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揭示致癌干细胞协调机制，科学家发现肿瘤良转恶的全新途径，可作为化疗和免疫疗法的补充

2019 年，著名主持人赵忠祥罹患鳞状细胞癌，就医时发现癌症已经扩散，几个月后不幸去世。鳞状细胞癌又名表皮癌，多见于有鳞状上皮（一种上皮组织）覆盖的部位, ......

2023-05-29揭示疗法免疫化疗

揭示生长二维单晶的通用机制，华师团队制备新型金属硫族化合物，可用于电子及光电子器件等领域

2004 年，英国曼彻斯特大学的两位教授安德烈·海姆（）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（），首次通过胶带剥离的方法，从高定向热解的石墨中制备出单层石墨烯材料，证明......

2023-05-29揭示硫族电子器件电子

北工大团队揭示碳点荧光“之谜”，对碳点发展具有重要意义

碳点（CDs，Carbon Dots），是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料，于 2004 年在单壁碳纳米管的制备过程中首次被发现。2007 年，碳点被详细定义为直径为 2-10 纳米的零维碳纳米材料。其具有优异的水溶性和生物相容性、良好的稳定性、以及独特的光学性质等特性，已引起学界的研究热情。基于这些优异的性质，碳点在光电器件、生物成像、生物治疗、生态环境、以及催化等方向中展现出不错的应用前景。然而，在碳点发展的初期，绝大部分碳点展现出蓝绿色的发光，这限制了它在多个方向上的应用。其中，碳点构效关系的模糊、荧光机理的不明确，成为影响碳点调控、阻碍碳点发展的主要原因。近日，北京工业大学环境与生命学部教授团队发现，邻苯二氨基碳点的荧光与二氢-5,7,12,14-四氮并五苯（DHQP）非常接近，通过精细分离提纯，他们确定 DHQP 分子可以从产物中完全除去，借此证明了该类碳点的荧光来源和形成过程，对碳点发展具有重要意义。（来源：Light: Science & Applications）同时，碳点也和 DHQP 分子有着不同的光、热稳定性和光吸收性质，这让研究人员得以确定该类碳点的荧光来源于分子态的 DHQP。据悉，他们认为 DHQP 分子通过碳化，嵌于石墨化的碳核内部或者连接于碳核的表面，最终导致碳点与 DHQP 相似的荧光性质和发光机理。此外，在光学性质上，该碳点与 DHQP 具有相似的荧光发射峰。近日，相关论文以《邻苯二胺和邻苯二酚体系红发射碳点的形成过程及荧光机理》（）为题发表在 Light: Science & Applications 上[1]，第一作者是李鹏飞，通讯作者。图 | （来源：北工大官网）此前他们发现，将邻苯二胺与邻苯二酚混合溶解，然后放入乙醇、二甲基甲酰胺等有机溶剂中后，溶液由无色逐渐变为粉红色，在绿光激发下展现出明亮的红色荧光。