Переломный момент 3D-фенотипирования растений: 3D-фундаментальные модели позволяют реконструкцию кросс-культур в масштабе от минут до секунд

Интерфейсы «мозг-компьютер» (BCI) произвели революцию в нейронауке, обеспечивая широкий спектр приложений, от моторной реабилитации до нейроэргономики. Традиционные имплантируемые BCI с инвазивными микроэлектродными массивами сталкиваются с несколькими проблемами, особенно с необходимостью проводных соединений и связанными с ними рисками имплантации. В данной статье представлен беспроводной BCI без батареи, объединяющий имплант и его внешнюю поддерживающую систему. Наше проектирование сосредоточено на антенном системе с двойной функцией: во-первых, механизм индуктивной связи обеспечивает беспроводную передачу энергии, достаточно обеспечивая питание интегральной схемы специального назначения (ASIC) для стимуляции и считывания без батареи в импланте. Во-вторых, антенна обратного рассеяния в импланте облегчает беспроводную связь с высокой скоростью передачи данных (до 32 Мбит/с) без батареи. Эта система не только улучшает взаимодействие с BCI, устраняя провода, но также сохраняет точность передачи данных и эффективность использования энергии, обещая более безопасный и эффективный интерфейс для выполнения задач, таких как управление роботизированными руками.

Продуктивность антител и качество гликозилирования в культурах CHO возникают из динамически меняющейся метаболической среды, однако модели часто работают в изоляции или на одном уровне. В данной работе мы представляем мультимасштабную механистическую модель, связывающую молекулярный, клеточный и процессный уровни, для предсказания того, как входные параметры формируют траектории биопроцессов. Основой модели является кинетическая модель на уровне одной клетки, которая связывает метаболические и гликозилирующие сети, управляющие выходом и критическими качественными характеристиками (CQA). Стохастическая модель одной клетки описывает зависящие от окружающей среды переходы между ростом, производством и упадком, учитывая гетерогенность популяции. Мы также вводим накопительное изменение скорости поглощения кислорода, интегрируя общее метаболическое изменение со временем, как компактный биомаркер для предсказания метаболических изменений. В отличие от подходов, основанных на среднем по популяции, модель передает метаболические состояния с разрешением на уровень клеток (включая pH Гольджи, регулируемое аммиаком, доступность нуклеотидных сахаров, марганцевые кофакторы и скорость синтеза) в процесс гликозилирования. Модель была оценена на культурах CHO-K1, производящих VRC01 IgG1 при целевом стрессе от аммиака, в условиях контроля и с использованием стратегии пирамидальной подачи с более строгим контролем. Она точно предсказывает траектории плотности клеток, метаболитов, продуктивности и гликозилирования, включая увеличение G0F и снижение галактилирования при стрессе от аммиака, и количественно оценивает, как метаболическая гетерогенность влияет на изменчивость продуктивности и CQA. Эта работа предоставляет единое основание для предсказательной биопроизводства и продвинутого управления процессами.

Взаимосвязь между структурой мозга и генетическими влияниями играет ключевую роль в понимании нейропсихиатрических расстройств. Однако большинство крупных наборов данных являются унимодальными, предоставляя либо данные нейровизуализации, либо генетические данные. Мы предлагаем CALM, структуру, которая изучает интерпретируемые ассоциации между регионами интереса мозга и генетическими путями из совершенно разнородных популяций. CALM выравнивает две модальности в общем латентном пространстве через линейные проекции, которые одновременно сопоставляют классовые условные латентные распределения и обеспечивают отделимость групп. Эти проекции предоставляют интерпретируемые ассоциации путь-ROI. Когда модель обучается на унимодальных наборах данных из области изображения и генетики, CALM обобщается на невидимом парном наборе данных, превосходя несколько современных методов и базовые модели с абляцией. Мы также демонстрируем устойчивость изученных ассоциаций по сравнению с парной базовой моделью. Наши эксперименты по изучению расстройства аутистического спектра выявляют иммунные и метаболические пути, связанные с конкретными корковыми регионами, что соответствует установленной литературе. Таким образом, CALM открывает возможности для использования крупных унимодальных репозиториев для изучения кросс-модальных взаимодействий в расстройствах мозга среди разнородных наборов данных.

