INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background免疫检查点阻断(ICB)疗法(即抗pd -1/PD-L1和抗ctla -4检查点抑制剂)刺激宿主免疫系统，具有强烈的抗癌效果。然而，仅部分患者能够激活长期免疫反应，针对大部分患者的长期免疫激活仍然是一个巨大挑战。有效的抗癌免疫依赖于免疫周期中的多个步骤，该周期始于肿瘤相关抗原(TAAs)首次被垂死的肿瘤细胞释放并被抗原提呈细胞(APC)捕获。随后，APC将捕获的抗原交叉呈递给T细胞，引发效应T细胞对TAAs的反应。这些被激活的效应T细胞定位并浸润到肿瘤组织中，特异性地杀死癌细胞，癌细胞释放更多抗原，在下一个周期中扩大免疫反应。然而，癌症免疫周期通常在癌症患者中并不起作用，临床反应取决于肿瘤微环境(TME)。免疫抑制性TME患者(即所谓的免疫“冷”肿瘤)，其特征是缺乏肿瘤浸润淋巴细胞、丰富的免疫抑制因子和不充分的突变负担，对ICB治疗反应较差。因此，调节肿瘤周期免疫中的关键事件，将冷肿瘤转化为热肿瘤，长效激活机体的免疫反应对于癌症的治疗至关重要，而在进行治疗的同时，也要关注药物的全身毒性，降低副作用。研究目的Objectives结合纳米颗粒配方和原位形成的水凝胶支架来治疗局部可触及的肿瘤，并刺激转移性肿瘤病变的全身免疫。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1促进癌症免疫周期，并提供有效的化学免疫治疗2使用动力学激活纳米颗粒和水凝胶使小分子化疗和免疫刺激药物的时空递送成为可能3对肿瘤和淋巴细胞室增强免疫反应，同时减少不良全身毒性的可能性一、 原位水凝胶结构图1PCL是一种经美国食品和药物管理局批准的生物相容性和可生物降解聚合物，是药物衍生化的良好促进剂（图1）。研究者采用了三步方案，包括合成聚合前药，将其配制成纳米颗粒，并将其加载到ROS反应水凝胶中以制备iGEL。搭载药物包括细胞毒性药物——卡巴他赛、TLR7/8激动剂——瑞昔莫特和光敏剂——PPa，被共价连接在PCL片段上。1. 在卡巴他赛和瑞西莫特衍生物中加入了一个可ROS切割的硫代连接物，用于按需药物激活。2. 将前体药物组装成由两亲性聚乙二醇(PEG) -PCL共聚物(例如PEG10k-b-PCL10k)组成的聚合物胶束进行增溶。在近红外激光照射下，邻近的PPa光敏剂会产生ROS，自发地切割硫酮连接剂释放活性剂。3. 通过将聚乙烯醇(PVA)和胶束与rossensitive交联剂（TSPBA）快速混合，将可光激活的纳米颗粒掺入ROS响应水凝胶支架中。扫描电镜(SEM)分析显示，iGEL具有多孔结构，具有均匀分布的治疗性纳米颗粒。图2    研究者采用了猪皮肤试验确定iGEL的机械强度是否受到水凝胶组成的影响，在37℃下，机械强度随着时间的推移而增加，并在6 h时达到稳定。PVA投料百分比对凝胶的机械强度没有影响 （图2）。    同时将iGEL暴露于37°C的过氧化氢中，检测ROS敏感降解行为。随着H2O2浓度的增加，降解速度加快，3天后完全降解。因此，治疗性纳米颗粒的iGEL包封提供了ros反应性药物激活。此外，较高的H2O2浓度有利于药物的活化。二、 iGEL体外诱导的强效细胞毒性及免疫激活图3为了探究该水凝胶的细胞毒性和体外免疫激活反应，研究者们通过活死细胞染色的方法验证了水凝胶经NIR照射后的细胞毒性；并考察了水凝胶将巨噬细胞由M2型复极化为M1型的效率，最后对免疫原性死亡效应进行考察，在BMDC上验证抗原提呈作用的激活，在此部分研究者发现（图3）：iGEL通过近红外激光照射诱导PPa−PCL包封后产生ROS和卡巴他赛细胞毒性增强，并与光动力学协同作用，提供卓越的治疗效果。NIR触发卡巴他赛和瑞昔莫特的释放，以及近红外激光照射后ROS的产生，协同驱动巨噬细胞向肿瘤杀伤M1样表型发展，产生免疫活性的TME。iGEL联合近红外激光照射触发了TLR7/8激动剂雷昔莫特的释放和ICD（免疫原性死亡）级联效应，诱导BMDC有效成熟和增强抗原呈递。