经过光谱测量，其发现与课题组之前制备的碳点展现出非常相似的吸收和发射峰，这引起了他们的兴趣。然而，邻苯二胺和邻苯二酚只是单纯的混合，并不存在高温、微波、超声等处理里过程。因此，并不可能发生碳化反应，那么该溶液中发出的与碳点类似的荧光物质，极有可能是有机小分子。但是，由于生成的荧光物质的含量极少，并不足以用于分析测定。所以，研究团队需要改变方法和手段，以便得到充足的荧光分子来做分析测定。为了分析碳点形成过程中的中间产物及其荧光基团，课题组首先在制备方法上做了一定改变，他们将传统的水热法（溶剂热法）替换为无溶剂法。这样做的主要原因是：其一，排除在碳点形成过程中，溶剂对其的影响，使体系变得简单、可重复；其二，通过控制反应的时间和温度，可以得到大量的反应中间体，从而可被用于分析检测。果然，通过上述方法他们分离测定出一系列的反应中间体，并分别对其荧光性质与碳点进行了比对，借此发现 DHQP 荧光性质与碳点极为相似。基于此，该团队认为 DHQP 极有可能是该类红光碳点的荧光基团。接下来，所面临最重要的问题就是揭示 DHQP 与碳点之间的联系。为了排除该类碳点的荧光来源于碳点本身、而不是产物中包含的杂质 DHQP 分子，他们对所得的碳点初产物进行了精细充分的提纯。然后，将其溶解、并过滤于 3500Da 的透析袋中，反复透析直至透析液变为无色无荧光。为了保证透析过程中小分子能够被充分除掉，他们使用盐酸将透析液 pH 控制在 2-3 的范围内，使得溶液中分子及碳点都处在一个质子化的溶解状态，确保低于 3500Da 分子量的物质可以通过透析袋被分离去除。透析结束后，将所得的碳点溶液进行去质子化的处理，冷冻干燥之后得到了这种碳点。后续比对和测试显示，其展现的荧光与 DHQP 分子的荧光依然相似。因此，课题组认为该碳点的红光，来源于碳点内具有类似 DHQP 的结构单元。在比对碳点与 DHQP 光学性质时，他们发现二者虽然有着相似的吸收和发射，但是存在一定的不同之处。而这些“不同”也说明，碳点包含了 DHQP 结构单元，而不是包含自由的 DHQP 分子。相对于 DHQP 分子，碳点展现出更好的光稳定性和热稳定性。原因在于 DHQP 与碳点的骨架结构通过化学键相连，起到了固定稳定 DHQP 分子的作用。其次，随着溶液中 pH 的变小，DHQP 分子的发射有一定的红移，原因是随着溶液中 pH 的变化，分子结构发生了一定的变化。而碳点中则不存在此现象，这同样是由于碳点固定了 DHQP 的分子结构，导致其荧光发射峰位置稳定。此外，最重要的不同是，从光致发光光谱上可以看出，对于红光发射(600 和 650nm)的贡献，除来自于 500、530 和 570nm 的激发外，285nm 的激发对其也有一定贡献。在 DHQP 分子中，285nm 激发占主要贡献，而在碳点中 285nm 的激发几乎可以忽略。结合

