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納米機(jī)械刺激下心肌細(xì)胞線粒體排列可調(diào)節(jié)鈣釋放2023/08/22

摘要臨床中，心力衰竭期間心律失常的發(fā)生是一個(gè)需要關(guān)注的問題。區(qū)域電梯度引發(fā)心律失常，細(xì)胞離子跨膜梯度是其起源。英國和意大利研究人員MicheleMiragoli等研究了衰竭心臟心肌細(xì)胞的納米級(jí)機(jī)械敏感特性是否與異常電活動(dòng)的啟動(dòng)有關(guān)。通過納米吸管產(chǎn)生液力噴射，在肌膜特定位置形成凹痕，啟動(dòng)胞內(nèi)鈣釋放。發(fā)現(xiàn)健康細(xì)胞中鈣限于局部區(qū)域，而衰竭心肌細(xì)胞中會(huì)傳播擴(kuò)散。心力衰竭使膜逐漸變硬并使肌膜下線粒體位移。秋水仙素處理可通過硬化細(xì)胞、破壞微管、移動(dòng)線粒體及引發(fā)鈣釋放來使健康細(xì)胞模擬衰竭。線粒體質(zhì)子梯度的解偶

使用多焦點(diǎn)光學(xué)相干斷層掃描實(shí)現(xiàn)皮膚組織細(xì)胞快速成像2023/07/19

光學(xué)相干斷層掃描(OCT)是一種強(qiáng)大的工具，提供wuchuang的組織學(xué)成像。然而，與其他光學(xué)顯微鏡工具一樣，需要高數(shù)值孔徑(N.A.)透鏡來產(chǎn)生緊密聚焦，從而產(chǎn)生窄景深，這就需要?jiǎng)討B(tài)聚焦并限制成像速度。為了克服這一限制，我們開發(fā)了一種產(chǎn)生多軸向焦點(diǎn)的超表面平臺(tái)，通過提供多個(gè)焦平面來提高體積OCT成像速度。該平臺(tái)對產(chǎn)生的軸向焦點(diǎn)的數(shù)量、位置和強(qiáng)度提供準(zhǔn)確和靈活的控制。直徑為8毫米的全玻璃超表面光學(xué)元件由熔融硅片制成，并應(yīng)用于我們的掃描OCT系統(tǒng)中。在所有深度的恒定橫向分辨率為1.1μm，多焦點(diǎn)O

OCT和OCM基于光學(xué)對比度識(shí)別乳腺良性病變和惡性病變的多尺度變化2023/07/19

乳腺癌是世界女性患者死亡的主要原因。如果可以早期發(fā)現(xiàn)，目前的治療策略能夠醫(yī)治70-80%的患者。影像引導(dǎo)下的核心活檢和手術(shù)切除活檢常用于乳腺病變的診斷檢查。與開放式手術(shù)活檢相比，核心活檢的侵入性較小，因此被認(rèn)為是診斷乳腺癌的金標(biāo)準(zhǔn)。然而，核心活檢的缺點(diǎn)是由于組織采樣的限制而導(dǎo)致假陰性結(jié)果。觸診引導(dǎo)和立體定向引導(dǎo)下的核心活檢的假陰性率分別為0%-13%和0.2%-8.9%。超聲引導(dǎo)下的核心活檢已被證明可將假陰性率降低至0%-3.6%。成像技術(shù)提供更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)采樣能力是提高核心活檢診斷性能的理想選擇

超高分辨率OCT揭秘正常衰老和早期黃斑變性的標(biāo)志物2023/07/19

年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)是世界范圍內(nèi)老年人中樞性視力障礙的主要原因。老年性黃斑變性影響視網(wǎng)膜的多種結(jié)構(gòu)，尤其是視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)、基底膜(BL)和Bruch膜(BrM)。RPE-BL-BrM這個(gè)名稱的提出是為了適應(yīng)AMD中新層和亞rpe-bl空間的出現(xiàn)，其中包含囊腫、1型黃斑新生血管和后遺癥。使用超高分辨率光譜域OCT(UHRSD-OCT)儀器對正常成人受試者和AMD患者成像，發(fā)現(xiàn)RPE-BLBrM復(fù)合物在普通OCT中被視為單一的高反射帶，在健康的年輕成人和早期AMD的眼睛中可以進(jìn)一步