Мы создали две мышиные модели, p21 и p21, выражающие либо обратную транскриптазу теломеразы (Tert), либо каталитически неактивный вариант под контролем промотора p21. К 18-20 месяцам жизни примерно 15 % мышей из обеих генотипов развили опухоли печени с гистопатологическими признаками, напоминающими человеческую гепатоцеллюлярную карциному (ГЦК). Полное экзомное секвенирование выявило активирующие мутации в Ctnnb1 и повторяющиеся изменения в субединицах PP1 в опухолях p21, в то время как опухоли p21 содержали активирующие мутации в Hras, связанные с повышенными транзишнами C > A. Обе модели продемонстрировали хромосомные аномалии, обычно наблюдаемые у человека с ГЦК. Транскриптомный анализ показал, что опухоли, активируемые β-катенином, воспроизводили генетические сигнатуры выражения человека с ГЦК, тогда как опухоли с мутациями в MAPK демонстрировали профили, согласующиеся с активацией MAPK/ERK пути. Все ГЦК подавляли глюконеогенные гены, но разделялись на две разные группы в зависимости от их профилей выражения гликолитических и мишеневых генов. Пространственное профилирование также показало уменьшение HNF4α-позитивных гепатоцитов в опухолях, независимо от транскрипции HNF4α, и значительно уменьшенное проникновение иммунных клеток, особенно в опухолях, активируемых β-катенином. В целом, эти находки раскрывают функции Tert, не связанные с теломерами, и выявляют молекулярные и метаболические особенности, которые могут иметь значение для предсказания ответа на иммунотерапию.

Скрининг на антиген простаты (PSA) снижает смертность от рака простаты (PCa), но ограничен из-за переобследования и низкой специфичности для клинически значимой болезни. Эти ограничения подчеркивают необходимость более точных биомаркеров для различения агрессивных раков и инертных образований. Настоящий обзор исследовал продвинутые маркеры на основе крови, включая изоформы PSA, компоненты жидкой биопсии и индекс здоровья простаты; мочевые биомаркеры, такие как антиген рака простаты 3, фьюжн сериновой протеазы трансперембр качественного второго и панель MyProstateScore 2.0; и генетические маркеры, варьирующие от мутаций с высоким проникающим эффектом до полигеновых оценок риска. Дальше было рассмотрено интеграция этих биомаркеров с мультипараметрической МРТ, моделями калькуляторов риска и оценками для здравоохранения для оптимизации путей скрининга. Направления будущих исследований включают мультиомное профилирование, искусственный интеллект и новые технологии биосенсорики. Настоящий обзор направлен на то, чтобы предоставить всестороннюю и сбалансированную точку зрения на новые биомаркеры, которые изменяют персонализированный скрининг PCa.

Грибы часто переходят между патогенными, эндофитными и сапрофитными образами жизни, однако функциональные характеристики, обеспечивающие эти экологические изменения, остаются неясными. Сравнительный анализ ранних и недавно дивергировавших линий показывает контрастные стратегии жизненного цикла. Ранние дивергенты демонстрируют ограниченную ассоциацию с корнями растений, медленную летальность для насекомых, обширное внутрихозяинное размножение и высокую споруляцию, в то время как недавно дивергировавшие штаммы демонстрируют быстрое прорастание на кутикуле насекомых и корнях растений, ускоренное уничтожение хозяев и грибное развитие от трупов к корням растений; большинство также проявляют активность деструксина. Профилирование углеводного использования на 95 субстратах демонстрирует, что расширенная метаболическая широта сильно предсказывает прорастание, реагирующее на кутикулу и растения, вирулентность на различных насекомых и эффективность колонизации корней, связывая производительность между царствами с питательной широтой. Активация иммунного ответа хозяев дополнительно модифицирует вирулентность, специфичную для штаммов, но не перекрывает центральную роль метаболической гибкости. В совокупности эти результаты идентифицируют метаболическую способность как функциональную ось, связывающую приобретение питательных веществ с экологической диверсификацией, предоставляя механистическую основу для понимания экологической пластичности у грибов, ассоциированных с хозяевами.