPK磷酸化信号反应。A. 用于分析疫苗刺激后磷酸化信号反应的实验计划。来自健康供体的外周血单个核细胞（PBMCs）未经刺激或与所示刺激物之一孵育15分钟。随后使用质谱细胞术识别先天免疫细胞群，并量化磷酸化信号反应。B. 在Tdap、Tdap-IPV或IPV刺激后，细胞中表达磷酸化p38（pp38）或MAPKAPK2（pMAPKAPK2）的比例。显示了五种抗原呈递细胞亚群的反应。数据为N = 5名健康供体。经典单核细胞（pMAPKAPK2）：TdapIPV vs Tdap p = 0.023；IPV vs Tdap p = 1.98 × 10^(-5)；TdapIPV vs IPV p = 0.001；IPV vs TdapIPV p = 0.001。经典单核细胞（pp38）：TdapIPV vs Tdap p = 0.009；IPV vs Tdap p = 2.41 × 10^(-5)；IPV vs TdapIPV p = 0.016。经典树突状细胞（pMAPKAPK2）：TdapIPV vs Tdap p = 0.039；IPV vs Tdap p = 0.004；经典树突状细胞（pp38）：IPV vs Tdap p = 0.011；TdapIPV vs Tdap p = 0.045；中间单核细胞（pMAPKAPK2）：IPV vs Tdap p = 0.03；中间单核细胞（pp38）：IPV vs Tdap p = 0.002；非经典单核细胞（pp38）：TdapIPV vs Tdap p = 0.02。C. 在第二个实验中，PBMCs预先用巴非洛霉素孵育或未处理，并随后受到所示疫苗的刺激。显示了经典单核细胞中pp38和pMAPKAPK2的表达。数据为N = 6名健康供体。经典单核细胞（pMAPKAPK2）：TdapIPV.Bafilomycin vs TdapIPV.Untreated p = 0.012，IPV.Bafilomycin vs IPV.Untreated p = 0.036，Tdap.Bafilomycin vs Tdap.Untreated p = 0.15，TdapIPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.02，IPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.0002，IPV.Untreated vs TdapIPV.Untreated p = 0.0046；经典单核细胞（pp38）：TdapIPV.Bafilomycin vs TdapIPV.Untreated p = 0.007，IPV.Bafilomycin vs IPV.Untreated p = 0.040，Tdap.Bafilomycin vs Tdap.Untreated p = 0.73；TdapIPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.004，IPV.Untreated vs Tdap.Untreated p = 0.0002，IPV.Untreated vs TdapIPV.Untreated p = 0.008。* P < 0.05，** P < 0.01，*** P < 0.001，统计学显著性（名义p值）通过双侧配对T检验确定。每个图中的水平黑线对应样本均值。6Tdap-IPV疫苗引起的抗病毒反应比Tdap疫苗更强研究结果表明，含有IPV的疫苗诱导了更高水平的抗病毒、干扰素和单核细胞、树突状细胞反应，与Tdap疫苗相比。这表明Tdap-IPV疫苗中IPV的存在会增强免疫反应(图6)。图6：与 Tdap 相比，Tdap-IPV 可诱导更强的抗病毒基因表达。A. 一种比较Tdap和Tdap-IPV疫苗接种效果的方法。B. 对一个基因列表进行基因集富集分析（GSEA），该列表按照Tdap-IPV（合并NL和UK队列）和Tdap疫苗接种（Antunes队列）之间的对数折叠变化差异（D1/D0）进行排名。显示了显著富集（FDR < 0.05）的血液转录模块（BTMs）。C. 显示了从（B）中选择的BTMs的基因，以及Tdap-IPV（合并NL和UK队列）和Tdap疫苗的对数折叠表达（D1/D0）。差异表达基因（DEG，FDR < 0.05和|对数折叠变化| > 0.5）用星号标记。统计学显著性通过负二项式线性模型计算，并计算了FDR调整的双侧p值。D. 显示了与调整后的PT特异性抗体反应的对数折叠变化相关的选定BTMs（行）的点图，该反应在Tdap接种后第1天（D1/D0）与Tdap接种后第30天（Day 30/Day 0）或第90天（D90/Day 0）相关。数据为Tdap队列的N = 32名参与者。使用GSEA识别基因列表中BTMs的正（红色）或负（蓝色）富集，其中基因根据它们的基因表达与抗体反应之间的相关性进行排序。与Tdap-IPV接种后抗体反应相关的选定BTMs（与图3相关）标记在y轴上，并显示了这些BTMs与Tdap诱导的PT抗体反应的显著相关性（名义p < 0.05），FDR < 0.05的富集BTMs用黑色边框突出显示。根据生物功能在右侧对BTMs进行注释。GSEA分析的统计学显著性和p值（B，D）根据经验零分布计算，并反映双侧检验。计算了FDR调整的p值。缩写：FHA纤维素凝集素，PRN扁平苔藓素，PT百日咳毒素，PBMC外周血单个核细胞。DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究创新性该研究采用系统疫苗学方法，旨在识别青少年早期抗体反应的相关因素，并描述了Tdap-IPV疫苗后的先天免疫反应。研究结果显示，Tdap-IPV疫苗引发的抗病毒反应与抗体诱导高度相关，表明该疫苗在免疫学上更类似于病毒疫苗而非细菌疫苗。此外，研究结果还指出IPV在aP疫苗中的存在可能增强了免疫反应，促进了抗体应答，为疫苗辅助剂的作用提供了新的见解。研究局限性本研究不是随机临床试验，因此无法直接验证IPV是否增强百日咳疫苗的免疫原性。另外，研究结果显示英国和荷兰队列之间的抗体反应存在差异，可能与基线百日咳特异性记忆细胞的差异有关。此外，由于未测量百日咳特异性T细胞免疫，性别对百日咳疫苗反应的影响也未得到全面调查。综合而言，尽管该研究为我们理解Tdap-IPV疫苗的免疫学效应提供了重要见解，但仍需要进一步研究以验证其作用机制和临床应用的可行性。参考文献[1] Gillard, J., Suffiotti, M., Brazda, P. et al. Antiviral responses induced by Tdap-IPV vaccination are associated with persistent humoral immunity to Bordetella pertussis. Nat Commun 15, 2133 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46560-wEND文案 | Alison排版 | Alison审核 | Alison发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展