过刊目录传统肿瘤学研究长期聚焦于遗传、免疫与血管机制。近年来,随着多学科深度交叉,“癌症神经科学”迅速崛起,成为揭示肿瘤发生发展机制的前沿领域。本文系统梳理了神经-肿瘤互作的研究脉络:从早期观察到的肿瘤神经浸润现象,到近年突破性发现——神经系统通过多种机制主动调控肿瘤进程。在颅内肿瘤中,胶质瘤细胞可与神经元形成功能性突触,“劫持”谷氨酸等神经信号以驱动自身增殖;在外周实体瘤中,大脑特定神经环路(如杏仁核-交感神经通路)能够远程调控乳腺癌等进展;同时,交感、副交感和感觉神经通过释放去甲肾上腺素、乙酰胆碱、降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)等递质与神经肽,直接作用于肿瘤细胞或通过重塑免疫微环境影响肿瘤演进。这些发现共同构成了“神经-免疫-肿瘤”调控轴,为理解肿瘤生物学提供了全新视角。结合本课题组既往工作,我们认为:神经系统是肿瘤微环境中不可或缺的活跃组分,通过电信号、化学递质及神经环路等多层次方式,广泛参与肿瘤发生、发展、转移及免疫调节。靶向神经-肿瘤互作(如应用β受体阻滞剂、调控特定神经环路等)已展现出协同现有疗法的显著转化潜力。本述评通过整合该领域关键进展,系统阐述了从基础发现到临床探索的转化路径,剖析了当前面临的技术与临床挑战,并对跨学科合作与精准干预的未来方向进行展望,从而为深化理解肿瘤系统性调控机制、开拓神经靶向治疗新策略提供理论参考与框架指引。
本研究旨在明确单次模拟湿热环境高强度运动负荷后小鼠结肠屏障损伤特征及时序规律,并进一步探讨黄芩素(baicalein,BAI)干预对结肠损伤的防护效应,为制定湿热环境下高强度运动及作业人员的医学防护时间窗与药物干预方案提供实验依据。
①SPF级8周龄雄性C57BL/6J小鼠30只,按随机数字表法分为5组(n=6):对照组,运动后30 min组、4 h组、12 h组及24 h组,运动组小鼠在热舱内(温度:38 ℃、湿度:RH75%)的跑台上,以80%最大运动速度(Vmax)跑步(运动12 min、休息8 min,循环3次;坡度10°)。随后取小鼠结肠组织用HE染色观察各组形态学变化;ELISA检测血清中炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-10和IL-1β)水平观察各组炎症反应,检测肠脂肪酸结合蛋白(I-FABP)、脂多糖(LPS)观察肠道通透性;微量法测定结肠中还原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)浓度,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性;RT-qPCR检测结肠紧密连接蛋白相关基因Occludin、ZO-1、Claudin-1,炎症及氧化应激相关基因Tlr4、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、HO-1(血红素加氧酶-1)、SOD1(超氧化物歧化酶1),以及热应激调控中关键转录因子HSF1、NF-κB、PARP-1、NRF2的表达水平;Western blot检测结肠紧密连接蛋白Occludin的含量。②黄芩素干预研究,SPF级8周龄雄性C57BL/6J小鼠24只,按随机数字表法分为4组(n=6):对照组、运动组(去离子水灌胃200 μL)、运动+低剂量干预组[BAI灌胃200 μL,10 mg/(kg·d)]、运动+高剂量干预组[BAI灌胃200 μL, 40 mg/(kg·d)],于运动结束后4 h取小鼠结肠及血液样本,检测血清尿素氮(BUN)含量、谷丙转氨酶(ALT)及谷草转氨酶(AST)活性评价黄芩素的药物安全性,其余检测的部位、指标及方法同前。
