Иммунодоминантные эпитопы В-лимфоцитов для точного мониторинга малярии.

Фундаментальный вопрос о том, какая первичная движущая сила приводит лиганды и рецепторы в близкое расположение, остается без ответа. В то время как предыдущие модели предполагают существование предварительного контакта и не учитывают эту проблему инициации, мы предполагаем, что энтропийные силы, возникающие от наномасштабных биомолекул в переполненных клеточных средах, обеспечивают необходимый движущий механизм. Мы разрабатываем единый континуум-модель, основанную на вариационном принципе Онсагера, где глубина поглощения служит обобщенной координатой, а движущая сила возникает из ландшафта свободной энергии, состоящего из энтропийных, связывающих, мембранных и цитоскелетных вкладов. Эта структура естественным образом включает: (i) прикрепление, управляемое энтропией, в качестве инициации; (ii) связывание лиганда и рецептора как поддерживающую силу; (iii) деформацию мембраны через гамильтониан Хельфриха-Канэма; и (iv) вискоупругость цитоскелета через принцип соответствия упругости и вискоупругости. Кинетическая фазовая диаграмма предсказывает критическую концентрацию биомолекул для инициации, нижнюю границу плотности лиганда для полного поглощения, конечный размерный диапазон для поглощаемых частиц и оптимальный радиус вируса 30-60 нм, который уменьшается с увеличением энергии связывания. Условие растворимости Онсагера естественным образом дает границы фаз. Модель демонстрирует асимптотическую согласованность с классическим результатом Асакира-Оосавы в пределе больших частиц на плоской поверхности. Более жесткие клетки приводят к более длинным временам поглощения и более узким размерным диапазонам. Поразительно, что оптимальный размер соответствует размерам ВИЧ-1 при физиологически реалистичных параметрах. Эта работа предоставляет вариационную основу для клеточного захвата с последствиями для вирусологии, нанотехнологий и доставки препаратов.

Пространственная и одноклеточная транскриптомика являются трансформирующими подходами в расшифровке клеточной динамики. Поскольку основной парадигмой для реконструкции путей развития клеток является вывод траекторий, этот процесс критически важен. Однако существующие методы требуют значительного ручного вмешательства и знаний о разнородных инструментах, что создает значительные барьеры для эффективного анализа траекторий. Чтобы преодолеть этот разрыв, мы предлагаем SpaCellAgent — автономную многоагентную структуру, которая автоматизирует анализ спатиовременных данных и генерацию нарративов от начала до конца. SpaCellAgent использует многоагентную архитектуру для стратегического планирования рабочего процесса, динамический движок оркестровки инструментов для адаптивного выбора алгоритмов и модуль самоэволюции, который поэтапно уточняет производительность на основе обратной связи. Мы оцениваем SpaCellAgent на шести разнородных наборах данных, охватывающих сложные временные траектории развития, различные платформы секвенирования и пространственно разрешенные архитектуры тканей. SpaCellAgent последовательно демонстрирует улучшение аналитической эффективности более чем на 40% при сохранении производительности, соответствующей экспертным стандартам. Конвертируя спецификации на естественном языке в оптимизированные аналитические рабочие процессы и полностью автоматизируя конвейер, SpaCellAgent демократизирует продвинутое спатиовременное моделирование и устанавливает масштабируемую, управляемую агентами парадигму для вычислительной биологии. Код и материалы доступны по адресу https://github.com/LittleXH-shw/SpaCellAgent.

Диффузная крупноклеточная В-клеточная лимфома (DLBCL) является агрессивной формой неходжкинской лимфомы с высоким уровнем рецидивов. Молекулярная характеристика опухолей DLBCL привела к созданию нескольких алгоритмов иммуногистохимии для прогностической стратификации. Среди них классификатор Ханса широко используется для классификации DLBCL на подтипы, похожие на В-клетки гомерального центра (GCB), и не гомерального центра/активированные В-клетки (non-GCB/ABC). Классификатор Ханса в первую очередь оценивает экспрессию белков опухолевых маркеров, однако опухолевое микроокружение (TME) DLBCL включает множество иммунных и стромальных клеток, цитокинов и компонентов внеклеточного матрикса, которые способствуют росту опухоли, уклонению от иммунного ответа и частоте рецидивов. Хотя классификатор Ханса предоставляет практический метод для идентификации подтипов, включение информации о TME может улучшить стратификацию риска и дополнительно уточнить группы пациентов. Здесь мы представляем беспристрастный подход на основе глубокого обучения для извлечения значимых особенностей из TME опухолей DLBCL для автоматизированной обработки и анализа множества изображений когорты пациентов с DLBCL. Наш конвейер количественно описывает ряд характеристик, которые отражают клеточный состав образцов опухолей, морфологию и их пространственную организацию. Мы указываем на изменения в пропорциях нескольких клеточных популяций между опухолями GCB и ABC, включая увеличение пропорций иммунных клеток у ABC и их предпочитаемое взаимодействие с M2-макрофагами. Наш анализ предлагает глубокую характеристику подтипов DLBCL и является примером того, как наш конвейер может быть использован для детального количественного анализа опухоли и её подтипов.

