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纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯
《美国国家科学院院刊》( PNAS)在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算,系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础,及其在纤维化发展蔓延过程中的作用,为细胞间力学信号介导的成纤维细胞(FB)-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据,并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”(Paratensile signaling)。组织器官在受到损伤之后,会发生损伤修复,诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施,慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化,诱发器官衰竭。有研究表明,在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关,包括此次新冠肺炎,会伴有肺部纤维化,重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭,肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因,在组织器官受到损伤或病毒感染之后,组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”(paracrine factors),例如TGF-b,PDGF等诱导,激活分化成为肌成纤维细胞MF,并分泌大量的细胞因子及细胞外基质,造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化,进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号,部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变,也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性,比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年,杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现,在肝脏纤维化早期,肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞,导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止,纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守,以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程,一、力学信号的产生;二、力学信号在细胞外基质传递;三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上,通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果,显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为,团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台,利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织(肝脏、心脏和皮肤)的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式,即旁张力信号作用机制的三个过程:力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应;研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应,并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象,团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法(Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL),利用该数学模型可重现体外实验结果,包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活,同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上,进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统,分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展( fibrotic foci expansion)模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型,并结合数学仿真,发现在纤维化组织和正常组织交界面(border zone)存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯,导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束,能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样,阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延,证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用(图2)。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外(A)和数学模拟(B)仿生模型中,在未干预的情况下,纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号,纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中(C),在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延,但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑,纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据,“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充(见视频),为纤维化病理研究提供了新视角,为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者,杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君,在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0