①运动组小鼠核心体温显著升高(P<0.05);结肠黏膜出现结构性损伤并伴有炎性细胞浸润;结肠Occludin、ZO-1、Claudin-1表达下调(P<0.05),Occludin蛋白含量降低(P<0.05),血清I-FABP及LPS浓度升高(P<0.05);血清TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10水平升高(P<0.05),结肠IL-1β、IL-10表达上调(P<0.05);结肠MDA浓度升高(P<0.05),GSH浓度、CAT及SOD活性降低(P<0.05);结肠HSF1、PARP-1、NF-κB、Tlr4、TNF-α、IL-6、SOD1表达上调(P<0.05),NRF2、HO-1表达下调(P<0.05)。上述变化在运动后30 min即存在,运动后4 h最为显著,24 h则明显恢复。②黄芩素干预后小鼠核心体温显著下降(P<0.05),血清ALT及AST浓度降低(P<0.05);结肠黏膜损伤减轻;结肠Occludin基因表达及其蛋白含量上升(P<0.05),ZO-1、Claudin-1表达上调(P<0.05),血清I-FABP、LPS浓度降低(P<0.05);血清IL-1β水平降低(P<0.05),结肠IL-1β表达下调(P<0.05);结肠MDA浓度降低(P<0.05),GSH浓度、CAT及SOD活性升高(P<0.05);结肠HSF1、PARP-1、NF-κB、Tlr4、TNF-α、IL-6表达下调(P<0.05),NRF2、HO-1表达上调(P<0.05)。上述结果表明,黄芩素具有抗炎抗氧化作用,且低剂量组的效果更好。
模拟湿热环境高强度运动后4 h小鼠结肠屏障出现峰值损伤,预防性使用黄芩素[10 mg/(kg·d)]可以显著抑制炎症与氧化应激并减轻损伤,为热应激导致的结肠损伤提供时间窗证据及干预依据。
对比高脂饮食(high-fat diet,HFD)、瘦素突变(ob/ob)、瘦素受体突变(db/db)3种不同肥胖模型小鼠下丘脑细胞构成以及神经通讯网络变化识别可跨病因验证的普适机制线索、寻找适用于病因分层的特异靶点。
实验对6周龄雄性C57小鼠给予高脂饮食连续喂养至18周龄,建立饮食诱导性肥胖(HFD)模型;同时选用18周龄雄性瘦素缺陷(ob/ob)和瘦素受体缺陷(db/db)遗传性肥胖小鼠,并以同龄雄性C57小鼠作为对照。每组取3只(n=3),共12只。处死后在体视显微镜下精细切取下丘脑组织。采用10x Genomics v3.1平台进行单细胞核转录组测序(snRNA-seq),数据经Cell Ranger比对后导入Seurat完成质控、降维与聚类分析;随后基于NeuronChat及其神经系统特异性配体-受体数据库推断神经元-神经元通讯网络,系统比较各肥胖模型与C57对照组在差异通讯网络、信号输出/输入强度、信息流及作用数量等方面的变化。
单细胞转录组测序对C57、HFD、ob/ob及db/db小鼠下丘脑细胞进行降维聚类后,识别出包括兴奋性神经元、抑制性神经元及多类非神经元细胞在内的主要细胞群,不同模型同类细胞在UMAP空间存在一定偏移。对神经元二次聚类得到7个GABA能与10个谷氨酸能亚群,提示下丘脑神经元具有显著异质性。3种模型均呈现出GABA能抑制性输入和神经黏附分子-神经连接蛋白(Nrxn- Nlgn)通路信号普遍下调的特征,且不同模型间存在差异性神经通讯网络:HFD模型以缝隙连接蛋白α-1(Gja1-Gja1)电突触增强、Nrxn-Nlgn输出减少为特征;db/db模型以一氧化氮-鸟苷酸环化酶 1 可溶性亚基 alpha 2(NO-Gucy1a2)及强啡肽原(Pdyn)通路占优;ob/ob模型以谷氨酸受体互作增强为主。模型间两两比较进一步验证:HFD相对富集Gja1及部分代谢型谷氨酸受体互作,db/db相对富集NO-Gucy1a2及突触黏附相关通路,ob/ob相对富集离子型/代谢型谷氨酸受体互作。
不同病因的肥胖模型中,下丘脑存在不同的神经通讯网络模式:饮食性肥胖更突出电突触相关通路增强,瘦素受体缺失模型以NO相关信号增强为主要特征,瘦素缺失模型则以谷氨酸能兴奋性互作增强为核心改变。但抑制性调控减弱是共同环节,为理解肥胖发生的病理机制提供了新的启示。
肿瘤微环境中的缺氧是导致胶质母细胞瘤化疗抵抗的关键因素。本研究通过体外研究初步探讨缺氧条件下缺氧诱导因子-2α(hypoxia-inducible factor-2α,HIF-2α)与转化生长因子-β2(transforming growth factor-β2,TGF-β2)促进胶质母细胞瘤细胞化疗抵抗。