光學(xué)相干斷層掃描通過深度學(xué)習(xí)快速識(shí)別浸潤性腦腫瘤2023/07/19

腦癌患者的生存時(shí)間有限，不可避免地會(huì)復(fù)發(fā)并隨后死亡，手術(shù)是一線治療方法。高級(jí)別腦癌患者的中位生存期約為14個(gè)月，但個(gè)體生存期存在差異。越來越多的證據(jù)表明，切除程度是與腫瘤延遲復(fù)發(fā)和延長生存期相關(guān)的最重要的危險(xiǎn)因素腦癌切除可以延長生存期和延緩復(fù)發(fā)。然而，術(shù)中區(qū)分癌組織和非癌組織是具有挑戰(zhàn)性的，特別是在過渡和浸潤區(qū)。這在大腦語言區(qū)和運(yùn)動(dòng)區(qū)尤為重要。本研究測試了無標(biāo)記、定量光學(xué)相干斷層掃描(OCT)在人類腦組織中區(qū)分癌與非癌的可行性。從32例II至IV級(jí)腦癌患者和5例非癌性腦病理患者中獲得新鮮的離體人

Cell Rep.：納米機(jī)械刺激下，心肌細(xì)胞線粒體排列可調(diào)節(jié)鈣釋放2022/09/20

摘要臨床中，心力衰竭期間心律失常的發(fā)生是一個(gè)需要關(guān)注的問題。區(qū)域電梯度引發(fā)心律失常，細(xì)胞離子跨膜梯度是其起源。英國和意大利研究人員MicheleMiragoli等研究了衰竭心臟心肌細(xì)胞的納米級(jí)機(jī)械敏感特性是否與異常電活動(dòng)的啟動(dòng)有關(guān)。通過納米吸管產(chǎn)生液力噴射，在肌膜特定位置形成凹痕，啟動(dòng)胞內(nèi)鈣釋放。發(fā)現(xiàn)健康細(xì)胞中鈣jinxian于局部區(qū)域，而衰竭心肌細(xì)胞中會(huì)傳播擴(kuò)散。心力衰竭使膜逐漸變硬并使肌膜下線粒體位移。秋水仙素處理可通過硬化細(xì)胞、破壞微管、移動(dòng)線粒體及引發(fā)鈣釋放來使健康細(xì)胞模擬衰竭。線粒體質(zhì)

具有可調(diào)應(yīng)力松弛的水凝膠可調(diào)控干細(xì)胞的命運(yùn)及活性2022/09/20

天然細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）是粘彈性的并表現(xiàn)出應(yīng)力松弛，而用于合成3D培養(yǎng)所需ECMs的水凝膠通常是彈性的。美國研究人員OvijitChaudhuri等通過材料學(xué)方法，獨(dú)立于水凝膠的初始彈性模量、降解和細(xì)胞粘附配體密度，單獨(dú)調(diào)節(jié)了3D培養(yǎng)所用水凝膠的應(yīng)力松弛速率。發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)于較快松弛速率水凝膠中的細(xì)胞鋪展、增殖和間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）成骨分化均得到增強(qiáng)。其中在初始彈性模量17kPa的快速松弛水凝膠中，MSC會(huì)形成類似于骨的礦化、富含膠原蛋白1的基質(zhì)。此外研究還發(fā)現(xiàn)應(yīng)力松弛的作用由粘附配體結(jié)合、act

營養(yǎng)不良的心肌細(xì)胞中，組織硬度增加會(huì)觸發(fā)收縮功能障礙和端粒縮短2022/09/20

杜氏肌營養(yǎng)不良（DMD）是一種罕見的X連鎖隱性疾病，與嚴(yán)重的進(jìn)行性肌肉退化有關(guān)，最終因心肺衰竭而死亡。有研究在DMD小鼠模型的心肌細(xì)胞中觀察到了增殖非依賴性端粒縮短。AlexC.Y.Chang等使用人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化的心肌細(xì)胞（hiPSC-CMs），結(jié)合HCells高通量單細(xì)胞功能檢測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)DMDhiPSC-CMs在纖維化樣生物工程水凝膠上顯示出力產(chǎn)生缺陷、鈣處理異常以及活性氧水平增加。此外還觀察到DMDhiPSC-CMs有絲分裂后端粒的逐漸縮短與shelterin復(fù)合物、端粒帽蛋白的下調(diào)

