CALM: Интерпретируемая кросс-модальная выравниваемость для открытия биомаркеров на основе непарных данных

Рекомбинация диверсифицирует геномы потомков и помогает обеспечить сегрегацию хромосом во время мейоза. Уровни мутаций повышены рядом с кроссоверами из-за индукции двунитевых разрывов и их несовершенного восстановления, что является побочным продуктом рекомбинации, обычно игнорируемым в теориях, объясняющих ее эволюцию. Для изучения эволюционной роли мутаций, связанных с рекомбинацией, мы анализируем популяционно-генетическую модель, в которой модификаторный локус контролирует как скорость рекомбинации между двумя локусами, испытывающими селекцию жизнеспособности, так и скорость мутации на этих локусах. Аналитические и численные результаты показывают, что преимущество, получаемое от рекомбинации благодаря ее способности устранять эпистатические, вредные мутации, оказывается преодолено селективной стоимостью даже небольших увеличений скорости мутации. Моделирование конечных популяций показывает, что мутации, связанные с рекомбинацией, также уменьшают вероятность фиксирования модификаторных аллелей в отсутствие эпистаза. Включив мутагенные эффекты рекомбинации, наш анализ расширяет обширное тело теории, чтобы учесть молекулярную особенность, неотъемлемую для образования кроссоверов. Наши результаты предполагают, что более высокая скорость рекомбинации эволюционирует за счет изменения шагов в пути кроссовера, которые менее подвержены мутационным повреждениям.

3D-фенотипирование растений известно сложностью процедур и низкой производительностью из-за обширной многовидовой съемки, хрупкой цепочки 3D-реконструкции и дополнительных затрат на извлечение фенотипической информации из восстановленной геометрии. Эти ограничения усиливаются при низкозатратном сборе данных, когда видео со смартфонов или малонагруженные многовидовые изображения обеспечивают ограниченное перекрытие видов и самозатемнение. В этой работе мы показываем, что традиционную схему 3D-фенотипирования растений можно упростить и значительно ускорить с помощью 3D-фундаментальных моделей (3DFMs), и в частности, представляем одну из первых схем 3D-фенотипирования кросс-культур, основанную на 3DFMs. Эта схема заменяет разреженную инициализацию в стиле COLMAP на основанное на 3DFM геометрическое восстановление с прямой связью, сочетает 3D Gaussian Splatting с ограничениями по геометрии для плотной реконструкции, позволяет реконструировать из нескольких видов через итеративный синтез и уточнение видов и преобразует восстановленную геометрию в измеримые органы через семантический перенос из 2D в 3D, восстановление метрического масштаба и разделение экземпляров органов. Мы также создаем набор данных для кросс-культур с приобретением изображений на основе смартфонов, разнообразными морфологиями растений и ручными аннотациями для сегментации и фенотипической оценки. Эксперименты на 26 последовательностях растений показывают, что 3D-фундаментальные модели сокращают среднее время реконструкции с 6,52 минут до 1,58 секунд, сохраняя при этом высокое качество реконструкции и точность фенотипирования. Эти результаты предполагают новый технический путь для высокопроизводительного 3D-фенотипирования растений, начиная с недорогого получения изображений и заканчивая быстрой реконструкцией, восприятием, восстановлением масштаба и фенотипическим измерением.

В этом обзоре рассматривается, как микробиота кишечника трансформирует молекулярный пейзаж колоректального рака (КРР), влияя на его начало и развитие через ключевые механизмы. Микробы и метаболиты вызывают драйверные мутации (повреждение ДНК, вмешательство в сигнальные пути) и изменяют эпигенетику (метилирование ДНК, модификации гистонов, некодирующие РНК), чтобы усиливать пролиферацию и выживание опухолевых клеток. Дисбиоз нарушает иммунное микроокружение опухоли (TIME), ослабляя иммунные клетки и увеличивая иммунносупрессивные факторы, что способствует уклонению от иммунного ответа. Интегрируя молекулярную биологию, микроинологию и иммунологию, мы показываем, что изменения в микробиоте являются причиной онкогенеза, причем различные виды действуют по-разному на различных стадиях опухоли. Эти открытия проясняют патогенез КРР и поддерживают профилактику, диагностику и лечение на основе микробиоты. Нацеливание на микробы и метаболиты или сигнальные пути может снизить риск КРР, улучшить раннее выявление и усилить терапию. Обзор подчеркивает перспективы терапии, нацеленной на микробиоту, и направляет будущее исследование и клинический перевод.