常氧-缺氧培养U87、U118细胞(n=3)并予替莫唑胺处理24、48、72 h后经CCK-8检测细胞增殖,培养48 h后流式细胞仪检测细胞凋亡。常氧培养为对照,缺氧培养U87、U118细胞(n=3)4、8、12及24 h后采用RT-qPCR检测HIF-2α、TGF-β2表达,进一步缺氧培养12、24 h及48 h后,Western blot检测HIF-2α、TGF-β2表达。敲除HIF-2α、TGF-β2后,缺氧培养细胞(n=3)并给予替莫唑胺(temozolomide,TMZ)处理24、48、72 h后经CCK-8检测细胞增殖,培养24 h后在部分细胞的培养基中添加TGF-β2(50 ng/mL)继续缺氧培养细胞(n=3)24 h后流式细胞仪检测细胞凋亡。Western blot检测敲除HIF-2α细胞缺氧培养48 h后TGF-β2表达。
CCK-8和流式细胞检测提示,低氧+TMZ组较常氧+TMZ组细胞的存活率增高(P<0.05)、凋亡率降低(P<0.05)。RT-qPCR检测显示,与常氧组相比,缺氧培养细胞的HIF-2α、TGF-β2表达随着缺氧时间的延长,表达水平逐渐升高(P<0.05),Western blot也证实HIF-2α、TGF-β2表达缺氧培养后呈时间依赖性升高。敲除HIF-2α、敲除TGF-β2表达后的细胞存活率较对照未敲除组降低(P<0.05),细胞凋亡率较对照未敲除组升高(P<0.05)。敲除HIF-2α细胞继续缺氧培养后提示TGF-β2表达较对照未敲除HIF-2α细胞组水平下降。
HIF-2α经TGF-β2促进胶质母细胞瘤细胞化疗抵抗。
苯并(a)芘(benzopyrene,BaP)作为最常见的多环芳烃类污染物,具有强效致癌、致畸和炎症毒性作用,既往研究发现,BaP可通过抑制人支气上皮细胞恶性转化后的铁死亡进而促进其侵袭与迁移能力,但尚不明确BaP能否调控肿瘤细胞焦亡,本研究目的是为了阐明BaP通过抑制LTEP-a-2细胞焦亡促进肺癌侵袭和迁移的作用机制。
基于比较毒理基因组学数据库(comparative toxicogenomics database,CTD)获取BaP可能的潜在基因;基于基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)筛选肺癌相关差异基因。对上述2组基因进行交集分析,获取候选基因集。通过STRING数据库进行蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络分析,利用Cytoscape软件进行拓扑属性分析,依据节点度值筛选关键核心靶基因。通过Kaplan-Meier Plotter数据库对PPI网络筛选出的候选基因进行生存分析。采用AutoDock Vina对BaP与各靶蛋白进行分子对接模拟,预测其结合构象并计算结合自由能。使用PyMOL软件进行可视化与分析,通过LigPlot+生成二维相互作用图展示与分析配体-受体间的相互作用。使用梯度浓度BaP(0、0.1、1和10 μmol/L)处理人肺癌细胞LTEP-a-2 48 h,通过CCK-8法检测细胞活力,Transwell实验分析细胞侵袭迁移能力,LDH释放实验评估细胞毒性,采用Annexin V-FITC/PI流式细胞术检测细胞凋亡;通过ELISA定量上清中IL-1β和IL-18水平,采用RT-qPCR和Western blot检测焦亡关键分子(NLRP3、ASC、Caspase-1、GSDMD、IL-1β、IL-18)表达。采用BaP联合焦亡激动剂以及焦亡抑制剂联合焦亡激动剂处理后检测细胞活力与侵袭迁移能力,分析焦亡相关指标(IL-1β/IL-18释放、焦亡关键分子表达)的变化。
体外实验表明,与对照组相比,1和10 μmol/L BaP处理能显著促进人肺癌细胞LTEP-a-2的增殖与侵袭迁移能力(P<0.01),但未引起细胞凋亡的显著变化。生物信息学分析提示BaP相关基因显著富集于细胞焦亡通路。不同剂量BaP处理显著抑制了细胞焦亡,表现为LDH释放减少(P<0.05),炎症因子IL-1β和IL-18的分泌下调,以及焦亡通路关键分子(NLRP3、ASC、Caspase-1、GSDMD、IL-1β、IL-18)的mRNA和蛋白表达均显著下降(P<0.05)。与之相反,焦亡激动剂处理(与对照组相比)则诱发了明显的焦亡表型,并抑制了细胞增殖与侵袭迁移能力(P<0.05)。而BaP或焦亡抑制剂联合焦亡激动剂处理组中,焦亡激动剂对肿瘤细胞增殖和侵袭迁移能力的抑制效应均被显著回复(P<0.01)。生信预测及分子对接提示NLRP3和PTGS2可能是BaP调控肺癌细胞焦亡的潜在作用靶点。
