Erythropoietin(Stem Cell Therapeutics)

内容1. 前言：生物制品糖基化表征的重要性2. 糖蛋白表征用分析方法   2.1 糖基化特性      2.1.1 多糖的直接分析      2.1.2 糖谱分析      2.1.3 N-糖的异质性分析      2.1.4 单糖的分析   2.2 多糖分析用技术      2.2.1 糖分离技术      2.2.2 多糖检测技术          ● 衍生/标记方式和多糖的检测          ● 荧光检测          ● MS检测          ● 异构形式和连接方式的分析   2.3 分析中的生物信息学工具3. 展望1生物制品糖基化表征的重要性1972年Paul Berg首次将重组DNA技术应用到蛋白生产中进而诞生了重组蛋白，药物中便有了一个新的分支——重组治疗蛋白。1982年，第一个重组蛋白重组人胰岛素诞生。从此使用重组胰岛素代替动物来源的胰岛素成为糖尿病治疗的一个重大突破。很快，很多其他重组蛋白被应用到治疗一些由于体内内源性分子（如激素、酶和凝血因子）分泌缺陷型疾病。而这些重组蛋白中超过60%是糖基化蛋白。现已证明重组表达的治疗型糖蛋白的糖基化类型及水平对其疗效、半衰期、稳定性和安全性等均有影响。为保持批次间糖型一致性，需要稳定的生产工艺和有效的糖型表征。糖基化是最常见的蛋白翻译后修饰。这一复杂过程发生在内质网和高尔基体上。通常将多糖分为两类：N-糖（糖通过一个N原子连接在Asn）和O-糖(糖通过O原子连接在Ser/Thr)上。因N-糖在调节生物药品的稳定性、功能和结构完整性上具有重要作用，因此本文主要介绍N-糖。N-糖主要分为3类：高甘露糖型、复合糖型、杂合糖型。高甘露糖型只含有甘露糖（下图中M3/M5/M8）。复合糖型（图中A3/ A2B/ FA2G2S2/FA2G2Ga1）通常包括半乳糖、唾液酸、和核心岩藻糖基。杂合糖型通常是由高甘露糖型和复合糖型的组合。由于基质和酶（糖苷酶、多种糖基转移酶等）的不同，N-糖基化生物合成方式添加或移除：N-乙酰葡糖胺、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰半乳糖胺、岩藻糖、甘露糖和唾液酸等。可用于生产糖蛋白的基因工程细胞有多种：细菌、植物细胞、昆虫细胞、酵母和哺乳细胞等。采用重组技术用于生产治疗性糖蛋白的细胞主要是哺乳动物细胞系，其中以CHO细胞、BHK细胞、SP2/0 和 NS0 细胞等为主。哺乳动物细胞因其具备完整的类人体PTMs功能而被广泛用于表达治疗型蛋白。其中，CHO细胞系在工业化生产中的应用最为广泛，原因是它们具有悠久的监管记录、易于操作、可以在化学成分限定的培养基中悬浮生长、良好的安全使用记录等。然而，CHO细胞系的一个缺点就是表达的蛋白糖基化一致性较差，因为糖基化过程中涉及的多种酶，并且在培养过程中会随着培养环境不同而导致其活性会发生变化，这样就会产生不同的糖型结构，导致批次间差异大。而尤为重要的是这些糖型的变化对蛋白结构、稳定性、溶解性、清除性、活性甚至免疫源性都有重要的影响。比如：例一：缺失末端唾液酸残基的治疗型抗体在血液循环过程中会被快速清除，因为暴露出的半乳糖残基会与肝细胞的脱唾液酸受体相互作用。例二：末端脱去唾液酸的治疗性抗体因提升了ADCC和CDC效应从而提高了抗炎症作用。例三：治疗性抗体岩藻糖去除后，ADCC活性较高。例四：甘露糖的改变可以影响药物的半衰期和导致非靶向性肝毒性。重组蛋白的N-糖型受培养条件影响：营养水平、溶氧水平、PH、温度、高应激力、血清、微载体和培养基的添加物等。例如在生产过程中通过调整培养基中的锰、半乳糖和尿苷浓度可以控制N-糖的β1,4-半乳糖基化。此外，目前在重组糖蛋白的生产过程中几个重要的糖基化控制点已经被识别，如糖基化酶（半乳糖转移酶4）和转运蛋白。近些年的研究已经证实在细胞糖工程学领域的可调控点：利用多种基因工程策略生产特异性或是均一性糖基化修饰。例如：敲除FUT8基因的CHO细胞系建立可确保生产完整的无岩藻化的治疗性抗体，具有高ADCC活性、稳定的质量和疗效。最近又有一个新的方法称作GlycoDelete，它通过缩短高尔基体内的N-糖基化路径来减少N-糖的复杂性。如此，可产生高的N-糖一致性，但是会失去一些重要的复杂糖型。此外，酵母细胞经过人源糖基化改造后可以提供一些类人糖基化的修饰，说明糖工程学还是有一个很好的发展前景。生物仿制药的到来促使了生物制药市场的发展。未来近十年间，随着多种治疗性抗体的专利期满，生物仿制药市场将会更快发展。而生物仿制药是要与原研药在理化性能、功效、安全性等均保持一致，因此这种药物理化对比性的分析需求提升了对高效分析工具的需求。