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中國科學(xué)家揭示跨組織多細胞協(xié)同模式及其在腫瘤中的重塑
[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2025-6-9] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]
中國科學(xué)家揭示跨組織多細胞協(xié)同模式及其在腫瘤中的重塑
作者:崔雪芹 來源:中國科學(xué)報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.jlkcpj.cn
不同類型的細胞通過有序協(xié)作,共同維持人體特定的結(jié)構(gòu)與功能。但這些細胞如何在組織層面穩(wěn)定協(xié)作、共同執(zhí)行高級功能仍缺乏系統(tǒng)認知。這一空白不僅限制了對組織穩(wěn)態(tài)機制的理解,也成為解析癌癥等疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵障礙。
5月28日,北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心(BIOPIC)張澤民課題組在《自然》刊發(fā)研究論文。論文通訊作者、中國科學(xué)院院士張澤民告訴《中國科學(xué)報》,該研究聚焦于組織層面的多細胞協(xié)同模式,創(chuàng)新性地提出了 “跨組織細胞模塊” 的科學(xué)概念,并建立了一套識別細胞模塊的計算框架。研究整合大規(guī)模單細胞轉(zhuǎn)錄組公共數(shù)據(jù),系統(tǒng)識別出了跨組織細胞模塊,并深入剖析其時空動態(tài)特征、內(nèi)部調(diào)控關(guān)系、功能表型關(guān)聯(lián)以及在腫瘤進展過程中的動態(tài)重塑過程。
“這一成果為多細胞協(xié)同機制的研究提供了新的理論框架和分析工具,有助于深化我們對組織穩(wěn)態(tài)與復(fù)雜疾病網(wǎng)絡(luò)機制的理解!睆垵擅裾f。
論文第一作者兼共同通訊作者、北京大學(xué)BIOPIC/生命科學(xué)學(xué)院博士后石強介紹說,該研究將“細胞模塊”概念形式化為細胞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),并建立了計算框架 CoVarNet 用于識別細胞模塊網(wǎng)絡(luò)。依托構(gòu)建的跨組織單細胞圖譜,CoVarNet 共鑒定出 12 個具有特定細胞組成與組織分布特征的細胞模塊。這些成果揭示了不同細胞模塊在組織間的特異性分布模式及潛在功能關(guān)聯(lián),為進一步解析多細胞協(xié)同機制提供了結(jié)構(gòu)化的基礎(chǔ)框架。
此外,該研究還系統(tǒng)分析了細胞模塊的空間分布和內(nèi)部調(diào)控特征。結(jié)果顯示,相較于富含基質(zhì)和內(nèi)皮細胞的模塊,富含淋巴細胞的模塊具有更高的空間聚集性,且其分泌的信號分子種類相對有限,提示空間近鄰性可能提升了細胞間通訊的選擇性和效率。這一結(jié)果強調(diào),細胞功能狀態(tài)不僅由內(nèi)在身份決定,也受到所在模塊所處微環(huán)境的深刻影響。
該研究系統(tǒng)分析了細胞模塊與個體表型之間的關(guān)聯(lián),揭示出多個具有生物學(xué)意義的模式。以年齡為變量,在脾臟中觀察到兩個免疫細胞模塊隨年齡增長呈現(xiàn)出相反的動態(tài)趨勢。與此一致,這些模塊中免疫細胞亞群的頻率和轉(zhuǎn)錄因子的活性也發(fā)生了協(xié)調(diào)變化。該結(jié)果從分子、細胞到多細胞網(wǎng)絡(luò)層面揭示了機體衰老進程中的高度層級協(xié)調(diào)性。
另外,該研究進一步探討了多細胞協(xié)同模式在健康組織向腫瘤演變過程中的動態(tài)變化。分析顯示,組織特異性的健康細胞模塊在腫瘤進展中逐漸減弱,而一個跨癌種共享的腫瘤相關(guān)模塊則呈現(xiàn)出一致增強的趨勢;谶@一發(fā)現(xiàn),作者從多細胞協(xié)同的角度提出了一個腫瘤進展的細胞網(wǎng)絡(luò)模型。這一結(jié)果提示,不同癌種在演進過程中可能共享一套通用的微環(huán)境重塑路徑,為理解癌癥的共同機制提供了新的理論視角。
張澤民表示,“該研究系統(tǒng)描繪了人體在健康與疾病狀態(tài)下的多細胞協(xié)同模式全貌,構(gòu)建了一座連接細胞表型與組織功能之間的新橋梁。通過引入“細胞模塊”概念及開發(fā) CoVarNet 框架,研究不僅提出了識別多細胞協(xié)作結(jié)構(gòu)的理論與方法體系,也為組織穩(wěn)態(tài)調(diào)控、再生醫(yī)學(xué)及疾病干預(yù)等方向提供了新的研究視角。與此同時,構(gòu)建的大規(guī)?缃M織與泛癌種單細胞圖譜將成為相關(guān)領(lǐng)域持續(xù)探索的重要數(shù)據(jù)資源。”