BaP可通过抑制LTEP-a-2细胞NLRP3-Caspase-1-GSDMD焦亡信号通路,进而促进其侵袭和迁移。
宿主基因可通过调控肠道菌群组成与功能,进而影响结直肠癌(colorectal cancer,CRC)的发生发展。本研究旨在探究宿主基因TRPV4缺失通过重塑肠道菌群及促进炎症因子分泌加剧小鼠结直肠癌的作用机制。
本研究使用TRPV4基因敲除小鼠,构建葡聚糖硫酸钠(dextran sodium sulfate,DSS)+氧化偶氮甲烷(azoxymethane,AOM)诱导结直肠癌小鼠模型。分别将6~8周龄雄性TRPV4基因敲除小鼠及野生型小鼠按体质量分层后随机分为TRPV4-/-组与WT组(n=7),于第1周的第1天腹腔注射10 mg/kg AOM 1次;第7天起连续7 d给予含1.5% DSS饮水,恢复常规饮水2周,DSS处理循环3个周期。第6周的第1天再次腹腔注射10 mg/kg AOM 1次。监测肿瘤数量、大小、负荷、结肠长度、脾脏重量、结肠组织HE染色及病理评分、免疫组化检测增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)阳性率等指标综合评估CRC发生发展程度。另将6~8周龄雄性TRPV4基因敲除小鼠及野生型小鼠按体质量分层后随机分为抗生素鸡尾酒(antibiotic cocktail,ABX)-TRPV4-/-组与ABX-WT组(n=5),ABX混合液用于耗竭肠道菌群,以评估TRPV4对CRC的影响的菌群依赖性。收集TRPV4-/-组(n=19)和WT组(n=21)小鼠造模前的粪便样本并进行16S rRNA测序,分析TRPV4基因对小鼠肠道菌群的影响。对小鼠结肠组织进行RNA测序,通过京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析差异表达基因的富集情况,并进行粪菌-细胞体外共孵育实验。
TRPV4-/-组较WT组肿瘤发生率(P=0.037 9)、肿瘤负荷(P=0.000 3)、组织病理评分(P<0.000 1)以及PCNA阳性率(P<0.000 1)显著升高,结肠长度显著缩短(P=0.001 2)。ABX处理后,TRPV4-/-组与WT组在肿瘤发生率、肿瘤负荷、结肠长度、组织病理评分及PCNA阳性率等指标上均无显著差异(P>0.05)。16S rRNA测序分析结果表明,TRPV4基因缺失显著重塑小鼠肠道菌群结构,TRPV4-/-与WT两组小鼠β多样性存在显著差异(P=0.001),菌群组成结构具有明显差异。结肠组织RNA-seq结果显示,TRPV4-/-小鼠组中有218个基因显著上调,152个基因显著下调,KEGG通路富集分析结果显示,差异表达基因显著富集于细胞因子信号通路和TNF信号通路。体外共孵育结果显示,TRPV4-/-小鼠粪菌组较WT小鼠粪菌组TNF-α(P<0.000 1)、IL-1β(P<0.000 1)和IL-23(P<0.000 1)转录水平显著上调。
TRPV4基因缺失形成的肠道微生态可能通过促进机体炎症相关细胞因子的分泌从而加剧小鼠结直肠癌。
探讨表达人程序性细胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1,PD-1)抗体的重组溶瘤流感病毒(OVFlu-αhPD1)联合放疗(radiotherapy,RT)对肝癌的协同抑瘤作用及其免疫学机制。
前期利用反向遗传学(reversed genetics,RG)技术成功拯救获得重组溶瘤病毒,命名为OVFlu-αhPD1,通过鸡红细胞凝集实验,并在人源肝癌细胞Huh7与鼠源肝癌细胞Hepa1-6中检测病毒复制动力学进行全面鉴定。体外实验采用CCK8法检测不同感染复数(MOI=0.1、1、3)的OVFlu-αhPD1单独或联合RT(8 Gy)治疗对肝癌细胞(Huh7、Hepa1-6)与正常肝细胞(LX2、AML12)活力的影响,并通过细胞克隆形成实验评估OVFlu-αhPD1联合放疗治疗对Huh7细胞增殖的抑制作用。体内实验选用6~8周龄体质量17~19 g雌性C57BL/6小鼠(n=45),建立Hepa1-6皮下荷瘤模型,随机分为5组(n=9):PBS对照组、野生型病毒PR8组、OVFlu-αhPD1组、RT组(24 Gy,分3次)及OVFlu-αhPD1+RT组评价联合治疗的抗肿瘤效果。治疗期间每2天测量肿瘤体积,并于末次治疗后采集脾脏进行流式细胞术分析CD4⁺CD69⁺与CD8⁺CD69⁺ T细胞比例;取心、肝、肺、肾、脑进行HE染色观察组织病理变化;采集血清检测谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)与谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)活性水平,评估溶瘤病毒治疗的安全性。
