Пространственные транскриптомные программы связаны со спектроламинарными ритмами в коре макак

Панкреатический протоковый аденокарцином (PDAC) характеризуется значительной молекулярной и микросредовой неоднородностью, однако остается плохо понятным, как состояния опухолевой линии взаимодействуют с пространственной иммунной организацией при прогрессирующей болезни. В данном исследовании мы провели многослойное пространственное протеомное профилирование с использованием циклической иммунофлуоресценции тканей (t-CyCIF) на образцах 27 пациентов с прогрессирующим PDAC и интегрировали эти анализы с пространственным транскриптомным профилированием представительных опухолей. Опухоли были классифицированы на классические, гибридные, базальные и нулевые эпителиальные состояния на основе экспрессии GATA6 и CK5, что выявило различные иммунные архитектуры, ассоциированные с клиническим исходом. Классические и гибридные опухоли демонстрировали воспаленные микроокружения, обогащенные лимфоцитами, тогда как базальные и нулевые опухоли отличались иммунным исключением и ландшафтами, доминирующими макрофагами, характеризующимися увеличением M2 макрофагов. Пространственный транскриптомный анализ также выявил, что гибридные опухоли не являются однородными промежуточными состояниями, а вместо этого содержат пространственно сегрегированные участки Hybrid_Classical и Hybrid_Basal с различными транскрипционными программами, иммунными нишами и сетями клеточной коммуникации. Участки Hybrid_Basal были связаны с увеличением обогащения макрофагами M2 и предпочтительной активацией сигнального пути SPP1-CD44, что указывает на локализованные имMemo-эпителиальные взаимодействия в эпителиальной пластичности и переходах состояния линии. Чтобы количественно оценить пространственную организацию иммунной системы, мы разработали пространственный имунный балл, который фиксирует относительное положение циотоксических Т-клеток CD8 по отношению к вспомогательным Т-клеткам CD4 и макрофагам M2 CD163. Более высокие баллы были связаны с худшей выживаемостью и предоставили более сильную прогностическую информацию, чем традиционные метрики обилия иммунных клеток. Интеграция пространственного иммунного балла с экспрессией GATA6 достигла лучшей прогностической дискриминации (AUC = 0.822) по сравнению с любой отдельной характеристикой. В совокупности, данные показывают, что состояние линии опухоли и пространственная иммунная организация представляют собой дополнительные аспекты биологии PDAC, подчеркивая пространственные опухолево-иммунные взаимодействия в качестве определяющих факторов клинического исхода при прогрессирующем раке поджелудочной железы.

Реакционно-диффузионные системы могут создавать пространственные шаблоны, такие как полосы и пятна, благодаря нестабильности, вызванной диффузией. Управление этими шаблонами от одной конфигурации к другой можно сформулировать как задачу оптимального управления. Когда управление осуществляется на всей пространственной области, условия существования и оптимальности хорошо изучены. Тем не менее, на практике управление может действовать только на части области. Рассматривая реакционно-диффузионную систему Nodal-Lefty в качестве примера, мы анализируем ситуацию, когда управление ограничено подсистемой. Мы выводим явную верхнюю границу потерь оптимальности, определяемую как разница между оптимальной стоимостью подсистемы и полной оптимальной стоимостью. Исходя из этой границы, мы получаем явную формулу для минимального размера области управления, необходимого для достижения целевого шаблона с заданной точностью. Мы также рассматриваем случай, когда управление распределено по нескольким несоединенным регионам вместо одного, с той же общей площадью, и доказываем, что распределенная конфигурация дает более строгую границу при естественных условиях на пространственную структуру цели. Численные иллюстрации подтверждают теоретические результаты и показывают, что область управления, охватывающая примерно сорок процентов области, достаточна для изменения системы от полос к пятнам с высокой точностью.

Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что желчные кислоты, традиционно признанные за их роль в пищеварении, также влияют на функции мозга и память. Данное исследование изучало влияние двух вторичных желчных кислот, полученных из микробиоты, дезоксихолевой кислоты (DCA) и гликодезоксихолевой кислоты (GDCA), на память у мышей и связанные молекулярные механизмы. Самцы и самки мышей ежедневно получали пероральное введение DCA, GDCA или контролируемого вещества, и оценивалась пространственная рабочая и референсная память (в тесте Y-лабиринте) и память на распознавание (в тесте на распознавание нового объекта). После тестирования оценивалось выражение генов и активность сигнальных путей в лобной коре и гиппокампе. Введение GDCA после 10 дней нарушало память на распознавание, в то время как прием DCA в течение 12 дней ухудшал пространственную референсную память. Ни одна из желчных кислот, вводившихся в течение 5 дней, не повлияла на пространственную рабочую память. GDCA снизила уровень мРНК субъединиц NMDA-рецепторов (GluN1, GluN2A) и мРНК фактора нейротрофического происхождения головного мозга (BDNF) и ослабила сигнальную активность CREB в лобной коре, что соответствует наблюдаемому дефициту памяти на распознавание. GDCA не изменяла количество транскриптов, кодирующих рецепторы желчных кислот (FXR или TGR5), или их соответствующий уровень белка. В отличие от этого, DCA модифицировала мРНК и белки FXR и TGR5 по регионально специфическому принципу и снижала сигнальную активность CREB в гиппокампе, вероятно, способствуя дефициту пространственной памяти. В лобной коре DCA увеличивала фосфорилирование GluA1 и снижала экспрессию IL-1β и IL-6, что могло помочь сохранить память на распознавание. Исследование метагеномики фекальных образцов не выявило значительных микробиологических отличий, хотя тонкие, незначительные функциональные изменения генов указывали на ранние адаптации. Эти данные показывают, что DCA и GDCA оказывают различные эффекты на когнитивные функции, специфичные к рецепторам и регионам, идентифицируя желчные кислоты как модификаторы коммуникации между микробиомом, кишечником и мозгом.

Туберкулез (ТБ), вызванный (), остается серьезной глобальной проблемой общественного здравоохранения. Растущее количество доказательств указывает на то, что микробные сообщества слизистых оболочек могут отражать или модулировать реакции хозяев во время инфекции. Тем не менее, оральный микробиом у пациентов с ТБ с различной бактериальной нагрузкой остается плохо охарактеризованным. Целью этого исследования было изучить изменения в оральных грибковых сообществах среди пациентов, положительных по Xpert, распределенных по нагрузке на основе тестирования Xpert MTB/RIF. В этом проспективном многоцентровом когортном исследовании (май-август 2024 года) были зарегистрированы 278 пациентов с ТБ, положительных по Xpert, в пяти больницах Китая. Участники были распределены на группы с высокой, средней, низкой и очень низкой нагрузкой в зависимости от значений порогового цикла Xpert MTB/RIF. Были собраны парные образцы мокроты и мазков с языка. Оральные грибковые профили были охарактеризованы с помощью секвенирования ITS, после чего последовали таксономический анализ, анализ разнообразия и многовариантное ассоциативное тестирование (MaAsLin 2) для выявления устойчивых биомаркеров. Структура оральных грибковых сообществ значительно различалась в зависимости от уровней нагрузки. Анализ бета-разнообразия выявил различное кластеризирование между группой с очень низкой нагрузкой и более высокими группами нагрузки (высокой, средней, низкой). У пациентов с высокой нагрузкой было увеличено количество экологических таксонов, таких как и , тогда как группы с низкой нагрузкой демонстрировали более высокие об abundansы , и . Примечательно, что анализ MaAsLin 2 подтвердил, что и были независимо связаны с более низкой нагрузкой после корректировки на потенциальные искажения. Анализ нейтральной модели показал, что случайные процессы в значительной степени определяют формирование этих оральных грибковых сообществ. Функциональное предсказание предполагало повышенную аэробную респирацию и активность метаболических ферментов в группах с высокой нагрузкой. Это исследование проанализировало оральный грибковый микробиом, стратифицированный по уровням нагрузки у пациентов, положительных по Xpert, выявив заметные изменения в грибковой композиции и функциональном потенциале. Грибковая дисбиоз и измененная метаболическая способность микробов могут дать представление о взаимодействиях хозяина и микробов при легочном туберкулезе (ЛТ). Эти результаты подчеркивают потенциальную ценность профилирования грибкового микробиома для оценки нагрузки, выходящей за рамки его применения только в диагностике ТБ.