三、长效皮下滞留和按需激活图4研究者在小鼠皮下植入含有pva的聚合物纳米颗粒和TSPBA。聚合物纳米颗粒的包封延长了水凝胶的停留时间，无近红外激光照射8天后稳定。与空白凝胶相比，iGEL具有更多的ROS清除基团(如硫酮基团)，这可能有助于iGEL在体内的缓慢降解动力学和延长保留时间（图4）。iGEL植入8 d后观察到明显的荧光信号。然而，游离PPa处理后，注射部位的荧光强度急剧下降，在2天内信号几乎完全降解。近红外激光照射使iGEL的荧光信号迅速减弱，因为ROS响应凝胶坍塌。这些结果表明，原位形成的iGEL是一种稳定的支架，可以延长局部药物保留并增加药物向TDLN和肿瘤的传递。值得注意的是，卡巴他赛在肿瘤中积累的增加有望产生更有效的肿瘤抑制作用，并可能导致TAM极化为杀肿瘤的M1样表型。同时，瑞喹莫特有效地递送至TDLN和肿瘤，使巨噬细胞协同极化和DC成熟，引发强大的肿瘤特异性T细胞反应。四、抗黑色素瘤疗效图5经激光照射的游离药物联合治疗未能控制肿瘤生长，但其生存期与生理盐水对照组相似，这可能是由于药物在肿瘤和淋巴细胞室的积累有限。游离药物的全身毒性也较大，导致小鼠体重大幅下降（图5）。在激光照射下，iGEL产生了明显的肿瘤抑制作用，42.9%的小鼠肿瘤消失，延长了总生存期。这种优越的活性可能归因于长期的局部保留，有效的药物激活和淋巴细胞室的递送。并且iGEL在动物身上安全性较高，因为动物体重平稳增长，并未出现体重急剧下降。H&E染色和免疫化学的组织学分析表明iGEL照射治疗引起了广泛的瘤内细胞凋亡和低细胞增殖。这些结果表明，通过肿瘤周围给药局部三联iGEL治疗是一种有效且安全的抑制肿瘤进展的治疗策略。五、全身免疫激活图6通过流式细胞术考察，人员发现iGEL处理后再进行近红外激光照射可诱导TDLNs的DC成熟，并且可以有效提升CTL水平。在iGEL +激光照射治疗后，CD8+ / CD4+比值也显著升高。在脾细胞和外周血单核细胞的流式细胞术分析中也观察到类似的趋势（图6）。另外，iGEL照射降低了外周血中免疫抑制调节性T细胞(Tregs, CD4+ CD25+ Foxp3+ T细胞)的比例，细胞毒性T细胞/ Tregs (CD8+ /Foxp3+)的比例从3.9%(生理盐水对照组)显著增加到11.8%。促炎细胞因子，包括干扰素γ (IFN γ)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、白细胞介素(IL)-6 (IL-6)和IL-12p，与免疫应答密切相关。研究者测量了治疗后这些免疫细胞因子的血清浓度。iGEL +激光照射治疗后，细胞因子分泌明显增加。与此形成鲜明对比的是，单独使用游离剂和纳米颗粒无法维持细胞因子的分泌，这可能是由于皮下注射后细胞因子会迅速消除。皮下植入iGEL可作为药物仓库，用于淋巴结和肿瘤导向的药物再填充和免疫激活。这些发现还表明，iGEL支架和精确激光照射可诱导有效的适应性免疫反应，将免疫抑制性TME转化为免疫原性TME，从而改善预后。六、激活强大的抗原特异性CTL反应图7近红外激光照射后，iGEL导致持久的肿瘤生长抑制，在所有小鼠中根除B16F10-OVA肿瘤，并延长无瘤总生存期至第40天。相比之下，所有其他治疗都显示出最小的治疗效果，并且肿瘤在治疗停止后不受控制地生长。同样，激光照射的iGEL在体内是安全的，没有观察到明显的体重减轻（图7）。激光照射诱导的ICD效果较好，有望进一步促进肿瘤抗原特异性CTL反应，从而获得更好的治疗结果。iGEL进行瘤周治疗后再进行近红外激光照射，均可触发DC成熟。细胞毒性CD8+ T细胞是有效抗肿瘤作用的关键。iGEL治疗后，在B16F10-OVA小鼠中观察到更高频率的OVA257−264 (SIINFEKL)特异性肿瘤浸润性CD8+ T细胞扩增。总的来说，在B16F10-OVA小鼠中，与未照射iGEL或生理盐水治疗相比，光照射iGEL治疗产生了显著更高水平的分泌IFN γ的CD8+ T细胞。这些发现表明，局部iGEL治疗有可能引发肿瘤细胞死亡，并启动肿瘤抗原特异性免疫激活，从而促进癌症免疫周期。七、抑制术后肿瘤复发和转移图8肿瘤转移和复发经常发生在原发性肿瘤明显成功切除后，是癌症相关死亡的主要原因。