重组溶瘤流感病毒OVFlu-αhPD1的血凝效价为27~28,且可在Huh7和Hepa1-6细胞中高效复制,感染72 h时病毒滴度可达7~8 lgTCID₅₀/mL。CCK8实验显示,OVFlu-αhPD1以剂量依赖方式抑制肝癌细胞活力(MOI=3时,Huh7与Hepa1-6细胞活力明显下降,P<0.01),联合RT后抑制效果进一步增强(P<0.01),而对正常肝细胞无明显毒性。克隆形成实验表明联合处理显著减少Huh7细胞克隆数量(P<0.01)。在肝癌荷瘤小鼠模型中,联合治疗组肿瘤体积显著低于各单药组(P<0.01),脾脏中CD4⁺CD69⁺与CD8⁺CD69⁺ T细胞比例均显著升高(P<0.01)。HE染色结果显示主要脏器未见明显病理学改变;小鼠血清中的ALT和AST水平均未观察到统计学上的显著差异(P>0.05)。
溶瘤流感病毒联合放疗体外可显著增强对肝癌细胞的杀伤作用,体内明显增强肝癌荷瘤小鼠抑瘤效果并激活机体抗肿瘤免疫应答,显现出良好的协同抗肿瘤效应,为溶瘤病毒联合治疗临床应用提供了理论依据。
新近研究发现,咽峡炎链球菌(Streptococcus anginosus,S. a)可促进胃癌(gastric cancer,GC)发生,但其在胃癌进展中的作用,特别是对肿瘤免疫微环境(tumor immune microenvironment,TIME)的影响机制尚未阐明。本研究拟探讨S. a在进展期胃癌中的作用,并验证其是否通过诱导胃癌细胞上调程序性死亡配体1(programmed death-ligand 1,PD-L1)表达,抑制CD8+ T细胞功能的科学假说。
基于自产的转录组测序(RNA-seq)原始数据(n=98),构建S.a相对丰度(S. a score)的计算流程;另一方面,利用机器学习的方法构建特征基因模型,从公共队列的基因表达矩阵中推导S.a的丰度水平。基于上述方法,根据丰度中位数将胃癌患者分为S. a高丰度组(S.ahigh)与S. a低丰度组(S.alow)。结合单细胞转录组测序数据(n=23),分析两组患者肿瘤免疫微环境中细胞构成的差异。体外验证实验使用S.a处理人(NUGC-3)和鼠(TKM)胃癌细胞系8 h,通过定量PCR与Western blot检测PD-L1表达变化;并通过流式细胞术检测共培养体系中CD8+ T细胞对S.a预处理胃癌细胞的杀伤功能变化。体内实验采用C57BL/6小鼠原位胃癌模型,实验组通过口服灌胃给予S.a菌液,对照组给予无菌培养基,持续干预6周(每组n=6),通过活体成像、肿瘤体积及胃重比较评估肿瘤负荷。
胃癌组织中S.a的丰度显著高于正常胃黏膜(P=0.000 850),且高丰度与预后不良有关(HR=1.49,95%CI;1.09~2.04,P=0.013 9)。通过单细胞转录组数据解析TIME,发现S.a含量不同的胃癌组织具有显著差异的TIME细胞构成,其中S.a丰度高的胃癌组织中CD8+ T细胞数量显著增多(P<0.000 1),但多呈耗竭状态(P<0.000 1)。我们进一步发现胃癌细胞可能是影响CD8+ T细胞功能状态的重要细胞群体,存在一群与S.a丰度(Spearman’s rho=0.288,P<0.000 1)及耗竭CD8+ T细胞(Spearman’s rho=0.522,P<0.000 1)均显著正相关的胃癌细胞。在机制上,S.a处理可显著上调胃癌细胞PD-L1的表达(P<0.000 1)。共培养实验证实,经S.a预处理的胃癌细胞能降低CD8+ T细胞的杀伤功能(P=0.000 526)。体内实验结果显示,S.a灌胃组小鼠的肿瘤成像(P=0.030 6)、肿瘤体积(P=0.045 3)及胃重(P=0.030 6)显著高于对照组。