就大幅度减少医疗保健成本方面来说，生物仿制药的到来对于患者和社保部门来说都会是一个很好的选择。预估从2014 -2024年仿制药可以给美国节省$250 billion。在欧洲和亚洲，仿制药可以节省近40%。然而后续研究发现，开发和生产仿制药所需要的费用并不像预期所想那么低。法规方面，EMA在2005年颁布了第一个仿制药审批指南。2011年又颁布了补充指南强调了报批途径。同年FDA针对美国市场也出台了相应法规。2014年12月EMA又出台了新的报批指南，于2015年7月正式开始实施。但是就治疗性重组蛋白的糖生物学方面，这些指南虽然强调其重要，但是没有给出具体的分析指南。例如，在欧洲药典中，对于促卵泡素的要求是只需要控制唾液酸比例，对其他具有免疫源性的糖型并没有要求。随着市场需求，仿制药相关法规也会越来越一致和清晰。2糖蛋白表征用分析方法EMA要求“抗体应该被完全表征”。抗体的表征包括：理化、免疫源性、生物学活性、纯度、宿主细胞残留和抗体浓度，这些与ICH要求一样。关于N-糖分析，EMA指南中表示需关注几种糖基化，甘露糖、半乳糖、岩藻糖和唾液酸的程度及主要糖型的分布。然而只注意主要的糖型结构是不够的。所有N-糖型都应该明确。因为一些小结构糖（如α1-3-Gal-Gal）都可能存在潜在风险。例如：2013年投放欧洲市场的infliximab仿制药Remsima®，和原研产品糖型结果又较大差异。原研产品中有少量糖型（低于5%总糖型）含有N-乙酰神经氨酸(NGNA)和α-1,3 Gal-Gal。近来的研究也发现在仿制药与原研药上会有低丰度糖型的差异，特别是唾液酸的差异。这些都表明低丰度蛋白糖基化也存在潜在风险，检测它们同样很重要。此外，针对如何对糖型进行定性和定量的分析的指南也很重要。应该包括所有的必要的分析信息：包括用于样品准备和分析的条件和技术，原始数据、处理数据用的工具和参数等以确保在不同的实验室中的数据可重现性。治疗性蛋白的质量表征技术必须具备准确、精确、可重复、操作性强、可扩展、可达到的最高分辨率等，其具体包括以下几个方面：氨基酸分析氨基酸分析可以用于验证一级序列的正确性和无突变产生。肽谱图可以作为一个补充验证工具。氨基酸检测通常是采用RP-RPLC偶联荧光或UV检测器用于分析酶解或是水解后的治疗性抗体。常用柱后衍生方法，衍生试剂种类很多；也有用柱前衍生的方法用于分析一些复杂的生物制品。肽谱图用于验证初级序列和有无点突变。常用的流程：酶解蛋白然后进行肽段混合物分离（液相、高分辨率的串联质谱）。UV监测只能用于分析这些变体在保留时间上的变化或是在PTM存在时的分离性。MS/MS用于确保高质量信息的收集，包括每个肽的序列信息。对于糖分析来说，糖肽分析可以提供糖基化位点和异质性的相关信息。重链、轻链、Fab、和FC片段的分析用于分析抗体在每个亚基上的水平，它是肽谱图检测的一个补充。通过木瓜蛋白酶、胞内蛋白酶Lys-C、胃蛋白酶、免疫球蛋白G-降解酶等将抗体消化成亚基，然后用HRMS来检测亚基水平。HRMS也可以分析N-糖构型和微小变异识别。完整蛋白分析和电荷异构体检测用于分析C-末端Lys变化、Asn脱酰胺基作用、唾液酸和其他变异体。常用的检测设备是IEC偶联UV检测器。现在IEC技术已经得到改进，主要是洗脱时采用不同的PH梯度替代传统的盐梯度，这样可以提升分辨率。目前RPLC偶联HRMS技术已经广泛用于完整蛋白分析。聚合体的检测（蛋白的二聚体和多聚体）聚合体对治疗性蛋白的制剂和稳定性具有重要的影响。甚至由于存在某一聚合体可以明显的改变蛋白的特性，如疗效和免疫源性。聚合体通常用SEC检测，因为SEC速度较快且重现性良好。2.1糖基化特性基于糖基化修饰对治疗性蛋白活性和免疫源性的可能影响，现在治疗蛋白的糖基化分析已经列入法规。检测内容包括：糖序列的确定、链接类型、糖连接在蛋白上的位点、大小异质性等。2.1.1 多糖的直接分析对糖异质体快速分析需求的提升促进了生物制药糖分析技术的快速发展，现在CE-HR-MS和LC-HR-MS技术已经广泛应用到该分析。CE可以检测出糖蛋白中的单个完整糖链，例如氧化的和乙酰化的糖异构体等。MS的高分辨率更进一步确保完整分子的分析。如采用RPLC HR-MS 分析的还原trastuzumab的重链信息（见下图）。还有采用CZE-ESI-MS分析完整糖蛋白的方法来检测促红细胞生成素的少量糖修饰，具有较好的糖型分离效果和高敏感性。此外还有采用cIEF偶联MALDI-TOF-MS分析VEGF的应用。完整抗体的直接分析方法可以对非完整N-糖比率进行定量分析，但是该方法难以分辨低丰度的糖，因此还需要用糖谱法做一个补充分析。