Это исследование направлено на использование метода менделевской рандомизации на основе обобщенных данных (SMR) для изучения потенциальных ассоциаций, связывающих митохондриально-ассоциированные гены с острым повреждением почек (ОПП) и хронической болезнью почек (ХБП). В этом исследовании были использованы митохондриально-ассоциированные гены из базы данных MitoCarta3.0, а также данные о метилировании ДНК (mQTL), экспрессии генов (eQTL) и экспрессии белков (pQTL). Мы получили обобщенную статистику из геномных ассоциационных исследований для ОПП и ХБП из Программы Миллионов Ветеранов США с последующей валидацией в UK Biobank. Метод SMR, дополненный анализом колокализации, использовался для оценки ассоциаций. Мы дополнительно провели валидацию, используя данные eQTL, специфичные для коры почки, из проекта Genotype-Tissue Expression и данные одноклеточной транскриптомики из базы данных KPMP. В открывающих наборах данных анализ SMR выявил 174 mQTL, 64 eQTL и 20 pQTL, ассоциированных с риском ОПП, и 253 mQTL, 80 eQTL и 23 pQTL, ассоциированных с риском ХБП. Всего было идентифицировано 32 mQTL, 16 eQTL и 9 pQTL как общие сигналы, связанные как с риском ОПП, так и с риском ХБП. В частности, были выявлены значительные ассоциации как для ОПП, так и для ХБП, в то время как другие сигналы были специфичны для ХБП. Примечательно, что был идентифицирован общий ген как фактор риска как для ОПП, так и для ХБП в тканях коры почки. Более того, был подтвержден как потенциально защитный фактор для ХБП, хотя размер эффекта был скромным (OR 0.95, 95% CI 0.90-1.00). Это исследование использовало метод SMR для определения потенциальных генов риска и защиты для ОПП и ХБП, что выявило молекулярную связь между митохондриально-ассоциированными генами и почечной недостаточностью.

Рак желудка (РЖ) является одним из самых распространённых и угрожающих жизни злокачественных заболеваний пищеварительного тракта во всем мире. Регуляторная субъединица рибонуклеотидредуктазы M2 (RRM2), являющаяся лимитирующей субъединицей в синтезе дезоксирибонуклеотидов, переэкспрессируется и ассоциирована с плохим прогнозом при различных солидных опухолях. Тем не менее, её функциональная роль и механизмы в злокачественных эпителиальных клетках, специфичных для РЖ, остаются неясными. Были проанализированы транскриптомные данные отдельных клеток из опухолевых и сопредельных нормальных тканей РЖ. Ключевые популяции злокачественных эпителиальных клеток были идентифицированы с использованием inferCNV, анализа псевдовременных траекторий и анализа взвешенной сети коэкспрессии генов. RRM2 была определена как основная ген при интеграции данных из наборов данных TCGA-STAD, GSE66229 и GSE84433 и анализе её клинической значимости. Для оценки биологических эффектов RRM2 были проведены функциональные испытания, включая колониобразование, апоптоз, миграцию в Transwell и тест заживления ран, с использованием клеток РЖ AGS и HGC-27 с нокаутом RRM2. Повреждение ДНК оценивалось с помощью щелочного кометного теста и иммунофлуоресценции фосфорилированного гистона H2AX (γH2AX), а также проводился анализ экспрессии белков, связанных с репарацией ДНК [включая γH2AX, фосфорилированный белок опухоли p53 (p-p53), рекомбинозный RAD51 (RAD51), полимерозу-1 (PARP-1) и белок XRCC1, восстанавливающий повреждения, вызванные рентгеновским излучением (XRCC1)] с использованием вестерн-блоттинга. В результате анализа популяций эпителиальных клеток желудка была идентифицирована крупная популяция злокачественных эффекторов в РЖ, обогащённая клетками с активной репликацией и репарацией ДНК. Дифференциально экспрессируемые гены, специфичные для этой популяции, были пересечены с прогностическими генами из GEO наборов данных РЖ, что привело к идентификации RRM2 как ключевого эффекторного гена. Транскриптомный анализ показал, что высокая экспрессия RRM2 была связана с активной иммунной микросредой. Функциональные испытания показали, что нокаут RRM2 значительно подавил пролиферацию и миграцию клеток РЖ, способствуя при этом апоптозу. Дополнительно, нокаут RRM2 усугубил повреждение ДНК, повысил уровень p-p53 и снизил уровень RAD51, при этом значительных эффектов на экспрессию PARP-1 или XRCC1 не было обнаружено. В итоге, RRM2 была признана ключевым регулятором злокачественного фенотипа эпителиальных клеток желудка. Она способствовала пролиферации, инвазии и миграции клеток РЖ и модифицировала повреждение ДНК и репарацию гомологичной рекомбинации. Кроме того, RRM2 влияла на опухолевую иммунную микросреду, подчеркивая её потенциал как драйвера злокачественной прогрессии и перспективной мишени для иммунотерапии при РЖ.