胃癌中丰度增加的S.a在重塑肿瘤免疫微环境的同时,通过诱导胃癌细胞高表达PD-L1而介导CD8+ T细胞产生耗竭表型、协助肿瘤免疫逃逸。
痛性糖尿病周围神经病变(painful diabetic peripheral neuropathy, PDPN)是糖尿病常见的破坏性并发症,其临床表现及发病机制复杂。从PDPN进展来看,营养感知如何改变基因转录是非常值得探讨的科学问题。然而其潜在的分子机制,尤其是背根神经节(dorsal root ganglia, DRG)中的转录后调控机制与PDPN之间的关联仍然知之甚少。因此,本研究采用整合的多组学方法,在成熟的PDPN大鼠模型的DRG中全面描绘了miRNA和mRNA的表达图谱并分析其调控脉络。
选取18只雄性SD大鼠(4~5周龄,体质量90~100 g),随机分为阴性对照组(vehicle control)和PDPN组,利用链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)诱导大鼠发生糖尿病,构建PDPN大鼠模型。取2组(n=3)的L4-L6 DRG组织,进行miRNA和mRNA高通量测序。通过生物信息学分析筛选差异表达的miRNAs(DEmiRs)和mRNAs(DEGs),并进行GO和KEGG富集分析,整合数据构建了miRNA-mRNA调控网络,最后通过RT-qPCR进行初步验证,并与人源相关数据进行分析比对。
鉴定出11个显著上调和7个显著下调的DemiRs(|log2FC|>1,P<0.05),以及416个上调和110个下调的DEGs(|log2FC|>1,P<0.05)。KEGG通路分析显示DEGs显著富集于神经活性配体—受体相互作用和脂质代谢等与疼痛和糖尿病代谢密切相关的通路(阈值P<0.05)。通过构建miRNA-mRNA调控网络,结果显示Ms4a2、Itgax、Wnt3、Tnn以及上游miRNA可能是调节PDPN进展的核心枢纽。
本研究初步系统地描绘了PDPN模型中DRG的miRNA-mRNA互作图谱,显示Ms4a2、Itgax、Wnt3、Tnn以及上游miRNA可能调节PDPN进展的营养感知机制,揭示了let-7i-5p、miR-9a-5p、miR-543-5p、miR-199a-5p、miR-324-5p、miR-702-3p、Ikzf3、Klhl6、Igsf6、Tmc8、Tmc1、Lmx1a、Cldn16、Vwc2、Cyp2c23等多个PDPN的潜在靶点,发现了鞘脂代谢很可能是联系代谢改变与PDPN发生之间的重要通路。从新的角度,初步探讨了PDPN进展的营养感知机制。
探讨不同镇静策略对接受有创机械通气(invasive mechanical ventilation,IMV)的重症监护病房(ICU)患者短期预后的影响, 同时评估在高龄、合并恶性肿瘤或肝功能受损等特殊人群中是否存在差异。
本研究为回顾性观察性队列研究,数据来源于MIMIC-IV(v2.2)与eICU-CRD(v2.0)两大重症数据库。纳入标准:年龄≥18岁;入ICU后48 h内接受气管插管并行有创机械通气;ICU住院时长≥48 h;气管插管前2 h至插管后48 h内启动单一镇静策略(右美托咪定、丙泊酚、苯二氮䓬类药物)。排除联合镇静策略、再插管及单药样本量<100例者。主要结局为拔管时间;次要结局包括院内死亡率、ICU住院时间、谵妄发生率及心血管不良事件发生率。基于梯度提升机算法的倾向评分进行逆概率加权(IPTW)控制混杂偏倚,随后利用增强逆概率加权(AIPW)双重稳健模型估计平均处理效应(ATE)、OR及95%CI;预设亚组分析检验年龄、恶性肿瘤及肝病状态的交互作用。
本研究最终共纳入12 561名患者,其中右美托咪定组1 111例,丙泊酚组8 021例,苯二氮䓬类组3 429例。IPTW加权后,各基线变量总体达到平衡。在AIPW双重稳健模型中,与右美托咪定组相比,丙泊酚组拔管时间延长0.782 d(ATE=0.782 d,95%CI:0.769~0.796,P<0.001),苯二氮䓬类组延长1.791 d(ATE=1.791 d,95%CI:1.779~1.804,P<0.001);与苯二氮䓬类相比,丙泊酚组拔管时间缩短1.009 d(ATE=-1.009 d,95%CI:-1.018~-1.000,P<0.001)。