2.1.2 糖谱分析糖谱分析需要将糖从蛋白上解离下来。最直接有效的方法就是采用PNGase F酶解N糖的方法。PNGase F催化GlcNAc和Asn残基分开，该法基本上可以分离大多数的N-糖蛋白，但是不能分开连在GlcNAc的还原末端α1-3位含有岩藻糖的残基，这种情况下就要选择PNGase A，这种构型通常会发上在昆虫细胞和植物细胞表达的产物上。某些情况下，在采用PNGase F/A酶解之前，可以先用蛋白水解消化以提升后续酶解效率（如下图）。酶解之后采用LC或是CE进行糖分离。二者也可偶联到相应的检测器（荧光/MS/MALDI-TOF）上进行分析。MALID-TOF也可以用来进行糖谱分析，这种情况下不需要事先进行糖分离。糖谱在面对同分异构体的检测时具有很大的挑战性。在这种情况下可以先使用外切糖苷酶将糖酶解然后再分析，这样可以分析单糖、连接方式和异构体。糖苷可以采用LC-Fluorescence，LC-ESI-MS or MALDI-MS 进行分析。采用不同的特异性外切糖苷酶逐步消化糖链，然后使用LC-Fluorescence、LC-ESI-MS 或者是MALDI-MS检测。采用外切糖苷酶消化的方法的一个限制就是需要分析人员具有较高的专业知识。常见的糖型分子式和Mass信息见下表。2.1.3 N-糖的异质性分析分析N-糖的异质性时需要先将完整性糖蛋白消化分解成糖肽，然后采用LC-HR-MS/MS分析。目前已经证明使用CID串联MS分析糖肽在表征N-糖微观(Microheterogeneity)异质性上效果很好，但是分析数据较难，不但需要很强的专业知识而且还很耗时。替代CID的一种方式是ETD串联MS，它可以裂解糖肽的肽骨架，同时即可以分析氨基酸序列又可以明确其糖基化位点。如采用LC-ETD-QTOF-MS成功用于表征trastuzumab 和 erythropoietin。此外，采用18O标记的糖基化位点鉴定技术，对于宏观异质性(macroheterogeneity)分析也有一定的效果。2.1.4 单糖的分析单糖分析是最简单的一种糖表征，可以确定糖蛋白中单糖的类型和相对百分比。常用的单糖的制备流程是：酸性条件下水解2-4h(80-100 ℃)，然后采用AEC偶联PAD或是MS。PAD主要用于分析非酸性糖，并且具有高敏感性和良好的基线分离。单糖也可以用CE进行分离。分析单糖的另一个优点就是可以研究其连接方式。实际上，在多糖完全甲基化后，使用electron-impact-GC-MSMS分析，可以获得特异性的单糖。这种方法是基于已知特异性（带有不同乙酰基标签）单糖的保留时间。这些方法也可以提供较多的连接信息。2.2多糖分析技术2.2.1 糖分离技术多糖和糖肽在检测之前通常先用LC和CE进行分离。LC的方法时基于被分析物在流动相和固定相中的分布，而CE的方法则是基于被分析物在电场中的移动速率，和电荷情况，分子大小及分子结构相关。两种方法具有可比性，均具有较高的精度和准确性。用于分离糖的液相方法较多。HILIC相对是比较受欢迎的一种，因为与RP-LC相比，其溶质扩散系数更高，高保留、分辨率、敏感性和良好峰型。下图（图4）显示了HILIC分离多糖的色谱图。缺点是该方法使用的流动相是高浓度乙腈，对环境有害。弱阴离子交换色谱(Weak Anion Exchange, WAX)可用于带电荷的多糖异构体分离，如具有不同数量的唾液酸异构体残基，硫酸化和磷酸化的多糖等。Nano-LC系统用于小体积样品的糖分离。另外还有芯片分析技术、芯片结合Nano-LC分析等。不同方法的对比见下表。2.2.2 多糖检测技术由于多糖在UV条件下吸收很弱。因此多糖的检测通常用质谱或是衍生后用荧光检测器进行检测。2.2.2.1衍生/标记方式为增加检测的灵敏度，有几种结构性修饰方式：完全甲基化、唾液酸修饰、自由还原端的还原或还原端增加荧光标记（2-AA、2-AB、苯胺或是APTS、同位素）等。标记方式的选择依赖于多糖分析平台的选择，并且标记对多糖的分离也很重要。比如完全甲基化可以增加多糖的疏水作用进而可以采用RP-LC分离，然其疏水作用的增强也可能导致不能完全有效分离。采用2-AB标记消除了负电荷进而可以采用HILIC检测。APTS标记带有强负电荷而选用CE分离。近来针对N-糖推出了一种新的标记方式。采用一个叔胺—NHS氨基甲酸酯与PNGase F结合快速标记后进行LC-FLR-MS分析。该方法优点是标记快，可用于日常的批间产品分析。缺点是它会与释放的多糖的末端氨基反应，该反应不稳定，因此该过程需要快速操作。此外还存在不能有效的标记或是酶解反应不充分（孵育时间短）的缺点。因此这种方法不太适合用于分析新的生物制品。