Возбудитель чумы представляет собой постоянную угрозу глобальному здравоохранению из-за быстрой передачи и высокой смертности. Чтобы обеспечить быструю и полевую слежку, мы разработали высокоразрешающую, независимую от культуры, методику генотипирования для точной идентификации линий и подлиний. Мы собрали и проверили 25 канонических однонуклеотидных полиморфизмов (canSNPs), чтобы определить 24 глобальных линии, а также 12 регионально специфичных canSNP, отличающих 9 преобладающих подлиний, циркулирующих в Внутренней Монголии, Китай. Объединив ARMS-HANDS ПЦР с анализом кривой плавления в нескольких цветах, мы создали иерархический мультиплексный тест, способный одновременно генотипировать 37 canSNP в трех реакциях реального времени ПЦР. Система продемонстрировала высокую чувствительность (предел обнаружения: 50 копий генома на реакцию) и достигла 100% точности в двойной слепой оценке 166 штаммов. Интегрированная в портативное устройство "образец-в-результат", методика позволила провести прямую идентификацию линии из образцов печени инфицированных песчанок в течение 120 мин, точно обнаружив эпидемиологически важную подлинюю 2.MED3.1.4 в образцах, собранных в полевых условиях. Эта надежная и развертываемая платформа генотипирования устраняет основные ограничения современных усилий по слежке за чумой, предлагая трансформирующее решение для расследования вспышек в реальном времени и эпидемиологического мониторинга в условиях ограниченных ресурсов.

В последние годы вирусы высокопатогенного птичьего гриппа подтипа H5 (HPAIV), особенно клада 2.3.4.4b, представляют собой глобальную угрозу для птицеводства, скота и общественного здоровья. Анализ вирусов подтипа H5 с 2000 по 2023 годы с использованием биоинформатики выявил прогрессивное увеличение мутации PA-X N193S, которая стала преобладающей как в авиатических, так и в млекопитающих изолятах клада 2.3.4.4b. С применением обратной генетики мы создали вирусы с PA-X 193N (rWT) и 193S (rWT-N193S). Мутация PA-X N193S значительно ингибировала активность вирусной полимеразы, одновременно усиливая shutoff хозяина. В то же время, rWT-N193S показал ослабленную репликацию в клетках птиц и млекопитающих, снижённую патогенность у мышей и подавление цитокиновых штормов. Однако он усиливал захват дендритными клетками (DCs), нарушая их созревание, активацию, секрецию цитокинов и пролиферацию CD4T-лимфоцитов. В экспериментах на носовой слизистой мышей мутация PA-X N193S снизила экспрессию CCL5, изменила набор DC и подавила сигналы IL-17/MAPK. Эти данные выявляют вирусный компромисс: мутация ослабляет эпителиальную репликацию и иммунопатологию, но усиливает захват DC и отключает функции слизистого иммунитета, что, вероятно, способствовало глобальному преобладанию мутации PA-X N193S в эпидемических вирусах подтипа H5.

Импорт митохондриальных белков критически важен для биогенеза органелл, их поддержания и регенерации — что жизненно необходимо для клеточной гомеостазы. Дисфункция импорта нарушает запасы энергии в клетках, что негативно сказывается на клетках, особенно с высокими энергетическими потребностями, такими как нейроны. Ранее мы показали, что неудача импорта может быть исправлена за счет межклеточного переноса митохондрий (IMT) через туннельные нанотрубки (TNT), однако судьба перенесенных митохондрий и механистическая основа помощи оставались неразрешенными. Здесь мы демонстрируем, что двунаправленный транспорт митохондрий между клетками с дефектными и нормальными митохондриями отличается как по регуляции, так и по последствиям. Перенесенные дефектные митохондрии сильно фрагментированы и предначертаны для канонического лизосомального разрушения. В противоположность этому, митохондрии, продуцирующие активные формы кислорода (АФК), на периферии клеток с нормальными митохондриями, переносятся в соседние клетки, испытывающие сбои импорта. Эти новоприбывшие митохондрии затем накапливаются внутри ранее не характеризованных "митохондриальных тел разрушения" (MDBs). Мы предполагаем, что взаимодействие этих различных случаев митофагии, опосредованной TNT, как канонической, так и неконвенциональной "транс-митофагии", инициирует регенерацию митохондрий и, таким образом, восстанавливает митохондриальную функцию.