次要结局:与右美托咪定相比,丙泊酚与苯二氮䓬类院内死亡风险升高(丙泊酚:OR=1.905,95%CI:1.647~2.201,P<0.001;苯二氮䓬类:OR=2.768,95%CI:2.262~3.388,P<0.001),谵妄风险亦升高(丙泊酚:OR=1.905,95%CI:1.428~2.541,P<0.001;苯二氮䓬类:OR=2.382,95%CI:1.681~3.376,P<0.001)。此外,ICU住院时间在丙泊酚组与苯二氮䓬类组分别延长0.367 d与1.012 d(丙泊酚:ATE=0.367 d,95%CI:0.351~0.382,P<0.001;苯二氮䓬类:ATE=1.012 d,95%CI:0.996~1.029,P<0.001),总心血管不良事件次数分别增加6.527次与15.199次(丙泊酚:ATE=6.527次,95%CI:6.112~6.942,P<0.001;苯二氮䓬类:ATE=15.199次,95%CI:14.727~15.671,P<0.001)。呼吸机相关肺炎(VAP)方面,丙泊酚相较右美托咪定风险更低(OR=0.722,95%CI:0.648~0.805,P<0.001),苯二氮䓬类与右美托咪定差异不显著(OR=1.082,95%CI:0.934~1.252,P=1.000)。亚组与交互作用分析显示,镇静策略与恶性肿瘤(P-for-interaction=0.001)及中重度肝病(P-for-interaction=0.048)存在显著交互:在合并恶性肿瘤患者中,丙泊酚组较右美托咪定组拔管时间呈缩短趋势(ATE=-1.326 d,95%CI:-2.732~0.080,P=0.064);在中重度肝病患者中,丙泊酚组较右美托咪定组拔管时间亦呈缩短趋势(ATE=-1.232 d,95%CI:-2.939~0.475,P=0.157),提示上述特殊人群中右美托咪定的获益减弱甚至可能发生方向改变。
对于ICU有创机械通气患者,右美托咪定相较丙泊酚与苯二氮䓬类与更短拔管时间及更低院内死亡率、谵妄与心血管不良事件风险相关;但在合并恶性肿瘤或中重度肝病患者中,右美托咪定的优势减弱。
本研究旨在通过孟德尔随机化(mendelian randomization,MR)探索血浆总睾酮(total testosterone,TT)、生物可利用睾酮(bioavailable testosterone,Bio-T)水平与主动脉瘤(aortic aneurysm,AA)发病之间的因果关系。
从IEU Open GWAS公开基因组数据库中,筛选与TT、Bio-T密切相关(P<5×10-10)且低偏倚度的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)作为工具变量,以AA为结局,采用逆方差加权法(inverse variance weighted,IVW)为主要分析方法,结合MR-Egger回归、加权中位数法(weighted median estimation, WME)、简单模式和加权模式分析法。通过Cochran’s Q检验、MR-Egger截距检验、MR-PRESSO检验、留一法及漏斗图法进行敏感性分析,统计显著性设定为P<0.05。
两样本MR分析显示,TT和Bio-T水平与AA发病风险均存在因果关系,MR-Egger回归和WME结果的方向也一致。TT与AA的因果关联中存在异质性(Q=132.081,P=0.024),进行MR-PRESSO检验未发现异常SNP,故采用随机效应模型(IVW:OR=0.856,95% CI:0.744~0.985,P=0.030)作为主要结果。Bio-T(IVW:OR=0.551,95% CI:0.304~0.998,P=0.049)水平与AA发病的因果关联效应较TT(OR=0.856)更强,通过递进式SNP阈值筛选(严格至P<5×10-33)和敏感性分析都验证了Bio-T与AA因果关系的稳健性。
血浆TT和Bio-T水平均与AA发生存在因果关联,Bio-T的因果效应更强,结果更稳健,维持健康足量的血浆睾酮水平,尤其是Bio-T水平可显著降低AA的发病风险,该发现为AA的防治策略提供了新的靶点和思路。
探索帕金森病家族基因的遗传特征,构建帕金森家族基因特征模型,以指导皮肤黑色素瘤(cutaneous melanoma, CMM)患者的预后和治疗。
