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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
双咪唑磺酸基功能化离子液体选择性脱除油品中的氮化物
本发明涉及一种利用双核酸性离子液体选择性脱除油品中碱性(喹啉)和非碱性(吲哚)氮化物的新方法。其特征在于所采用的离子液体为双咪唑SO3H功能化酸性离子液体,在常温常压下即可进行操作,反应结束,经简单处理,回收的离子液体可重复使用。本发明与传统方法相比,其特点是:(1)无需采用背景技术中的酸精制脱氮,显著改善了设备腐蚀和废水排放等问题。(2)所用离子液体脱氮方法条件缓和,操作简单易行,且离子液体可实现重复使用。(3)与其他离子液体相比,所用离子液体能够同时脱除油品碱性和非碱性氮,且保持较高的选择性,一次脱氮即可将氮含量降至10?mg?L-1以下,且克服了原有脱氮剂只能脱除碱性氮或非碱性氮的弊端。
青岛农业大学 2021-04-13
纳米多功能高效节能玻璃贴膜技术
利用真空多靶磁控溅射镀膜技术在普通的PET薄膜上镀制9层金属、氧化物和氮化物纳米多层膜,从而使普通的PET薄膜具有隔热、保温、防紫外等多种功能,可广泛用于汽车玻璃和建筑玻璃的节能贴膜。可节约汽车或大玻璃窗建筑冬天或夏天利用空调加温或制冷所需能量的30%以上。
北京航空航天大学 2021-04-13
一种原位合成纳米金刚石增强铁镍基复合材料的方法及其所得材料和应用
本发明公开了一种原位合成纳米金刚石增强铁镍合金基复合材料的方法,所述复合材料由碳纳米管和铁镍合金粉末作为原材料所制成,制备工艺为放电等离子烧结技术。碳纳米管在铁镍合金粉末的催化和放电等离子烧结的直流脉冲电场作用下部分相变为纳米金刚石,转变比例为50?80%,碳纳米管和纳米金刚石在复合材料中起到纤维增强和颗粒强化的协同增强效果。相对于现有技术,协同增强的强韧化效果更加优异,本发明所得到的铁镍合金基复合材料具有比纯铁镍合金更高的硬度、强度和耐磨性能而且具有更低的热膨胀系数,可以广泛应用于精密仪器和高新技术领域。
东南大学 2021-04-11
东南大学杨洪教授课题组研发高性能仿弹尾虫软跳跃机器人
日前,东南大学智能材料研究院、化学化工学院杨洪教授课题组在光控软驱动器研究领域取得重要进展,开发了一种具有卓越跳跃性能的软体机器人。研究成果于近日发表在国际顶级期刊《德国应用化学》上,并被选为VIP论文。
东南大学 2023-03-08
GaN 基高压 LED
可以量产/n高压LED是多个LED单元的芯片级串联,互连比多个小功率管芯打线互连更为可靠;且LED单元之间间距很小,光线集中,便于光学设计,可用于高光密度照明,路灯、广场照明和舞台聚光照明等。几个高压LED串联后可直接达到市电电压水平,变压能耗小,驱动设计简单,可用于各种市电照明场合,例如室内照明、园区和工作场所照明等;高压LED能减小驱动电路、光学设计和散热部分的体积,因此 可采用多种灯具形式和适用多种安装场合。
中国科学院大学 2021-01-12
新型浆基燃料
新型浆基燃料是将具有一定粒径分布的固体燃料以特殊工艺分散在液体中制成的一种经济的、洁净的、具有良好流动性和稳定性的可代替石油和天然气的液体燃料。南京大学应用在固/液、液/液等多相体系研究方面上的最新研究成果,开发成功了以固体燃料(如煤、石油焦、沥青等)为分散相、以水、油类(如煤焦油、重油、煤焦油等)或醇类(如甲醇等)液体为连续相的浆基燃料以满足不同用户的需求,解决了实现该类燃料稳定分散的助剂开发和制备工程化难题,现已研制成功了具有我国自主知识产权的高效浆基燃料专用助剂等系列产品和节能高
南京大学 2021-04-14
培养基系列
“培养基虽不是细胞培养中唯一重要因素,但确实是最重要的一种。” ——Wurm博士,瑞士联邦科技学会生物工艺学教授 《Genetic Engineering News》(2005) 本公司所使用的总部研发生产的独特培养基,克服大部分市售无血清培养基导致的细胞活性差、贴壁性差以及分泌外源蛋白的能力差等缺点。多层培养瓶的表面作为细胞生长层,是由透气不透水的聚苯乙烯制成,保证细胞得到更充分的气体交换,获得的细胞更健康、活力更强。并采用独特的细胞生长的培养条件,大大提高了细胞的吸附性和生长速度。 目前国内市场主要有无血清培养基和有血清培养基两种。 精准医疗治疗中需要生物试剂,所以在使用过程中对试剂要求极其严格。就细胞培养方面中,其精准源头就是培养基。现在国内乃至国际上所有厂家所生产的培养基都含有人血白蛋白,这就极不符合精准医疗的要求。因为人血白蛋白是从人体血液中提取,其中所含的成分不够明确,使用有人血白蛋白的培养基培养细胞可能会出现基因突变、出现不稳定等一系列问题。而我公司攻克了这一点,总部研发生产的培养基既无血清也无动物源蛋白,这在全球是第一家。
山东斯滕生物科技有限公司 2021-08-26
中基教师电脑
产品详细介绍 功能介绍:编写教案;制作多媒体课件(含视频、音频等);课堂课件展示;教育教学方法研讨;网上浏览:实现网上教案播放;基本学科图形工具;信息互动。
中基教育软件有限责任公司 2021-08-23
中基电子讲台
产品详细介绍    中基电子讲台(ESA-01)是一种专业的辅助教学设备,它功能强大,操作维护简单,解决了传统的五机一幕类产品操作复杂、资源利用率低的问题。是现代教学及校园网络环境中不可缺少的中心设备。     中基电子讲台通过中心控制模块,以多媒体计算机系统为中央控制平台,提供多媒体辅助教学功能;通过视频、音频输出模块为所有设备提供统一的音频、视频输出端口,既简化了控制流程,又避免了各种设备自带输出端的重复浪费,提高了产品的性价比。      中基电子讲台使用人性化触摸控制设备,操作简易,舒适。稳压系统的选用,使电子讲台能够适应电源电压不稳定地区的正常使用,延长设备寿命,降低故障机率,节约维护成本。配合专用的电子讲台软件系统,通过形象化操作界面,享受强大的多媒体辅助教学带来的便利,使工作更加轻松,教学内容更加生动。
中基教育软件有限责任公司 2021-08-23
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