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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
一种基于电压信号复合前馈的构网型VSG输出功率解耦方法
本发明公开了一种基于电压信号复合前馈的构网型VSG输出功率解耦方法,涉及电力电子控制技术领域,对构网型VSG功率同步控制的变流器输出电压信号复合前馈实现构网型变流器并网系统及实现变流器输出功率解耦的方法。包括构网型VSG功率控制模块、电网参数检测单元、线路阻抗观测器、虚拟阻抗压降前馈环路以及电压信号二次前馈环路。本发明的复合前馈控制策略结合虚拟阻抗和电压幅值与功角补偿,显著减弱了有功与无功功率的耦合作用,实现了高效解耦,适用于复杂电网环境。
南京工程学院 2021-01-12
2-羟丙基-β-环化糊精在制备治疗 X-连锁肾上腺脑白质退化症的药物中的应用
本发明公开了一种 2-羟丙基-β-环化糊精(HPCD)在制备治疗 X-连锁肾上腺脑白质退化症(X-ALD)的药物中的应用,属于生物医药领域。本发明通过对野生型和 X-ALD 模型小鼠(ABCD1 基因敲除小鼠)注射 2-羟丙基-β-环化糊精,对注射 HPCD 小鼠的细胞进行细胞、肾上腺和小脑组织切片进行 Filipin 染色,测量其血浆总胆固醇、极长链脂肪酸、
武汉大学 2021-04-14
直叶片变量泵定子内表面摩擦磨损检测装置
本实用新型公开了直叶片变量泵定子内表面摩擦磨损检测装置.目前没有模拟单作用变量叶片泵在正常工况下摩擦磨损的测试仪.本实用新型的直叶片与叶片导槽的底部槽道构成滑动副;直叶片的底面与定子内曲线轮廓模拟凸轮构成凸轮副;加载环底面与直叶片顶面之间设有弹簧;加载装置驱动加载环;压力传感器检测直叶片和弹簧之间的压力;速度传感器检测定子内曲线轮廓模拟凸轮转速;检测腔腔体经开关阀和检测通道连接消光式粒度仪和消光式颗粒计数器;消光式粒度仪检测液压油中金属颗粒的平均粒度,消光式颗粒计数器检测液压油中金属颗粒数目.本实用新型可靠模拟直叶片变量泵工作环境,并测量磨损量.
杭州电子科技大学 2021-05-06
互联网文本内容主题概念漂移检测系统
成果描述:互联网文本内容主题 概念漂移检测系统, 通过分析数据集中的 所有文档数据的潜在 语义关系,提取出它 们之间的潜在语义主 题标示,通过评估参 数的方法,将生成的 主题时序关系用数据 的形式表示出来,并 以此为依据主动发现 待预测数据集中主题 的转变与转化现象, 并提供给用户这一主 题转移过程。市场前景分析:点。基于这些特点, 流数据的处理和分析 面临巨大的挑战,是 当前数据挖掘领域研 究的热点。 分类是数据挖掘领域 的重要课题,当前流 数据分类问题面临的 主要挑战之一就是概 念漂移问题,即数据 中学习的概念(从属 性到类别的映射)是 随时变化的。 通过对互联网中文本 内容的主题概念漂移 进行检测,对于正确 分类互联网文本等方 面具有重要的意义。与同类成果相比的优势分析:能够将生成的主题时 序关系用数据的形式 表示出来,方便用户 查看; 可以动态调整评估参 数,以实现对不同数 据集的自适应性分析; 可以将评估参数值与 发生概念漂移的主题 中心相关联,主动探 测出主题发生变化的 过程。
电子科技大学 2021-04-10
新型冠状病毒精准核酸检测试剂盒