2023-04-13碳点北工大团队揭示

古代蛋白质研究揭示了自然选择是如何在生命本身之前进行的

生命究竟是如何从非生物物质中产生的，这是一个重大的谜团，一项新的研究发现，在地球上出现生命本身之前，自然选择可能已经发挥了作用。通过重现原始汤，科学家......

2023-04-04 古代蛋白质研究揭示

单细胞测序揭示肝癌免疫微环境和中性粒细胞异质性

前言原发性肝癌（PLC）有肝细胞癌（HCC）、肝内胆管癌（ICC）和肝细胞-肝内胆管癌（CHC）3种主要组织学亚型。世界上肝癌 50%的发病率和 55%的死亡率都在中国，因......

2023-04-04单细胞测序揭示肝癌

单细胞DNA测序揭示肝细胞癌的克隆进化

文章信息摘要肝细胞癌 (HCC) 约占原发性肝癌的 80%，是全球癌症相关死亡率的第三大原因。目前的靶向疗法和免疫疗法在 HCC 中的疗效有限。目前对HCC的瘤内异质性 (ITH) 研究主要还存在于组织阶段，而由于基因组不稳定性引起的拷贝数改变 (CNA)是 ITH 的主要来源。本文使用 11 个 HCC 病例的总共 1631 个细胞的 scDNA-seq 和来自另外 3 个 HCC 病例的 27,344 个细胞的 scRNA-seq。提出了 HCC 中双相拷贝数进化 (DPCNE) 的新模型，该模型也适用于其他癌症类型。基于该模型，发现了CAD是一种参与嘧啶合成的新型候选基因，与延长的渐进期、快速的肿瘤发生和降低的存活率相关。单细胞 DNA 测序鉴定了肿瘤组织中的 3 个细胞亚群作者分别对来自肿瘤组织的 1222 个细胞和来自相邻非肿瘤肝 (AL) 组织的 53 个细胞进行了 scDNA-seq。在肿瘤组织中鉴定出三个细胞亚群：为了探索这些细胞之间的异质性，作者专注于非整倍体细胞。每个细胞基因组改变的百分比，包括扩增和缺失，在患者内部以及患者之间存在很大差异。tSNE发现，同一患者的非整倍体细胞落入同一个cluster，不同患者的细胞落入不同的cluster。HCC 肿瘤高 ITH 的进化模型作者首先选择 P9 作为示例。P9 得到了 123 个细胞，包括 7 个整倍体、27 个假整倍体和 89 个非整倍体细胞。在 P9 中整个基因组的 71 个区域中的识别出总共 66 个 CNA。假整倍体细胞含有 1 到 16 个 CNA；非整倍体细胞，鉴定了 33 至 58 个 CNA。非整倍体细胞与假整倍体细胞共享的 CNA 百分比要高得多。意味着克隆多样性在早期阶段很大，然后随着肿瘤进展而减少，表明具有潜在的克隆扩增。为了定量评估 P9 中的进化模型，比较了以下 3 种数学拟合：GCNE 模型的线性拟合、PCNE 模型的一步拟合和新型 DPCNE 模型的组合拟合。使用了4种评价指标：调整后的R^2、预测的R^2 、贝叶斯准则和Akaike 准则。 DPCNE 模型（调整后的R^2 = 0.9988，预测的R^2 = 0.9987）优于两个 GCNE 模型（调整后的R^2 = 0.9417，预测的R^2 = 0.9414，P < 2.22E-16) 和 PCNE 模型（调整R^2 = 0.9848，预测R^2 = 0.9846，P < 2.22E-16）为了探索 DPCNE 是否适合其他患者，作者为所有患者构建了系统发育树。大多数患者的发育树表现出短树干和长树枝，表明 CNA 逐渐积累是占据主导的。然后研究了这些患者的非整倍体细胞，CNA的差异范围为 8 到 25，远高于 PCNE 模型中提出的1- 3，表明肿瘤细胞在肿瘤进展的晚期不断获得 CNA。在 P9、P6、P7 和 P8 中，作者观察到 DPCNE 拟合优于其他 2 个拟合的明显优势，这与这 4 名患者的长期进化阶段一致，这组被定义为G-group。在其余患者中，DPCNE 的拟合结果相对于 PCNE 模型显示出相对较小但显着的优势，与相对较短的渐进进化阶段一致，这组被定义为P-group。然后定量比较了每个肿瘤与其他肿瘤的 PWD-CNA，在 G 组和 P 组肿瘤之间观察到最显著的差异；然后将每组的 PWD-CNA 值汇集在一起，发现 G 组的 PWD-CNA 明显高于 P 组。因此基于模型拟合对 P 组和 G 组肿瘤的分类是稳健的，并且具有渐进期的 G 组肿瘤表现出更高程度的 ITH。CAD鉴定为 G 组的潜在驱动基因为了探索 G 组中延长渐进阶段的潜在驱动基因，作者对 P 组和 G 组肿瘤之间的 CNA 进行了全基因组比较。两个组共有的CNA中有许多著名的驱动基因，例如TP53和AXIN1。有几个CNA在在 G 组中比较多，例如ARID2中出现的扩增以及TSC1和WNK2 的缺失。作者根据 G 组肿瘤的 2 个特征（较短的 DFS 和较高的 ITH）设计了一种综合策略，以筛选 G 组富集的 CNA 中的基因。首先使用了 17 名具有不同 DFS 的 HCC 患者的大量 RNA-seq 数据，然后分为早期复发组（7 例，DFS < 6 个月）和晚期复发组（10 例，DFS >......

2023-03-04单细胞 DNA 测序揭示