相關(guān)論文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09053-4
(本文內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)可后臺聯(lián)系刪除。)
作者:崔雪芹 來源:中國科學(xué)報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.jlkcpj.cn
不同類型的細胞通過有序協(xié)作,共同維持人體特定的結(jié)構(gòu)與功能。但這些細胞如何在組織層面穩(wěn)定協(xié)作、共同執(zhí)行高級功能仍缺乏系統(tǒng)認知。這一空白不僅限制了對組織穩(wěn)態(tài)機制的理解,也成為解析癌癥等疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵障礙。
5月28日,北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心(BIOPIC)張澤民課題組在《自然》刊發(fā)研究論文。論文通訊作者、中國科學(xué)院院士張澤民告訴《中國科學(xué)報》,該研究聚焦于組織層面的多細胞協(xié)同模式,創(chuàng)新性地提出了 “跨組織細胞模塊” 的科學(xué)概念,并建立了一套識別細胞模塊的計算框架。研究整合大規(guī)模單細胞轉(zhuǎn)錄組公共數(shù)據(jù),系統(tǒng)識別出了跨組織細胞模塊,并深入剖析其時空動態(tài)特征、內(nèi)部調(diào)控關(guān)系、功能表型關(guān)聯(lián)以及在腫瘤進展過程中的動態(tài)重塑過程。
“這一成果為多細胞協(xié)同機制的研究提供了新的理論框架和分析工具,有助于深化我們對組織穩(wěn)態(tài)與復(fù)雜疾病網(wǎng)絡(luò)機制的理解!睆垵擅裾f。
論文第一作者兼共同通訊作者、北京大學(xué)BIOPIC/生命科學(xué)學(xué)院博士后石強介紹說,該研究將“細胞模塊”概念形式化為細胞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),并建立了計算框架 CoVarNet 用于識別細胞模塊網(wǎng)絡(luò)。依托構(gòu)建的跨組織單細胞圖譜,CoVarNet 共鑒定出 12 個具有特定細胞組成與組織分布特征的細胞模塊。這些成果揭示了不同細胞模塊在組織間的特異性分布模式及潛在功能關(guān)聯(lián),為進一步解析多細胞協(xié)同機制提供了結(jié)構(gòu)化的基礎(chǔ)框架。
此外,該研究還系統(tǒng)分析了細胞模塊的空間分布和內(nèi)部調(diào)控特征。結(jié)果顯示,相較于富含基質(zhì)和內(nèi)皮細胞的模塊,富含淋巴細胞的模塊具有更高的空間聚集性,且其分泌的信號分子種類相對有限,提示空間近鄰性可能提升了細胞間通訊的選擇性和效率。這一結(jié)果強調(diào),細胞功能狀態(tài)不僅由內(nèi)在身份決定,也受到所在模塊所處微環(huán)境的深刻影響。
該研究系統(tǒng)分析了細胞模塊與個體表型之間的關(guān)聯(lián),揭示出多個具有生物學(xué)意義的模式。以年齡為變量,在脾臟中觀察到兩個免疫細胞模塊隨年齡增長呈現(xiàn)出相反的動態(tài)趨勢。與此一致,這些模塊中免疫細胞亞群的頻率和轉(zhuǎn)錄因子的活性也發(fā)生了協(xié)調(diào)變化。該結(jié)果從分子、細胞到多細胞網(wǎng)絡(luò)層面揭示了機體衰老進程中的高度層級協(xié)調(diào)性。
另外,該研究進一步探討了多細胞協(xié)同模式在健康組織向腫瘤演變過程中的動態(tài)變化。分析顯示,組織特異性的健康細胞模塊在腫瘤進展中逐漸減弱,而一個跨癌種共享的腫瘤相關(guān)模塊則呈現(xiàn)出一致增強的趨勢;谶@一發(fā)現(xiàn),作者從多細胞協(xié)同的角度提出了一個腫瘤進展的細胞網(wǎng)絡(luò)模型。這一結(jié)果提示,不同癌種在演進過程中可能共享一套通用的微環(huán)境重塑路徑,為理解癌癥的共同機制提供了新的理論視角。
張澤民表示,“該研究系統(tǒng)描繪了人體在健康與疾病狀態(tài)下的多細胞協(xié)同模式全貌,構(gòu)建了一座連接細胞表型與組織功能之間的新橋梁。通過引入“細胞模塊”概念及開發(fā) CoVarNet 框架,研究不僅提出了識別多細胞協(xié)作結(jié)構(gòu)的理論與方法體系,也為組織穩(wěn)態(tài)調(diào)控、再生醫(yī)學(xué)及疾病干預(yù)等方向提供了新的研究視角。與此同時,構(gòu)建的大規(guī)?缃M織與泛癌種單細胞圖譜將成為相關(guān)領(lǐng)域持續(xù)探索的重要數(shù)據(jù)資源。”
相關(guān)論文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09053-4
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