清华大学 2021-04-11
基于聚类强化学习的城市道路交叉口交通信号优化方法
一种基于聚类强化学习的城市道路交叉口交通信号优化方法,该方法涉及智能优化技术领域,可以提高单位时间内通过道路交叉口的车辆数。道路交叉口是道路网的重要组成部分,也是路段交通流的瓶颈。研究显示,城市平面交叉口的通行能力只相当于路段上的40%-50%。平面交叉口所消耗的时间约占全程时间的31%,而车辆行驶延误时间中有80%-90%由平面交叉口延误造成。提高城市平面道路交叉口的通行能力,可以减少车辆延误,节约人们的出行时间,增强人们的出行安全,并能够减轻环境污染。  本发明能够根据交叉口的 交通状态自动选择合适的相位动作,以适应交叉口交通状况的变化,能够提高单位时间内通  过交叉口的车辆数,减少车辆延误。与其他聚类强化学习方法的不同之处在于,本发明在学 习过程中,能够根据回报值的标准差动态地增加或减少质心数,能在保证强化学习收敛的前  提下尽可能地减少质心数,从而尽可能减少Q值函数存储空间、提高收敛速度,使交通信号控制策略更快地适应当前交通流情况,从而尽可能减少交通延误。
青岛大学 2021-04-13
3-双酰肼二苯脲衍生物及其制备方法和应用
本发明涉及一种具有结构的3-双酰肼二苯脲衍生物,其中R基团选自苯基衍生物。本发明公开了这些化合物的结构以及对农业害虫的防治效果,同时公开了这些化合物作为杀虫剂的应用。
青岛农业大学 2021-04-11
一种近红外反应型双光子荧光探针及其制备方法和应用
本发明提供一种近红外反应型双光子荧光探针,该近红外反应型双光子荧光探针为一种由1,3,3?三甲基?2?亚甲基吲哚啉?罗丹明酰肼与4?吗啉基?1,8?萘酰亚胺?苯基异硫氰酸酯反应制得的荧光分子。本发明还提供该近红外反应型双光子荧光探针的制备方法和应用。本发明的近红外反应型双光子荧光探针,发射近红外波段红色荧光,通过汞离子诱导的酰胺基硫脲脱硫?环化反应及1,3,3?三甲基?2?亚甲基吲哚啉?罗丹明内酰胺的开环反应等多步串联反应可灵敏调控其在近红外波段的荧光性能,灵敏度高、选择性强、生物相容性好,在近红外双光子荧光成像、双光子荧光传感器、生物荧光分析、荧光标记、环境监测等领域具有广泛应用。
东南大学 2021-04-11
双单稳态组合的可实现短时闭合的永磁操动机构及方法
本发明公开了一种双单稳态组合的可实现短时闭合的永磁操动机构及方法,包括非导磁外壳(18),设置在该非导磁外壳(18)内部的单稳态永磁机构(19)、非导磁材料垫块(9)、附属机构(20),以及贯穿于非导磁外壳(18)并与其滑动连接的导杆(1),以及包裹在导杆(1)之外并与其滑动连接、与非导磁外壳刚性连接的弹簧支撑柱(17)。本发明增加附属机构(20),并提供合闸、分闸、短时闭合三种命令模式。合闸、分闸操作采用传统方式,短时闭合操作采用新型方式,并设有附属机构(20)辅助此操作,大大缩短了合闸保持时间,又缩短了机构分闸动作时间,最终实现短时闭合的效果。
东南大学 2021-04-11
大学生双创项目成果——“心”虎相传土家族系列中药布偶
“心虎相传”系列布偶是重庆市2022年大中专学生志愿者暑期文化科技卫生“三下乡”社会实践活动、第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛重庆市银奖项目成果。该成果参加北京非物质文化遗产馆现场展示,受到文化和旅游部党组成员、副部长饶权和国家乡村振兴局党组成员、副局长夏更生的关注,现场视频在央视新闻联播播出。
重庆工商职业学院 2023-03-31
一种基于GNSS/INS深组合导航的双速率卡尔曼滤波方法
本发明公开了一种基于GNSS/INS深组合导航的双速率卡尔曼滤波方法,包括以下步骤:1根据载体的初始位置、速率和姿态信息构建状态方程,初始化卡尔曼滤波的参数;2进行M步步长的状态预测更新,得到先验状态量的预测值3对先验状态量进行修正,得到后验状态量的预测值4对状态量的误差和系统误差协方差矩阵进行自适应更新,并用后验状态量预测值对惯性导航结果进行补偿,得到载体位置、速度与姿态信息;5补偿完成后更新该方法可以在GNSS/INS深组合导航的数据融合算法过程中,降低因GNSS卫星数据更新频率低或卫星数据失锁导致的截断误差;同时解决因INS数据与GNSS数据不同步导致的导航定位误差。
东南大学 2021-04-11
上海治臻新能源装备有限公司燃料电池金属双极板
质子交换膜燃料电池因其清洁、高效、能源可再生,在新能源汽车、固定电站、通讯基站、便携式备用电源、调峰发电等领域有着广阔的应用前景。但目前以石墨为主流极板材质的高昂制造成本严重阻碍了燃料电池的快速推广和商业化应用。技术团队历经十年的科技攻关,开发出基于不锈钢薄板精密冲压成形工艺、全局激光焊接路径优化的双极板连接工艺、三维误差特征表达的双极板性能测试系统、及不锈钢双极板防腐工艺的世界领先的燃料电池双极板制造创新工艺与方法,能够降低极板制造成本75%、减轻极板重量65%,其多款双极板产品已在上汽集团、大连新源动力、南通百应能源等公司应用万余片,极大提升了燃料电池的产品性能。金属双极板是燃料电池电堆的核心部件,其高效批量化制造成为燃料电池汽车的关键技术之一,是本项目的主要产品.双极板是燃料电池核心部件,具有较高技术壁垒,国外丰田、本田、奔驰、福特都采用金属双极板燃料电池技术路线,国内多家厂商也开始采用金属双极板燃料电池进行试生产,该技术路线有很大潜力。点击上方按钮联系科转云平台进行沟通对接!
上海交通大学 2021-04-10
内燃发动机车辆用电机辅助双离合换挡系统及其控制方法
本发明公开了一种内燃发动机车辆用电机辅助双离合换挡系统,包括依次连接的内燃发动机、与内燃发动机同速旋转的电机、双离合器、双输入轴、变速箱、输出轴和轮轴,以及油门开度传感器、发动机转速传感器、输出轴转速传感器、挡位位置传感器、选换挡执行器和控制单元;所述控制单元分别与油门开度传感器、发动机转速传感器、输出轴转速传感器、挡位位置传感器、选换挡执行器、电机和双离合器相电连接,电机通过电驱动器与储能装置相电连接,该电机具有电动机模式和发动机模式。本发明在换挡过程中通过电机调节待接合离合器主动盘的转速使其与从动盘的转速同步,使换挡过程平滑、减小换挡冲击和摩擦损耗,提高换挡舒适性,延长离合器的使用寿命。
东南大学 2021-04-11
关于2022年区域双创示范基地督查激励推荐名单的公示
发展改革委推荐的区域双创示范基地进行了评审,遴选了拟督查激励的20家区域双创示范基地
高技术司 2023-01-13
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