采用LC方式分离时预先对N-糖末端还原是非常重要的。如果不还原，闭环和开环均存在，在分析时同一个N-糖会有两个色谱峰（见下图）。末端GLcNAc还原成其相应的醇会避免这种现象的产生，但是也会阻止还原末端与光学/荧光检测试剂的衍生反应。荧光检测器和MS结合不但可以检测到单的荧光图谱而且可以收集每个色谱峰的MS信息。2.2.2.2 荧光检测对于糖分析来说，荧光检测的灵敏度高于MS，但MS可以进行多糖的结构性分析。荧光检测器通常需要其他实验辅助，例如预先将使用外源糖苷酶释放糖链，而且需要借助数据库才能确定结构信息等。目前采用LC偶联荧光检测器分析2-AA或是2-AB标记的N-糖已经成为一种标准的技术。与MS相比，采用荧光检测器方法的一个缺点就是需要对糖进行标记，因此需要耗时准备样品，而且标记时荧光试剂过量，标记完后还需去除多余的荧光试剂。通常采用SEC或是SPE去除，但是这个去除标记的过程耗时且会损失样品。2.2.2.3 MS检测最近有不少综述介绍使用MS分析糖，如：MALDI-MS, direct ESI-MS/(MS), LC-ESI-MS, CE-MS, and IM (ionmobility)-MS等（V. Dotz, et al.,TrAC Trends Anal. Chem. 73 (2015) 1e9），内容主要就分离原理等进行介绍，本文就不再赘述。本文主要着眼于怎么选择或是使用MS，如分析糖之前应该明确：●  是用正电荷方式还是用负电荷方式●  一个MS还是需要串联MS●  是否需要高分辨率MS●  数据收集方式●  用哪种数据分析工具下图显示了FA2, FA2G1, 和 FA2G2S1的MS/MS图谱：数据收集时采用正电荷方式或是负电荷方式是非常重要的。正离子模式比较敏感，但是负离子模式可以提供更多的信息，如盐藻糖的位点等。但是对于中性N-糖很难采用负离子方式。目前N-糖的完全甲基化方法结和RP-LC-MS可以解决这中性N-糖的分析和唾液酸化的N-糖分析。与蛋白相比，N-糖比较稳定。目前采用LC-MS的方法分析N-糖即使在强降解条件下糖的稳定性仍然很好。但是在使用MS分析N-糖时糖样可能会发生分解或是重排，特别是在末端含有唾液酸或是岩藻糖的糖，在使用CID MS/MS检测时非常不稳定。目前有几种衍生方式以提升上述情况下糖的稳定性。其中最有效和常用的就是完全甲基化方法，这种方法可以在MS/MS的条件下避免糖的重排或是末端唾液酸/岩藻糖的丢失。2.2.2.4 异构形式和连接方式的分析有些多糖具有复杂的异构体形式。要区分这些异构体就需要详细的结构表征。通常是先用外切糖苷酶消化，然后采用LC-MS/MS或是LC偶联荧光检测器进行。近来发现离子淌度MS（IM-MS）用于分析糖同分异构体效果较好。2.3分析中的生物信息学工具由于糖组学还处于初始阶段，生物信息学工具在糖组学数据处理中的应用还有很大的提升空间。目前糖数据分析需要具备较高糖生物学知识的专业人员及大量的手动输入。先进的糖基化表征方法体现在新的数据库和生物信息工具方面。数据库可为分析人员分析糖基化表征时提供帮助。目前已经有几个含有N-糖和O-糖结构的数据库，如Carbbank、EUROCarbDB, GLYCOSCIENCES.de, KEGG，CFG's Glycan Structures Database和GlycoBase Database, etc. 但是目前还缺少一种可以使数据处理更为简单的软件。3展望随着治疗性糖蛋白市场的指数增长，糖蛋白的理化分析也越来越重要，相应的糖基化表征也会日益重要。这种背景下，就需要更为有效的、快速的分析方法和好的统计学方法。近些年在多糖和糖肽分析、衍生、分离和检测等领域已经有了很大的进展，而且仍然在快速发展。糖基化分析的流程从1周已经缩短至几个小时。但是目前还有一些问题存在：1. 一些方法的敏感性仍需要进一步提升。2. 数据处理仍需要进一步提升，以简化数据分析和提高数据分析速度。3. 对于糖基化表征的指导性法规尚不完善。参考文献：A. Planinc et al. Analytica Chimica Acta 921 (2016) 近期直播推荐识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