这些事件可归因于肿瘤在难以接近或易感部位的不完全切除或肿瘤已经转移到远端器官（图8）。研究人员考察了免疫调节水凝胶支架在肿瘤切除后局部应用于手术野附近时防止肿瘤复发的能力。在瘤周植入iGEL，然后进行靶向激光照射，可显著减缓肿瘤进展。该组的中位生存时间也显著延长至120天以上，而接受其他治疗的小鼠在90天内死亡。经生理盐水、游离药物和iGEL不辐照处理的小鼠，TDLN明显增大，表明肿瘤细胞明显逃逸和转移到该器官。此外，游离药物和iGEL单药治疗也未能阻止转移，肺中观察到4T1转移灶，肝脏中观察到炎症细胞侵袭。在iGEL和激光照射治疗的小鼠中未观察到转移结节，证实了iGEL优越的抗转移预防作用。此外，肝脏或肾脏没有组织损伤的迹象，进一步支持了该组合支架在动物实验中的安全性。FINDINGS•✦研究发现✦•1化学工程聚合物前药纳米颗粒可以形成一种可注射的、肿瘤周围可给药的(也可喷雾的)水凝胶，以促进癌症免疫周期，并提供有效的化学免疫治疗。2使用动力学激活纳米颗粒和水凝胶使小分子化疗和免疫刺激药物的时空递送成为可能，对肿瘤和淋巴细胞室增强免疫反应，同时减少不良全身毒性的可能性。3iGEL具有多种有利的特性，包括不同的纳米颗粒负载能力，时空控制的药物激活，降低全身毒性，值得进一步开发潜在的临床应用。DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究局限性由于研究人员使用的近红外光的组织穿透深度有限(即660 nm)，在体内的研究仅限于浅表肿瘤，如皮下黑色素瘤和原位乳腺癌。通过利用第二个NIR (NIR- ii)窗口在1000和1700 nm之间的近红外光，并扩大NIR- ii响应的连接物化学，还可以这种凝胶系统通过肿瘤周围重复给药来治疗深部癌症。参考文献[1] Syringeable Near-Infrared Light-Activated In Situ Immunogenic Hydrogel Boosts the Cancer-Immunity Cycle to Enhance Anticancer Immunity. Yang Fu, Xiaoxiao Zhu, Lulu Ren, Jianqin Wan, and Hangxiang Wang. ACS Nano 2024 18 (23), 14877-14892DOI: 10.1021/acsnano.3c08425作者简介王杭祥浙江大学医学院附属第一医院2002年本科毕业于浙江大学材料与化学工程学院。2006年获大阪大学(日本)工学研究科分子化学专业硕士学位。2010年毕业于京都大学(日本)工学研究科合成生物化学专业，获工学博士学位。现为浙江大学医学院附属第一医院卫生部多器官联合移植研究重点实验室PI，博士生导师END文案 | 郭蕊排版 | 郭蕊审核 | 郭蕊发布｜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单细胞基因组技术的最新进展提供了关于组织内细胞的RNA，蛋白质和染色质状态的前所未有的数据量。这些进展极大地改善了我们理解组织的细胞和分子组成以及它们在病理学过程中如何受到干扰的方式。尽管取得了这些重要的进展，但我们仍然缺乏将细胞转录状态与细胞内翻译后状态有效联系起来的技术，例如与信号通路激活和代谢活动相关的技术。目前大多数单细胞转录组学技术都仅限于细胞表面蛋白，而大多数信号转导，代谢和转录途径都是细胞内的。转录因子（TF）组合定义了细胞发育轨迹及其对细胞外信号做出反应的潜力，并且已被证明比表面标记物更精确地代表同质细胞亚群。研究目的Objectives该研究在肿瘤模型中全面定位表达精氨酸酶1的细胞，这是一种具有抑制活性的代谢免疫特征，发现了新的Arg1 + Trem2 +调节性髓系( Mreg )细胞，并确定了与这些细胞相关的标志物、代谢活性和途径。本研究建立了INs - seq作为一种广泛适用的技术，用于阐明整合的转录和细胞内图谱，并确定肿瘤中髓系抑制细胞的分子特征。