多重成像測定微圖案化的iPSC-CMS的收縮機(jī)械輸出2022/09/19

研究背景心肌細(xì)胞（CMs）是心臟的肌肉細(xì)胞，通過跳動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械張力來維持心臟功能。CMs的機(jī)械輸出來源于沿肌纖維排列的肌節(jié)的縮短。人iPS可以分化為跳動(dòng)的CMs（hiPSC-CMs），但hiPSC-CMs中肌原纖維紊亂，不像原代CMs中那樣排列整齊，這種混亂一直是應(yīng)用hiPSC-CMs進(jìn)行體外心功能分析的限制因素。基質(zhì)微圖案化培養(yǎng)hiPSC-CMs可以成功誘導(dǎo)胞內(nèi)肌原纖維對齊，從而增強(qiáng)收縮機(jī)制的成熟度，并可將這些工程細(xì)胞作為心臟收縮力的模型。在已知機(jī)械性能的柔性基質(zhì)上微圖案化培養(yǎng)hiPSC-CMs

PNAS：細(xì)胞通過水流出引發(fā)的體積改變可影響影響細(xì)胞硬度及干細(xì)胞命運(yùn)2022/09/19

細(xì)胞可根據(jù)其局部微環(huán)境改變機(jī)械特性，這與決定細(xì)胞功能有關(guān)，甚至可以影響干細(xì)胞情況。美國研究人員MingGuo等確定了細(xì)胞硬度和細(xì)胞體積之間具有穩(wěn)定且統(tǒng)一的關(guān)系。當(dāng)細(xì)胞在基質(zhì)上鋪展時(shí)，它的體積減小，而硬度隨之增加。細(xì)胞皮質(zhì)和胞質(zhì)硬度會(huì)因各種擾動(dòng)而隨體積變化，包括不同的基質(zhì)硬度、細(xì)胞鋪展面積和外部滲透壓變化。細(xì)胞體積減少是水流出的結(jié)果，這也導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)分子擁擠程度相應(yīng)增加。此外，細(xì)胞體積變化進(jìn)而硬度變化會(huì)改變干細(xì)胞分化。這些結(jié)果揭示了細(xì)胞硬度和細(xì)胞體積間不可思議的關(guān)系，對細(xì)胞生物學(xué)具有深遠(yuǎn)影響。文章以

Science：基質(zhì)彈性調(diào)節(jié)培養(yǎng)中的骨骼肌干細(xì)胞的自我更新2022/09/19

天然存在于成體組織中的干細(xì)胞，如肌肉干細(xì)胞（MuSCs），在體內(nèi)表現(xiàn)出強(qiáng)大的再生能力，而一旦培養(yǎng)則會(huì)迅速喪失。因此美國和瑞士研究人員P.M.Gilbert等使用生物工程基質(zhì)模擬關(guān)鍵的生物物理和生物化學(xué)微環(huán)境特征，結(jié)合高度自動(dòng)化的單細(xì)胞跟蹤法，證明基質(zhì)彈性是培養(yǎng)中MuSCs命運(yùn)的強(qiáng)力調(diào)節(jié)因子。與硬塑料（約106kPa）上培養(yǎng)的MuSCs不同，在模擬肌肉彈性的軟水凝膠基質(zhì)（12kPa）上培養(yǎng)的MuSCs會(huì)在體外自我更新，并且進(jìn)一步移植到小鼠體內(nèi)后，通過wuchuang生物發(fā)光成像進(jìn)行組織學(xué)和定量分析

壓力驅(qū)動(dòng)的線粒體轉(zhuǎn)移途徑產(chǎn)生所需遺傳組合和命運(yùn)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞2022/09/19