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DOI:10.1038/s44161-023-00305-y 相比之下，给小鼠喂食含有高水平饱和脂肪酸的饮食或能降低其机体中的血小板计数，研究者Machlus说道，我们真的很惊讶这种影响会有这么深远，目前我们的实验室重点研究了血小板和其前体细胞—巨核细胞（megakaryocytes），以及能促使机体增加血小板产生的方法。同样有意思的是饮食效应的明显原因。让研究人员联想到饮食这个想法的是，巨核细胞在其形成血小板时，其会在膜上制造出常常的延伸，我们认为，这种膜一定存在一种不寻常的组分才能使其如此具有流动性。 此前并没有科学家研究过巨核细胞的膜，也许因为巨核细胞存在于骨髓中难以获得，于是这项研究中，研究者Machlus等人决定利用脂质组学技术来全面评估细胞膜中的脂质含量，而这也是研究人员首次进行这样的研究。Machlus说道，我们发现，PUFAs会在巨核细胞中富集，尤其是在其开始制造血小板之前，我们认为，其能为膜的移动和重塑提供必要的流动特性。在培养过程中，细胞膜中含有大量PUFAs的巨核细胞会产生更多的血小板，当细胞以饱和脂肪作为脂质来源时，血小板产量就会下降，当研究人员添加特殊的化合物来抑制从血液中摄取PUFAs时也会发生同样的事情。 【2】Nat Commun：科学家揭示细胞中染色体缩短的分子机制 并识别出新型潜在的癌症药物靶点 doi：10.1038/s41467-023-38029-z 通过端粒的选择性延长（ALT，alternative lengthening of telomeres）而进行的不依赖端粒酶的癌症增殖往往依赖于两个不同的、且在很大程度上未表现出的断裂诱导（BIR，break-induced-replication）的复制过程，而癌细胞是如何启动并调节这些终端的修复机制，目前研究人员尚不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Pathway choice in the alternative telomere lengthening in neoplasia is dictated by replication fork processing mediated by EXD2's nuclease activity”的研究报告中，来自英国癌症研究院等机构的科学家们通过研究深入揭示了一种能支持侵袭性难以治疗的癌症生存的重要生物学机制，同时在研究过程中还发现了关于细胞如何分裂和生长的关键信息。 这项研究中，研究人员识别出了名为EXD2核酸酶的蛋白质在细胞中所扮演的新角色，更重要的是，揭示了其在ALT通路中的重要作用；同时研究人员还提供了新型的靶点，其或能为科学家们设计新型癌症药物来治疗目前可用疗法非常有限的癌症患者提供新的思路和希望。ALT，即端粒的选择性延长，端粒在细胞中有着不可思议的重要功能，其在正常的细胞分裂过程中就好像一个保护帽一样，但随着细胞每分裂一次，其就会缩短，而且随着时间的推移，还会促使细胞不可避免地死亡。 这也就意味着，为了生存和增殖，癌细胞就必须破坏端粒缩短的自然过程，并维持端粒的长度；其能通过两种不同的机制来实现这一目标，即要么通过端粒酶的激活，要么通过ALT过程，端粒酶是一种能促进端粒延长的特殊酶类。ALT通路已知能支持10%-15%的癌症生存，而关于ALT是如何发挥作用的，研究人员知之甚少，但其是这些癌症中的基本途径之一。 【3】Science：发现摄入几丁质会激活哺乳动物的免疫系统、降低体内脂肪含量和抵抗肥胖 doi：10.1126/science.add5649 谁能忘记“幸存者（Survivor）”节目的参赛者为了赢得一百万美元奖金而被迫吃下脆皮昆虫和其他难吃食物的令人反胃的时刻？在大胆的烹饪挑战中，该电视节目的参赛者们在观众不适感的观看下展现了美食勇气。消化嘎嘣脆的小动物，首先会听到它坚硬的保护层---外骨骼（exoskeleton）---的碾磨声。近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“A type 2 immune circuit in the stomach controls mammalian adaptation to dietary chitin”的研究报告中，来自美国华盛顿大学圣路易斯医学院的研究人员在小鼠中发现虽然听起来很难吃，但是这种坚硬的外骨骼可能对它们的代谢有好处。 这些作者在小鼠身上发现消化甲壳素（chitin，昆虫外骨骼以及蘑菇和甲壳类动物外壳中的一种丰富的膳食纤维）会调动免疫系统。活跃的免疫反应与体重增加较少、体脂减少和抵抗肥胖有关。Van Dyken说，“肥胖是一种流行病。我们吃进体内的食物对我们的生理机能和我们代谢食物的方式有着深远的影响。我们正在根据所了解到的有关免疫系统如何受饮食影响的知识，研究抵制肥胖的方法。” 众所周知，免疫系统可以保护人体免受各种威胁，包括细菌、病毒、过敏原甚至癌症。