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1该研究建立的INs-seq是一种用于大规模并行记录记录scRNA-seq和细胞内蛋白活性的新集成技术2INs-seq通过TF组合和代谢活性定义新的免疫亚群，并且通过分析免疫信号传导、转录因子组合和代谢活性的不同细胞内特征，证明了INs-seq在发现新免疫亚群方面的广泛效用。3在肿瘤内绘制 Arg1 细胞图谱揭示了新型 Trem2 抑制性髓系细胞，并确定了与这些细胞相关的标志物、代谢活性和通路。FINDINGS•✦研究发现✦•1INs-Seq：一种整合scRNA - Seq和细胞内蛋白质测量的技术在该方案中，细胞使用基于甲醇和硫酸铵溶液的固定液固定和渗透，这些固定液沉淀蛋白质，抑制酶活性，并使RNA保存和免疫细胞内染色。然后，透化的细胞可以用荧光基团偶联的抗体在细胞内标记，并根据其细胞内荧光信号强度由荧光激活细胞分类术( FACS )进行分选，然后使用基于微流控的方法进行scRNA - seq。结果证明了INs - seq在标记细胞内蛋白质的同时保留单细胞内mRNA含量的有效性。(图1)图12INs - Seq将树突状细胞鉴定为BMDC培养中的pp38组分该研究用TLR4激动剂脂多糖( lipopolysaccharide，LPS )刺激骨髓培养，用TLR4信号级联的下游成分的荧光pp38进行固定和细胞内染色。然后根据BMDC培养物的pp38信号强度，通过FACS进行分选，并使用chromium平台进行处理。通过对每个聚类中pp38富集分数的量化，表明与单核细胞相比，DC中LPS刺激下游的信号传导减弱，包括pp38 MAPK和下游的炎性细胞因子。图23通过TF靶向全面表征细胞类型TF组合可以忠实地定义细胞的发育轨迹及其对细胞外信号的反应前景，并可潜在地应用于不同免疫亚群的精确细胞表征。为了评估INs - seq在体内定位Treg细胞的效率，该研究使用了表达荧光Foxp3报告子的Foxp3 - RFP转基因小鼠，其中Foxp3启动子驱动RFP和Cre重组酶的表达。通过分选TCRb + RFP +细胞和应用INs - seq方案，分选抗体染色的TCRb + Foxp3 +细胞，富集Foxp3 - RFP颈部淋巴结中的Treg细胞，从未固定的Foxp3 - RFP +和固定的Foxp3 +细胞中构建Sc RNA - seq文库。对5483个细胞的scRNA - seq数据进行分析，创建了Foxp3 +固定和RFP +未固定样本中的细胞类型图谱（图3），并使用基于遗传和基于抗体的Foxp3 +策略确定了类似的Treg细胞富集。该研究通过靶向小鼠循环(淋巴结)和TME中Treg细胞特异性TF Foxp3，证明了应用INs - seq技术将TF标记与sc RNA - seq相结合的可行性。图3DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究局限性1由于目前可用于FACS的荧光基团数量有限，将寡核苷酸标记的抗体结合到现有的技术中以同时定量靶向几十种蛋白质是一个重点。2尽管多年来分化簇( cluster of differentiation，CD )细胞外标志物已被有效地开发和验证，但仍然缺少细胞内蛋白质和PTM的验证标志物。3INs - seq固定后，虽然保留了RNA分子的大致数量，但仍然观察到一些RNA片段化。研究总结该研究结合了现有技术以及特有的分析程序来获取更多细胞内模式信息，能够研究与细胞谱系不一致的细胞内信号，因此，增加了额外的和重要的信号和代谢途径，并显示了它们在不同微环境中对免疫功能的影响。给免疫表征方面的研究提供了更多思路。参考文献[1] Katzenelenbogen, Yonatan., Sheban, Fadi., Yalin, Adam., Yofe, Ido.,  & Svetlichnyy, Dmitry.. (2020). Coupled scRNA-Seq and Intracellular Protein Activity Reveal an Immunosuppressive Role of TREM2 in Cancer. Cell, 182(4), 872-885.e19.PROFILEYonatan Katzenelenbogen魏茨曼科学研究所Yonatan Katzenelenbogen是以色列魏茨曼科学研究所免疫学系Ido Amit博士实验室的一名博士生。