產(chǎn)生具有所需線粒體DNA（mtDNA）序列的哺乳動(dòng)物細(xì)胞有助于研究線粒體、疾病建模和潛在的再生療法。美國研究人員AlexanderN.Patananan等開發(fā)了一種高通量線粒體轉(zhuǎn)移裝置——MitoPunch，通過將小鼠或人類細(xì)胞分離出的線粒體轉(zhuǎn)移到原代或永生的mtDNA缺陷（ρ0）細(xì)胞中，產(chǎn)生具有特定mtDNA-nDNA（核DNA）組合的細(xì)胞。穩(wěn)定的分離線粒體受體（stableisolatedmitochondrialrecipient,SIMR）細(xì)胞經(jīng)限制性培養(yǎng)基分離，能夠yongjiu保留供

BAG3伴侶復(fù)合物——維持蛋白毒性應(yīng)激期間的心肌細(xì)胞功能2022/09/19

分子伴侶能夠調(diào)節(jié)人類蛋白質(zhì)組的質(zhì)量控制，其中涉及許多疾病，包括心力衰竭。BAG3基因（編碼共伴侶蛋白）的突變與遺傳性和散發(fā)性擴(kuò)張型心肌病引起的心力衰竭有關(guān)。家族性BAG3突變是常染色體顯性的，經(jīng)常導(dǎo)致編碼序列的截短，引發(fā)雜合子功能喪失機(jī)制。然而BAG3基因雜合子敲除鼠并沒有表現(xiàn)出可檢測的疾病表型。為了在人類系統(tǒng)中建立BAG3心肌病模型，美國研究人員LukeM.Judge等利用人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）產(chǎn)生了一系列BAG3功能缺失突變的心肌細(xì)胞（iPS-CMs）。BAG3突變雜合子降低了iP

生理形態(tài)和基質(zhì)硬度可提高人多能干細(xì)胞分化的心肌細(xì)胞的收縮能力與成熟度2022/09/16

心臟作為人體的重要器官，心肌收縮能力對其功能至關(guān)重要。心肌細(xì)胞（CMs）的收縮活動(dòng)中斷可能導(dǎo)致各種心臟疾病，同時(shí)，以人工手段改變心肌收縮能力也是治療各類心臟疾病的常用方法。通過人多能干細(xì)胞分化而來的心肌細(xì)胞（hPSC-CMs），由于其易于培養(yǎng)且存活時(shí)間長，十分適合作為心肌細(xì)胞體外生理模型。然而，未經(jīng)處理的hPSC-CMs肌原纖維排列混亂，這限制了它們的收縮能力，即對成熟CMs的模擬能力。今天，與大家分享一篇發(fā)表在PNAS（IF=15.7）上的文章“Contractilityofsinglecar

Nature:胞外基質(zhì)蛋白Agrin促進(jìn)小鼠心臟再生2022/09/16

心臟病仍是quanshijie范圍內(nèi)死亡的主要原因。當(dāng)遭受心臟疾病時(shí)，心肌細(xì)胞（CMs）會(huì)被瘀痕組織替換，瘀痕組織不能完成收縮，因此不能參與泵血，導(dǎo)致剩余健康心肌組織壓力增大，最終導(dǎo)致心力衰竭。在低等脊椎動(dòng)物如蠑螈和斑馬魚中，心肌細(xì)胞能夠高效的再生受損心臟。但是，在哺乳動(dòng)物中，有絲分裂后的成熟心肌細(xì)胞對受損組織的修復(fù)能力有限，再生和修復(fù)損傷能力只能持續(xù)到出生的時(shí)候，此后，這種能力便會(huì)yongjiu消失。有趣的是，在新生小鼠中，心肌細(xì)胞增殖在出生一周之內(nèi)足以修復(fù)心臟損傷，這一周的時(shí)間可以給科學(xué)家提

另辟蹊徑：利用磁性納米顆粒研究iPSC心肌細(xì)胞3D球功能反應(yīng)2022/09/16

多能干細(xì)胞（iPSC）經(jīng)誘導(dǎo)可分化為心肌細(xì)胞（CM），從而產(chǎn)生人心肌的體外細(xì)胞模型即iPSC-CM。常規(guī)2D培養(yǎng)的iPSC-CM表型通常不成熟。3D培養(yǎng)可提高iPSC-CM的表型成熟度，但通常操作過程復(fù)雜，對設(shè)備要求高，細(xì)胞產(chǎn)量小，研究效率低。來自英國的研究人員MatthewP.Burnham等通過添加磁性金-鐵氧化物納米粒可將磁性細(xì)胞球精確定位在記錄電極上，并基于此方法研究了共培養(yǎng)、胞外緩沖液成分、電起搏等因素對iPSC-CM的影響。以“AScalableApproachRevealsFunc