Гипертензия и диабет становятся все более частыми причинами заболеваемости и смертности в странах Африки к югу от Сахары, однако данные на уровне сельских сообществ остаются ограниченными. Национальные опросы часто скрывают местные различия, что затрудняет целенаправленное профилактическое вмешательство. Мы провели популяционное кросс-секционное исследование в Kakum-Kombewa, округ Сиая, Кения (декабрь 2024 - июнь 2025). Многоступенчатое выборочное исследование выявило 816 домохозяйств, что дало 1,046 участников в возрасте 18 лет и старше. Участники прошли обследование на наличие артериального давления, уровня глюкозы в крови и антропометрических показателей. Лица с положительными результатами были направлены в связанные первичные медицинские учреждения для подтверждения диагноза. Распространенность оценивалась с использованием описательной статистики, а ассоциации анализировались с помощью тестов хи-квадрат и обобщенных линейных моделей. Распространенность известной гипертензии, диабета и сопутствующей патологии составила 13.9%, 8.7% и 4.9% соответственно. Подтверждение диагноза выявило дополнительные 4.2% новых случаев гипертензии, 2.3% новых случаев диабета и 2.5% новых случаев сопутствующей патологии, что дало общие оценочные показатели распространенности 18.1% (95% ДИ: 15.8-20.6), 11.0% (95% ДИ: 9.2-13.1) и 7.4% (95% ДИ: 5.9-9.2). Факторы риска включали возраст 50 лет и старше, избыточный вес / ожирение, центральное ожирение, семейный анамнез и физическую неактивность. Женский пол, центральное ожирение, низкая физическая активность и семейный анамнез оставались значимыми предикторами в многовариантных моделях. Это исследование выявляет значительное бремя как известной, так и ранее не диагностированной гипертензии и диабета в сельской местности Западной Кении. Скрининг на уровне сообщества, за которым следуют направление и подтверждающее тестирование, были эффективными для выявления новых случаев и определения плохого контроля заболевания у лиц с ранее поставленным диагнозом. Укрепление рутинного скрининга НБП и связи с первичной медициной может улучшить раннее выявление и управление в аналогичных сельских условиях.

Риск заболеваний у человека возникает под воздействием совместных факторов, таких как генетика, окружающая среда, образ жизни и сопутствующие заболевания, которые действуют на протяжении времени, что приводит к повторяющимся паттернам восприимчивости к различным состояниям. Однако большинство моделей предсказания риска рассматривают заболевания как независимые исходы или полагаются на ограниченное количество входных переменных, что ограничивает их способность выявлять эти общие паттерны. Здесь мы представляем RisQ, платформу, которая изучает унифицированное представление здоровья человека в различных заболеваниях, модальностях и во времени. Это представление запрашивается на естественном языке для оценки риска заболевания для произвольных заболеваний и прогнозных горизонтов. Обобщение на невидимые группы заболеваний и прогнозные горизонты указывает на то, что информация передается между заболеваниями и со временем, выявляя общую структуру риска заболеваний, которую можно изучить. Обученный и проверенный на 488,170 участников из UK Biobank и оцененный без повторного обучения на 257,538 участников из независимой когорты All of Us, RisQ использует эту общую структуру, чтобы превзойти модели, специфичные для заболеваний, многозаболевные платформы и табличные фундаментальные модели в предсказании риска. Мы показываем, что совместное моделирование увеличивающегося числа заболеваний, входных модальностей и прогнозных горизонтов улучшает производительность, что указывает на то, что масштабирование этих осей увеличивает передачу информации и обогащает изученную структуру. Затем мы показываем, что эта структура многомасштабная: она захватывает демографические детерминанты восприимчивости к заболеваниям, одновременно организуя индивидуумов в воспроизводимые кластеры риска по заболеваниям внутри демографически ограниченных подгрупп. Генетические анализы дополнительно поддерживают биологическую обоснованность структуры, связывая потерю функции на уровне генов с профилями риска по заболеваниям. Это выявляет известные взаимосвязи HBB, SLC22A12, CASR и LDLR, в то время как также подчеркивает менее охарактеризованные ассоциации. В целом, эти результаты указывают на то, что риск заболеваний человека демонстрирует общую структуру, которую можно изучить на основе мультимодальных данных для улучшения предсказания риска, стратификации индивидуумов по восприимчивости к заболеваниям и поддержки открытия взаимосвязей между заболеваниями.

Синдром Шегрена (СС) представляет собой системное аутоиммунное заболевание, обусловленное взаимодействиями между генетической предрасположенностью, экологическими факторами и изменениями в микробных экосистемах слизистых оболочек. Появляющиеся доказательства, полученные из исследований кишечника, полости рта и поверхности глаза, указывают на то, что микробная дисбиоз сильно ассоциирован с СС. У пациентов часто наблюдается снижение количества полезных комменсальных микроорганизмов и увеличение потенциально патогенных таксонов, что сопровождается нарушением эпителиального барьера, дисбалансом клеток Т-хелперов 17 и регуляторных Т-клеток, аномальными ответами B-клеток и устойчивой активацией сигнального пути интерферона типа I. Несколько механизмов могут способствовать развитию болезни, включая молекулярный мимикрий, экзосомально опосредованную иммунную коммуникацию и изменения в метаболитах, производимых микробиотой. Интегрированные мультиомические подходы, особенно высокопроизводительное секвенирование и метаболомика, выявили микробные сигнатуры и изменения метаболических путей, ассоциированные с СС, что открывает возможности для открытия биомаркеров и терапевтической целевой нацеленности. Стратегии, направленные на микробиоту, такие как пробиотическая поддержка, трансплантация фекальной микробиоты и исследования взаимодействий лекарств с микробиомом, показали перспективы для восстановления иммунной гомеостазы. Однако текущие доказательства остаются ограниченными малыми размерами когорты, методологической гетерогенностью и недостаточной ясностью причинно-следственных связей.