在这项新的研究中，这些作者发现免疫系统的一个特殊分支---先天免疫系统---也参与了甲壳素（chitin，也译为甲壳质，几丁质）的消化。摄入甲壳素后胃部扩张会激活一种先天性免疫反应，引发胃细胞加速产生能分解甲壳素的酶，即甲壳素酶（chitinase，也译为几丁质酶）。值得注意的是，甲壳素不溶于水，无法溶解在液体中，因此需要酶和苛刻的酸性条件才能消化。研究人员在缺乏肠道细菌的无菌小鼠身上进行了实验。他的研究结果表明，几丁质能在没有细菌的情况下激活免疫反应。 【4】Sci Immunol：科学家设计出一种能消除癌细胞躲避宿主机体免疫系统攻击能力的新方法 doi：10.1126/sciimmunol.add4817 毫无疑问，肿瘤细胞是臭名昭著的免疫伪装大师，在很多方面，其都是现实生活中隐藏在哈利波特故事中虚构的隐形斗篷下的样子，近日，一篇发表在国际杂志Science Immunology上题为“Restoring tumor immunogenicity with dendritic cell reprogramming”的研究报告中，来自瑞典隆德大学等机构的科学家们通过研究发现，癌细胞或许会被迫失去其隐形特性，并揭示其存在，这些因素或能帮助增强抗癌治疗潜力并确保机体中肿瘤细胞的死亡。 图片来源：https://www-science-org.libproxy1.nus.edu.sg/doi/10.1126/sciimmunol.add4817 这项研究中，研究人员通过对人类和动物细胞系进行了一系列实验研究，虽然尚处于实验室阶段，但研究人员旨在迫使癌细胞揭示其抗原（细胞表面的生物标志物），一旦癌细胞表面的抗原被揭示，积极性的免疫力量就会定位并摧毁癌症。癌细胞能下调其抗原呈递分子从而维持其不可见性，即避免被免疫细胞所检测到，此前研究中，研究人员重点揭示了如何帮助免疫系统更好地识别肿瘤细胞，这项最新的研究表明，或许还有另一种方法来帮助免疫系统克服癌细胞的逃逸，即靶向作用癌细胞本身。 研究者Olga Zimmermannova教授说道，减少抗原呈递或能促进癌细胞躲避宿主机体免疫系统的能力，随后研究人员在实验室中对癌细胞进行了重编程，这一改变或能将细胞转化为肿瘤衍生的抗原呈递细胞（APCs），一旦发生转化，这些细胞就会被免疫系统所发现。于是研究人员利用1型常规树突状细胞的最小基因调节网络来将癌细胞重编程为专业的抗原呈递细胞（肿瘤的APCs），相关研究或为开发新型免疫疗法从而允许将癌细胞重编程为抗原呈递细胞奠定了一定的基础。 【5】Cell：我国科学家领衔发现从一名患者体内分离出的新型禽流感病毒H3N8可通过飞沫在动物间传播 doi：10.1016/j.cell.2023.08.011 近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Airborne transmission of human-isolated avian H3N8 influenza virus between ferrets”的研究报告中，来自中国农业大学等机构的研究人员发现在中国家禽养殖场流行的一种禽流感病毒亚型正在发生变异，这可能会增加这种病毒传染给人类的风险。这一发现令人担忧潜在的流行病或大流行正在酝酿之中，因此有必要开展协同研究，密切监测家禽和人类体内的此类病毒。 这些作者报告了从一名人类患者身上分离出的禽流感病毒亚型H3N8的特征。通过研究以实验室小鼠和雪貂作为人类感染的模型，他们发现H3N8经历了几种适应性变化，导致严重的动物感染，并使得它可通过空气在动物间传播。 在人类中，H3N8感染可导致急性呼吸窘迫综合征，甚至致命。这种病毒在鸡群中广泛存在，但此前人们对它如何从动物传染给人类的特征知之甚少。这些作者证实从一名重症肺炎患者身上分离出的禽流感病毒 H3N8能在人类支气管细胞和肺上皮细胞中高效复制，对实验室哺乳动物宿主的影响极为有害，而且可以通过呼吸飞沫传播。 【6】Science：通过构建人类卵黄囊细胞图谱揭示卵黄囊具有多种器官功能 doi：10.1126/science.add7564 近日，一篇发表在国际杂志Science上题为“Yolk sac cell atlas reveals multiorgan functions during human early development”的研究报告中，来自英国惠康桑格研究所等研究机构的研究人员构建人类早期发育期间的卵黄囊细胞图谱，发现卵黄囊具有多种器官功能---它像肝脏一样排出毒素和制造凝血因子，此外还能产生一种刺激红细胞生成的通常由成人肾脏产生的关键激素----促红细胞生成素（erythropoietin）。