他专注于开发用于免疫基因组研究的单细胞RNA-seq技术。 他有兴趣破译肿瘤驻留髓系抑制细胞的分子景观，发现免疫治疗的新靶点。Yonatan在魏茨曼研究所获得硕士学位，在以色列希伯来大学获得学士学位。END文案 | 韩宇婷排版 | 韩宇婷审核 | 韩宇婷发布｜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大量研究表明肿瘤免疫治疗（Cancer immunotherapy）在临床上能够显著提高病人的生存率。但是有部分病人对免疫治疗很快产生耐受，更有一些病人对免疫治疗不应答。所以，免疫治疗方案仍需进一步发展和完善。肿瘤相关成纤维细胞（Cancer-associated fibroblasts ，CAFs）是在各种实体肿瘤TME中占比最高的非造血基质细胞群。研究表明，CAFs在TME中以多种方式促进肿瘤发展。部分研究表明，CAFs在TME中可以与Treg细胞相互作用，促进T细胞增殖，但是目前并没有确切的证据能够证明CAFs影响T细胞对肿瘤的免疫应答。研究目的Objectives此研究通过使用多种肿瘤动物模型和实验技术探究CAFs调控T细胞抗肿瘤免疫的具体机制。METHODS•✦研究方法✦•1通过构建肿瘤模型和共培养，使用流式细胞术、透射电镜 、免疫荧光和3D成像等实验技术探究α-SMA+CAFs对肿瘤抗原的处理和提成及与T细胞的相互作用。2使用转录组学和蛋白组学探究自噬调控α-SMA+CAFs抗肿瘤免疫和向Treg细胞提成抗原的机制3通过使用基因缺陷鼠构建肿瘤模型探究α-SMA+CAFs自噬在肿瘤免疫检查点抑制剂（ICI）治疗中的作用。FINDINGS•✦研究发现✦•1部分清除α-SMA+CAFs促进肿瘤消退并减少TME中CD4+      Foxp3+ Treg浸润在肿瘤发展过程中，部分清除α-SMA+CAFs导致肿瘤消退和抗肿瘤免疫增强，其特征是肿瘤内CD4+Foxp3+Treg细胞聚集减少（图1）。图1  部分清除α-SMA+CAFs促进肿瘤消退并减少TME中CD4+Foxp3+ Treg浸润2在TME中，α-SMA+CAFs与CD4+Foxp3+ Treg形成免疫突触在TME中，α-SMA+CAFs与CD4+Foxp3+Treg细胞形成免疫突触，并以抗原特异性方式激活并促进Treg细胞增殖（图2）。图2  α-SMA+CAFs与CD4+Foxp3+ Treg以抗原特异性方式形成免疫突触3在TME中，α-SMA+CAFs通过自噬发挥抗肿瘤免疫              通过对已发表的肿瘤组织单细胞转录组测序数据进行meta分析发现，α-SMA+CAFs高表达抗原提呈相关基因，如：Cd74、H2-Aa、H2-DMa和H2-DMb1，这一结果印证了以往的结论：CAFs是非专职抗原提呈细胞。同时分析也发现，α-SMA+CAFs高表达自噬相关基因，如：Wipi1、Lamp2、Gabarapl1和Sting1（图3）。图3  自噬和抗原提呈相关基因在α-SMA+CAFs中富集通过使用α-SMAcreAtg5fl/fl基因鼠构建肿瘤模型发现，废除α-SMA+CAFs的自噬能力后，显著抑制肿瘤生长，并降低TME中CD4+Foxp3+ Treg比例及其在α-SMA+CAFs周围的聚集（图4）。图4  条件性敲除自噬基因的α-SMA+CAFs促进肿瘤消退4失去自噬功能的α-SMA+CAFs转变为促炎表型并增强免疫检查点抑制剂的治疗效果分离TME中的α-SMA+CAFs进行转录组学和蛋白组学测序和分析发现，与对照组细胞相比，α-SMAcreAtg5fl/flCAFs的基因表达发生显著改变，涉及氧化磷酸化和细胞呼吸的相关基因表达下调，促进炎症发生的细胞因子、趋化因子及相对应的受体基因表达上调（如：Cxcl5、Cxcl16、 Cxcl13、Il34、Il18、Il18ra、Il6、Ifngr1、Ifnar1）（图5）。