心肌細(xì)胞的線粒體結(jié)構(gòu)取決于心肌細(xì)胞形態(tài)和胞外基質(zhì)硬度2022/09/15

心肌細(xì)胞收縮依賴于線粒體產(chǎn)生的能量。Aseveryoneknows，在心臟發(fā)育和疾病過程中，心肌細(xì)胞線粒體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能與許多其他因素一起發(fā)生重構(gòu)，包括：營養(yǎng)利用率的變化，血流動(dòng)力學(xué)負(fù)荷，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的硬度，細(xì)胞形狀和其他細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的成熟。但是，這些因素中的每一個(gè)因素對線粒體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的單獨(dú)影響尚不明確。在這項(xiàng)研究中，來自南加利福尼亞大學(xué)的研究人員探究了心肌細(xì)胞中細(xì)胞長徑比(AR)和ECM硬度在調(diào)節(jié)線粒體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的作用，以Mitochondrialarchitectureincardi

Science：組織幾何學(xué)決定器官培養(yǎng)中乳腺的分支形態(tài)發(fā)生位點(diǎn)2022/09/15

包括乳腺在內(nèi)的許多器官的樹狀結(jié)構(gòu)是通過分支形態(tài)發(fā)生（branchingmorphogenesis）過程形成的。分支形態(tài)發(fā)生是一個(gè)原有上皮細(xì)胞發(fā)生分支并侵入的重復(fù)過程。為探究是什么因素決定著分支形態(tài)發(fā)生起始的位點(diǎn)，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員CelesteM.Nelson等通過凝膠鑄模的方法，使用小鼠乳腺上皮（EpH4）細(xì)胞構(gòu)建了可控制初始幾何形態(tài)的乳腺上皮小管3D模型，并結(jié)合算法對分支情況進(jìn)行量化，發(fā)現(xiàn)小管的幾何形態(tài)能夠決定分支起始的位置。研究進(jìn)一步證實(shí)了分支起始于自分泌型抑制形態(tài)發(fā)生子

前沿?zé)狳c(diǎn)：心肌細(xì)胞舒張功能障礙模型的單細(xì)胞功能檢測2022/09/15

心血管疾病的機(jī)制研究一直是生物醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。近年來，隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)人們對心血管疾病發(fā)生與發(fā)展的機(jī)制認(rèn)識(shí)不斷深化并極大地改善了臨床診療水平。而對于單心肌細(xì)胞興奮收縮偶聯(lián)機(jī)制以及病理生理狀態(tài)下心肌收縮舒張功能障礙的研究為我們在細(xì)胞學(xué)層面理解心肌疾病提供了重要的基礎(chǔ)。近期，斯坦福大學(xué)的研究者在《EuropeanHeartJournal》雜志發(fā)表了題為Modellingdiastolicdysfunctionininducedpluripotentstemcell-derivedcard

CELL：轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用網(wǎng)絡(luò)對人類心臟的功能維持具有重要意義2022/09/15

研究亮點(diǎn)：1系統(tǒng)性方法揭示了GATA4在人類心臟發(fā)育和功能中的作用2雜合子GATA4錯(cuò)義突變損害心臟基因程序3GATA4G296S突變破壞了心臟增強(qiáng)子TBX5的基因組占用4PI3K信號(hào)通路是GATA4基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵樞紐研究背景轉(zhuǎn)錄因子(TFs)之間的組合相互作用導(dǎo)致組織特異性基因表達(dá)，從而決定了細(xì)胞的特性并維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)平。TFs通過招募其他TFs、輔激活因子或輔抑制因子來激活或抑制基因轉(zhuǎn)錄。超級(jí)增強(qiáng)子(SEs)，被中介復(fù)合物和TFs密集占據(jù)的假定增強(qiáng)子簇，被認(rèn)為是發(fā)育和疾病中細(xì)胞同一性的調(diào)