它还能提供骨髓在早期发育期间形成之前的功能。他们还首次揭示了血细胞和免疫细胞如何在卵黄囊中产生。 人类卵黄囊具有多种器官功能。 图片来源：Science, 2023, doi:10.1126/science.add7564。 卵黄囊与胚胎外部相连，在怀孕的前几周在子宫内发育。它对为发育中的胚胎提供营养和代谢支持至关重要。这项研究是国际人类细胞图谱（Human Cell Atlas， HCA）计划的一部分，该计划正在绘制人一生中的每一种细胞类型，以改变我们对健康和疾病的认识。这些作者分析了10个卵黄囊样本，并整合了外部数据集，以便能够观察受孕4到8周后的169000多个细胞。通过使用最先进的单细胞测序技术和人类卵黄囊全器官成像技术，他们获得了免疫系统发育初期的图谱。他们完成了对妊娠期免疫系统在发育中身体的三个部位--卵黄囊、肝脏和骨髓---形成的分析。 许多儿童疾病，如白血病，都起源于免疫系统的早期发育。然而，我们对早期免疫系统发育的了解大多来自动物实验，其中大部分是小鼠实验。获取样本的困难阻碍了过去的发育研究，限制了我们对产前免疫系统的了解。这项新的研究还揭示了一个重大发现---一种在发育早期就能加快巨噬细胞产生的新方法。这些作者绘制了第一批造血干细胞如何从卵黄囊血管内膜中产生的图谱。这些造血干细胞在卵黄囊中一波一波地产生不同类型的血细胞和免疫细胞，并以完全不同于成年后的方式制造称为巨噬细胞的特化免疫细胞。 【7】Nat Cardiovasc Res：机体脂质代谢的紊乱或会影响血小板的产生 doi：10.1038/s44161-023-00325-8 在巨核细胞生成（megakaryopoiesis）过程中，巨核细胞（MKs，megakaryocytes）会经历细胞形态上的变化，以及膜组成和脂质信号的强烈改变。如今科学家们深入理解了巨核细胞分化和血小板产生背后的机制，血小板产生对于维持健康的血凝并预防机体过度失血非常重要。近日，一篇发表在国际杂志Nature Cardiovascular Research上题为“Critical shifts in lipid metabolism promote megakaryocyte differentiation and proplatelet formation”的研究报告中，来自维也纳大学等机构的科学家们通过研究揭示了脂质（细胞膜的组成部分）在这些关键的血液组分的形成过程中所扮演的关键角色。 血小板（blood platelets）是血液中微笑的圆盘状细胞，其在伤口愈合和预防过度出血方面扮演着关键作用，这些血小板产生的过程称之为血管形成（thrombopoiesis），其始于被称之为巨核细胞的特殊细胞的分化，这些巨核细胞往往会经历一系列转化，最终产生成千上万个血小板。研究者Robert Ahrends说到，令人惊讶的是，尽管巨核细胞在临床上非常重要，但却并没有定量的脂质目录，也没有巨核细胞的脂质代谢图谱。 迄今为止，对巨核细胞分化和血小板产生的研究主要集中在与鞘脂类代谢相关的酶上，但直到现在，所涉及的脂质种类的确切性质、其代谢酶类以及对这一过程的影响，研究人员在很大程度上并不清楚；为此，这项研究中，研究人员利用了先进的基于质谱的多组学技术，分析调查了巨核细胞在成熟和形成血小板的过程中脂质组的调节机制。 【8】JCI：脂肪组织中的一种特殊信号通路或能作为遏制人类肥胖和糖尿病的新方法 doi：10.1172/JCI160617 近日，一篇发表在国际杂志Journal of Clinical Investigation上题为“Gβγ-SNAP25 exocytotic brake removal enhances insulin action， promotes adipocyte browning， and protects against diet-induced obesity”的研究报告中，来自范德堡大学医学中心等机构的科学家们通过发现了一种潜在的新方法，其或能帮助遏制包括肥胖和糖尿病在内的人类多种代谢性疾病在全球范围内迅速上升的流行率。 文章中，研究人员重点研究了脂肪组织中的一种特殊的信号通路，其对于机体代谢的控制非常重要，如果调整合适的话，或许就能增强机体胰岛素的作用并阻断高脂肪饮食对肥胖的诱导效应。这篇文章的作者Heidi Hamm和Sheila Collins博士因对G蛋白和G蛋白偶联受体（GPCRs）的研究而全球知名。G蛋白由Gα和Gβγ两个亚单位组成，其是细胞内的分子开关，能负责翻译并传递GPCR信号，GPCR几乎存在于每一个细胞的细胞膜中，其是自然界中最常见的信号通路，目前市面上有三分之二的药物都能靶向作用GPCR。 