图5  失去自噬功能的α-SMA+CAFs转变为促炎表型使用α-SMAcreAtg5fl/fl鼠和同窝对照构建肿瘤模型，并联合使用抗PD-1和抗CTLA-4治疗发现，与对照组相比，使用ICI治疗的的α-SMAcreAtg5fl/fl鼠肿瘤生长受到显著抑制，TME中浸润的CD4+Foxp3+ Treg显著减少（图6）。图6  失去自噬功能的α-SMA+CAFs增强ICI免疫治疗DISCUSSION•✦研究讨论✦•这项研究表明α-SMA+CAFs通过自噬作用提呈肿瘤抗原，并与CD4+Foxp3+ Treg细胞形成免疫突触，塑造免疫抑制状态的TME。同时特异性废除α-SMA+CAFs自噬能力后，ICI治疗效果增强，这一发现为临床提供新的ICI治疗思路。但是这项研究并没有探究废除α-SMA+CAFs的自噬能力后增强ICI治疗的具体机制。参考文献[1] Varveri, A., et al., Immunological synapse formation between T regulatory cells and cancer-associated fibroblasts promotes tumour development. Nat Commun, 2024. 15(1): p. 4988.END文案 | 王亚舒排版 | 王亚舒审核 | 王亚舒发布｜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药物滥用会导致突触传递和神经环路功能的长期变化，从而促使药物使用障碍的发展。研究表明神经环路可塑性可以通过髓鞘可塑性（Myelin plasticity）变化介导。髓鞘（Myelin）是由少突胶质细胞（Oligodendrocyte cells）形成的脂肪鞘，包裹神经元的轴突使之绝缘。轴突上髓鞘片段的数量和结构可以响应神经元活动而发生改变，这种现象被称为髓鞘可塑性。髓鞘可以增加神经冲动沿轴突的传递速度，因此髓鞘可塑性变化会影响神经环路的动力学变化进而导致行为改变。研究目的Objectives本文研究希望检验阿片类滥用药物如吗啡引起的奖赏神经环路功能的改变也涉及髓鞘可塑性变化这一假设，进一步研究药物滥用改变奖赏环路功能的机制，从而寻找治疗药物使用障碍的潜在新靶点。METHODS•✦研究方法✦•1. 光遗传学技术光遗传学（Optogenetic）是结合了光学（Optic）及遗传学（Genetic）的技术，可在活体动物甚至是自由运动的动物脑内精准地控制特定种类神经元的活动。光遗传学在时间上的精确度可达到毫秒级别，在空间上的精确度则能达到单个细胞级别。2. 条件性位置偏爱模型条件性位置偏爱模型可以将药物带来的奖赏刺激与特定的场景进行偶联，形成经典的巴普洛夫条件反射。本文研究中使用该模型研究阿片类滥用药物如吗啡的奖赏学习。3. 光纤记录光纤记录系统是一种基于光学原理的技术，该系统的工作原理是由LED光源发射出470nm波段的蓝色激发光，经二相色镜反射，被物镜耦合到一根多模光纤中，光纤末端将激发光传输到被试动物脑区，激发被GCaMP钙敏感荧光蛋白或其他敏感荧光探针所标记的神经元。本文研究中使用多巴胺探针和光纤记录技术监测不同情况下小鼠特定脑区多巴胺释放的变化。FINDINGS•✦研究发现✦•1. 多巴胺能神经元活动调控少突胶质细胞增殖研究团队首先通过光遗传学激活腹侧被盖区（Ventral tegmental area, VTA）中的多巴胺能（Dopaminergic, DA）神经元，发现可以诱导条件性位置偏爱（Conditioned place preference, CPP）；同时VTA中的少突胶质细胞和少突胶质前体细胞增殖增加。进一步激活投射到伏隔核（Nucleus accumbens, NAc）的VTA脑区DA神经元末梢，发现VTA脑区而非NAc脑区中的少突胶质前体细胞增殖增加。（图1）图1 奖赏环路中的多巴胺能神经元活动增加腹侧被盖区中少突胶质前体细胞增殖2. 