2020年2月14日,暨南大学产学研深度合作企业、生物学博士后创新实践基地--广州海力特生物科技有限公司成功研发可定性和定量检测新型冠状病毒的试剂盒。 暨南大学生命科学技术学院王通教授和海力特公司朱托夫教授团队在1月26日紧急成立了科研公关小组,集中了15名科研、生产和质控人员,开展了针对新冠病毒假阴性的微量精准检测试剂盒的研发。 基于双方产学研深度合作所开发的新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒,已经进入疾控部门和医院开启测试。结果显示,检测27例确诊新冠病毒感染的样本中,该试剂盒全部检出;在50例疑似感染的咽拭子或鼻咽拭子样本中,已上市试剂盒检测出14例,海力特新冠病毒核酸精准试剂盒检测出21例(包含上述14例),最终这21例全部确诊,检出率提高33.3%。该工作表明,假阴性或“漏检”问题有望通过特异性提高试剂盒的灵敏度大大改善。并且,该产品也有望为新冠肺炎患者的疗效评估提供新的监控手段。 暨南大学与海力特共同在暨南大学东莞暨南大学研究院孵化的“东莞微量精准检测研究院”,已于2019年1月获得第三方检测许可证,现有新冠病毒检验能力每天300人份。
暨南大学 2021-04-10
新型冠状病毒精准核酸检测试剂盒
基于双方产学研深度合作所开发的新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒,已经进入疾控部门和医院开启测试。结果显示,检测27例确诊新冠病毒感染的样本中,该试剂盒全部检出;在50例疑似感染的咽拭子或鼻咽拭子样本中,已上市试剂盒检测出14例,海力特新冠病毒核酸精准试剂盒检测出21例(包含上述14例),最终这21例全部确诊,检出率提高33.3%。该工作表明,假阴性或“漏检”问题有望通过特异性提高试剂盒的灵敏度大大改善。并且,该产品也有望为新冠肺炎患者的疗效评估提供新的监控手段。 暨南大学与海力特共同在暨南大学东莞暨南大学研究院孵化的“东莞微量精准检测研究院”,已于2019年1月获得第三方检测许可证,现有新冠病毒检验能力每天300人份。
暨南大学 2021-04-10
新型冠状病毒核酸快速检测试剂盒
陕西师范大学生命科学学院副院长、教育部药用资源与天然药物化学重点实验室主任闫亚平教授团队,联合陕西脉元生物科技有限公司,基于中国疾病预防控制中心公布的病毒参考基因序列,针对现有市场上新型冠状病毒2019-nCoV核酸检测试剂盒的现状,研发并测试成功新型冠状病毒2019-nCoV核酸快速检测试剂盒(恒温扩增法)。目前,已向省市部门报备,助力患病人群的筛查和诊断。据悉,该产品基于环介导的等温循环扩增的技术研发,不需要荧光定量PCR仪等特殊的仪器设备,用水浴锅等简易设备65℃恒温,仅需15分钟即可完成扩增反应,快速、简易,检测结果肉眼可见,检测限可低至每反应体系3个拷贝的核酸模板,为基层医院提供了一种快速检测新型冠状病毒(2019-nCoV)的方法。同时,闫亚平教授团队将其拥有的核酸扩增类产品一管式冻干的专利技术应用其中,可实现检测试剂盒的常温储存和运输,反应体系中只需添加模板即可,简化了操作步骤,适于基层医院开展快速筛查和疫情监控。该产品目前已经完成注册检验,可向有资质的临床机构提供试用。
陕西师范大学 2021-04-10
公路在用桥梁检测评定与维修加固成套技术
本项目根据我国公路桥梁的实际需求,围绕在 用桥梁技术状况与使用功能评价、耐久性状况与承 裁力评定、加固改造、试验检测技术及其关键设备 等主要技术内容,组织20多家科研、高校和养管单 位,从1983年也 分四个阶段,依托十多个国家级、 省部级科研项目和800多座桥梁进行了系列研究。提出了桥梁技术状况与使用功能评定方法,建 立了质量与耐久性參数检测评价指标体系,创建了 基于桥梁技术状况、承栽力恶化、截面折减和活栽 影响修正等多系数影响的承裁力检测评定畲数理论 祺3!与计算方法;研发了多项桥梁加固新技术和加 81评价方法;开发了混凝土智能无损检测等8台套 具有自主知识产权的试验测试装置。
重庆交通大学 2021-04-10
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