此前研究人员揭示了抑制性G蛋白的Gβγ亚单位是如何阻断细胞内含有神经递质的囊泡与细胞膜的融合，并将其内容物溢出到神经细胞之间的细胞外空间（突触）中的；Gβγ能通过结合SNAP25来抑制这一过程（胞外分泌，exocytosis），而SNAP25则是SNARE复合体（是一种囊泡融合的关键调节子）中的三种蛋白中的一种。研究者发现，当SNAP25被改变时就无法再与Gβγ相结合了，随后囊泡融合的制动器就会被释放。 【9】Nat Materials：预防组织对僵硬程度的反应或是减缓乳腺肿瘤进展的关键 doi：10.1038/s41563-023-01657-3 细胞能将机械改变转化为生物反应，这一过程称之为机械传导（mechanotransduction），其在诸如乳腺癌等实体瘤的进展过程中扮演着重要角色。众所周知，癌症进展中常见的机械改变主要涉及组织硬化（tissue hardening），这种硬度正是在自我检查或乳腺触诊检测潜在肿瘤时所检测到的，乳腺组织的僵硬会诱发一系列连锁反应，包括在细胞内引起张力并扭曲细胞核，最终，这种核变形会激活负责控制细胞增殖的基因进行表达，这些基因与肿瘤生长密切相关。 近日，一篇发表在国际杂志Nature Materials上题为“The laminin–keratin link shields the nucleus from mechanical deformation and signalling”的研究报告中，来自巴塞罗那大学等机构的科学家们通过研究揭示了一种对于减缓乳腺肿瘤进展非常重要的特殊细胞机制，文章中，研究者发现，层粘连蛋白（laminin）能阻碍细胞的机械传导过程，从而保护细胞核免于变形，层粘连蛋白是一种能为健康乳腺组织提供结构和支持的特殊蛋白质。 预防组织对僵硬程度的反应或是减缓乳腺肿瘤进展的关键。 图片来源：Nature Materials (2023). DOI:10.1038/s41563-023-01657-3 研究者Zanetta Kechagia解释道，我们的研究表明，层粘连蛋白的存在能减轻组织僵硬所产生的影响，从而有效保护细胞免受肿瘤生长；同时我们还在体外展示了这种机制，但考虑到在乳腺癌患者样本中所观察到的结果，我们相信其在体内应用的潜力。通过这种机制，研究人员就有望阻断肿瘤细胞的入侵，有望进一步开发更为灵敏的诊断工具甚至是乳腺癌的新型疗法，然而，后期他们还需要进一步研究来探索这些可能性。 【10】Nat Neurosci：科学家识别出参与机体多发性硬化症病变的关键调节子 doi：10.1038/s41593-023-01432-2 多发性硬化症（MS）往往涉及自体反应性T细胞向机体中枢神经系统系统的浸润，但目前研究人员并不是完全理解能调节这一过程的信号通路。近日，一篇发表在国际杂志Nature Neuroscience上题为“A genome-wide in vivo CRISPR screen identifies essential regulators of T cell migration to the CNS in a multiple sclerosis model”的研究报告中，来自慕尼黑大学等机构的科学家们通过研究利用CRISPR筛选，首次揭示了T细胞浸润到多发性硬化症患者机体中枢神经系统的全面分子特征。 多发性硬化症是年轻人群中最常见的中枢神经系统致残性疾病，当活化的自体反应性T细胞浸润到机体的中枢神经系统并诱发级联组织损伤时，这种疾病就会开始发生；这种T细胞浸润的重要性从啮齿类动物模型和人类的研究中就已经得到了很好地证明了。研究者Martin Kerschensteiner说道，尽管有了这些知识，但我们仍然并不清楚调节自体反应性T细胞向中枢神经系统迁移背后的基本分子。 这项研究中，研究人员利用全基因组分析识别出了5种必要的抑制子和18种必要的促进子，其对于T细胞向中枢神经系统的迁移至关重要。随后研究人员利用了一种基因编辑方法进行研究，其此前并未用于对多发性硬化症模型进行研究；CRISPR技术能提高在体内疾病模型中进行全面和公正的功能缺失筛查的可能性，在此之前，全基因组CRISPR筛选已经大量用于调查与癌症发病机制的相关研究，但尚未与多发性硬化症相关。Kawakami博士说道，我们利用啮齿类多发性硬化症动物模型，并将公正的全基因组CRISPR筛选与体内功能验证实验研究、多光子显微镜和体外机制实验相结合，从而提供了多发性硬化症发病机制中核心步骤的明确分子特征，即自体反应性T细胞向机体中枢神经系统的浸润。（生物谷Bioon.com） 更多精彩阅读： 生物谷推荐： 8月必看的重磅级研究Top10！