多巴胺能神经元活动调控髓鞘形成研究团队进一步发现，激活VTA脑区的DA能神经元会显著增加VTA脑区而非NAc脑区中新生少突胶质细胞的数量；同时VTA脑区中髓鞘形成发生变化，有髓轴突的密度显著增加。（图2）图2 多巴胺能神经元活动调控腹侧被盖区中的髓鞘形成3. 药物奖赏中的少突胶质细胞再生研究团队进一步使用成瘾物质吗啡或可卡因对小鼠进行腹腔注射，发现单次吗啡或可卡因注射后3h，VTA脑区中的少突胶质前体细胞增殖增加；同时，连续5天吗啡或者可卡因给药会导致小鼠行为敏化，同时可以诱导CPP的形成，这些行为学变化伴随着VTA脑区中的少突胶质前体细胞增殖。（图3）图3 吗啡和可卡因促进腹侧被盖区中的少突胶质细胞再生4. 少突胶质细胞再生调节NAc中DA的释放研究团队进一步通过诱导性敲除髓鞘调节因子（myelin regulatory factor, Myrf）阻断少突胶质细胞再生，结果显示敲除组小鼠连续5天吗啡给药后仍会诱导行为敏化，但不能诱导CPP的形成；同时少突胶质前体细胞增殖显著低于对照组小鼠。神经营养因子-酪氨酸激酶受体B（Bdnf-TrkB）信号通路是介导额叶皮层和胼胝体中调节少突胶质细胞再生的关键信号通路。研究团队进一步条件性敲除少突胶质前体细胞中的TrkB，结果显示敲除组小鼠连续5天吗啡给药后仍会诱导行为敏化，但不能诱导CPP的形成；同时少突胶质前体细胞增殖显著低于对照组小鼠。（图4）图4 阻断少突胶质细胞的再生抑制吗啡诱导的奖赏学习DISCUSSION•✦研究讨论✦•本文研究首次发现髓鞘可塑性在奖赏环路和奖赏学习中发挥重要作用，髓鞘可塑性可以调节多巴胺释放；吗啡诱导奖赏环路中多巴胺能神经元活动进而驱动VTA中神经元轴突的髓鞘形成，进而调节吗啡觅药行为，这提示了髓鞘形成是阿片类药物使用障碍的潜在治疗靶点。参考文献[1] Yalçın B, Pomrenze MB, Malacon K, et al. Myelin plasticity in the ventral tegmental area is required for opioid reward. Nature. Published online June 5, 2024. doi:10.1038/s41586-024-07525-7PROFILEMichelle Monje斯坦福大学小儿神经病学教授Monje实验室研究出生后神经发育的分子和细胞机制。这包括微环境对正常神经发育和疾病状态下神经前体细胞命运选择的影响。重点领域包括神经胶质生成的神经元指令、细胞对神经源性和神经胶质生成信号微环境的贡献、神经前体细胞命运的分子决定因素以及神经前体细胞在肿瘤发生和修复机制中的作用。END文案 | 叶如枫排版 | 叶如枫审核 | 叶如枫发布｜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溃疡性结肠炎溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis，UC）是一种以结直肠黏膜连续性、弥漫性炎症改变为特点的慢性、非特异性肠道炎症性疾病，临床主要表现为大便次数增多、黏液脓血便，常伴腹痛、腹胀、里急后重等局部或（和）不同程度的全身症状，是炎症性肠病（Inflammatory bowel disease，IBD）的一个重要亚型。UC 患者通常会出现抑郁和焦虑等精神症状，但大多数UC患者未及时得到充分有效的心理治疗。菌群-肠-脑轴肠-脑轴是通过多种途径交流的循环反馈环路，包括中枢神经（CNS），自主神经（ANS）和肠神经系统（ENS），以及下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴。肠道菌群是存在于肠道中的一组微生物，它们通过肠脑轴与中枢神经系统相连，其失调被发现与神经和（或）精神疾病存在关联。研究目的Objectives本研究旨在通过多组学分析全面表征UC相关抑郁焦虑的机制，对于治疗UC相关合并症、改善UC患者生活质量具有重要意义。METHODS•✦研究方法✦•1研究类型：单中心、前瞻性、观察性横断面研究2研究队列：来自江苏省中医院240人，年龄18-65岁；两个阶段：招募129名活动性UC患者（第一阶段69名，第二阶段60名）；三组：UC组，MDD（无IBD但有抑郁和焦虑患者）组，HC（健康对照）组3研究方法：①微生物分析：收集并制作粪便样本，提取DNA，测序；②代谢组学分析：收集并预处理空腹血清样本，质谱分析；③蛋白组学分析；④动物实验；⑤统计分析图1 技术路线图FINDINGS•✦研究发现✦•研究亮点1与UCND/UCNA相比，UCD/UCA在粪便中携带的普氏杆菌更少，血清L-色氨酸、L-谷氨酸水平较低。另外2ʹ-脱氧-D-核糖、L-哌啶酸在UCD/UCA中显著减少。预防性服用2ʹ-脱氧-D-核糖和L-哌啶酸可以显著缓解结肠炎小鼠的抑郁样行为。2胆汁酸可能在伴有抑郁/焦虑的UC发病机制中发挥作用。免疫反应参与了活动性UC患者抑郁和焦虑的发展。3患有活动性UC和抑郁/焦虑的患者与患有抑郁和焦虑的非IBD患者有一些相似的肠道微生物，可能导致UC和抑郁/焦虑的共病。1活动性 UC 和抑郁/焦虑患者的粪便微生物群特征与无抑郁或焦虑的UC患者（UCND/UCNA）相比，UC和抑郁/焦虑（UCD/UCA）患者的粪便微生物群落丰富度和多样性较低，第1阶段α多样性较低（图2）。图2 UC和抑郁/焦虑患者肠道微生物群的变化2活动性 UC 和抑郁/焦虑患者的代谢组学和蛋白质组学特征与UCNA/UCND相比，UCA/UCD含更多的糖胆酸和糖去氧胆酸。此外，2ʹ-脱氧-D-核糖、1-硬脂酰基-sn-甘油、1-硬脂酰-rac-甘油和硫醚酰胺-PC均与UC患者的抑郁和焦虑有关。富集分析显示这些表型相关代谢物主要涉及免疫和神经功能通路（图3）。图3  2 期 UC 和抑郁/焦虑患者的血清代谢组学改变 （n = 60）132 种蛋白质在 UCA/UCD 和 UCNA/UCND 之间存在显着差异，这些相关蛋白在涉及下调炎症反应、磷脂酰胆碱和胆固醇代谢过程以及吞噬作用途径中显着富集，但上调了血液凝固过程（图4）。图4  2 期 UC 和抑郁/焦虑患者的蛋白质组学改变 （n = 60）3多组学的整合串扰特定微生物、血清代谢物和与 UCD/UCA 相关的蛋白质之间存在很强的相关性。链球菌和二十八碳酸具有显著的正相关关系；Prevotella-9与代谢物1-硬脂酰基-sn-甘油和1-硬脂酰-rac-甘油呈负相关。UCD/UCA 显示有益 Lachnospira 和 2ʹ-脱氧-D-核糖的量减少，但 Sellimonas、次黄嘌呤、多巴胺和 3-吲哚丙酸的水平增加（图5）。图5  多组学的综合数据串扰4候选代谢物对结肠炎诱导小鼠的影响选择在UCD 和 UCA 中提示显着降低的代谢物，即 2ʹ-脱氧-D-核糖、4-羟基苯甲酸、L-哌啶酸和羟基苯乳酸，研究它们对结肠炎小鼠抑郁样和焦虑样行为的影响。DSS治疗的小鼠中预防性施用L-哌啶酸显着减少了FST（强迫游泳测试）和TST（尾部悬挂测试）的不动时间。DSS诱导的结肠炎小鼠模型表现出广泛的炎症状态，预防性施用 2ʹ-脱氧-D-核糖和 L-哌啶酸可以缓解（图6）。图6  在小鼠中使用选定代谢物进行治疗以挽救其抑郁和焦虑样行为实验DISCUSSION•✦研究讨论✦•这项研究确定了一个与活动性 UC 抑郁和焦虑相关的多组学综合网络，由一组特定的肠道微生物群、代谢物和蛋白质组成。但同时也存在一定局限性，包括：①样本量小；②横断面观察研究，无法揭示因果关系；③仅包括活动性UC患者，通过问卷调查评估抑郁和焦虑症状对于临床诊断不准确。参考文献[1] Yuan X, Chen B, Duan Z, et al. Depression and anxiety in patients with active ulcerative colitis: crosstalk of gut microbiota, metabolomics and proteomics. Gut Microbes. 2021;13(1):1987779.END文案 | 叶茜文排版 | 叶茜文审核 | 叶茜文发布｜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