①通过分析TCGA和GTEx数据库,比较帕金森病相关家族基因在黑色素瘤组织和正常组织中的表达差异,通过GEPIA2数据库分析相关基因在不同TNM分期和Clark分级中的表达差异。②基于TCGA数据库,利用预后森林图、LASSO回归模型和风险因素分析,建立包含7个关键基因的特征模型。对该模型进行内部和外部验证,并对模型基因进行GO富集和KEGG通路富集分析。③基于TIMER数据库,分析预后模型中基因突变对肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)免疫细胞浸润的影响,利用ssGSEA热图分析高风险组与低风险组间免疫细胞亚群的差异。通过PD-1免疫检查点抑制剂治疗反应分析、外部数据集验证以及不同药物的半数抑制浓度(IC50)值,研究高风险组与低风险组在药物治疗效果上可能存在的差异。④体外培养PIG1(正常人黑色素细胞系)和A375(人黑色素瘤细胞系)细胞,通过Western Blot 和RT-qPCR检测该预后模型中基因在黑色素细胞和人黑色素瘤细胞中的蛋白表达及mRNA相对表达差异。
①分析TCGA和GTEx数据库发现,除PARK14(PLA2G6)外,所有帕金森病家族基因在黑色素瘤组织和正常组织中的表达均存在显著差异。分析HPA数据库发现,与正常组织相比,帕金森家族基因在黑色素瘤样本中蛋白表达发生上调或下调。在GEPIA2数据库分析帕金森家族基因在不同TNM分期及Clark分级的表达,均发现部分基因表达存在差异。②基于TCGA数据库选择COX回归分析发现其中13个基因表达水平可预测黑色素瘤患者总生存期,对该数据 LASSO回归分析构建包含7个帕金森家族基因(LRRK2、UCHL1、SNCA、VPS13C、SPR、EIF4G1、FBXO7)的黑色素瘤预后模型。采用风险因子列联图计算所有患者预后风险评分,将患者分为高、低风险组(中位数=-0.145),结果显示高风险组生存率显著较差,而风险评分越低,生存时间越长。随后对该模型在TCGA队列中进行内部验证:3年和5年的列线图校准曲线显示,黑色素瘤患者预后的预测曲线与实际曲线非常接近。在GEO队列中进行外部验证:在GEO数据库中选择3个包含完整临床数据和基因表达矩阵的数据集(GSE19234、GSE22153 和 GSE53118),基于预后模型的风险评分在ROC曲线上的敏感性和特异性优于TNM分期。GO富集和KEGG通路富集发现7个基因主要富集在肿瘤发生和肿瘤免疫的通路中,如磷酸化、程序性细胞死亡、细胞周期等,这表明预后模型与肿瘤发生和免疫相关。③GSVA评分发现,这7个基因在与肿瘤发生和抗肿瘤免疫相关的通路中富集,能抑制肿瘤生长的CD8+ T细胞、细胞毒性细胞、Th1细胞则在低风险组中浸润更多。同时,低风险组患者肿瘤细胞对尼洛替尼(nilotinib)、BIBW2992、博来霉素(bleomycin)、硼替佐米(bortezomib)、达沙替尼(dasatinib)和MK-2206的IC50值较低(P<0.05)。④通过RT-qPCR和Western blot分析,以在转录和翻译水平上验证A375(人恶性黑色素瘤细胞系)和PIG1细胞(正常皮肤黑色素细胞系)中这七个基因的相对表达差异。实验结果显示,LRRK2和UCHL1基因在A375细胞和PIG1细胞中几乎不表达,同时,与正常黑色素细胞相比,黑色素瘤细胞中SNCA、VPS13C、SPR、EIF4G1和FBXO7基因的mRNA表达显著上调(P<0.05);SPR、eIF4G1和FBXO7的蛋白表达显著上调(P<0.05)。
本研究建立的七基因特征预后模型能够有效评估CMM患者预后及其药物治疗疗效。
旨在对癌症多组学数据和临床数据进行深度融合和分析,从而提高癌症预后的预测能力。
获取TCGA数据库卵巢癌、肝癌及结直肠癌3个癌种的组学数据(mRNA、lncRNA和miRNA数据)和临床数据;构建一种新的癌症预后预测模型MoACG(multi-omics attention clinical gating Model),其基于自注意力机制(self-attention mechanism)探讨不同组学之间的潜在关联,利用门控融合(gated fusion)自适应地融合多组学信息和临床信息(年龄、性别、治疗方式);通过与多种机器学习方法对比验证模型的有效性,最后利用可解释性算法DeepLIFT量化基因对模型贡献,筛选核心预后基因。
在卵巢癌、肝癌及结直肠癌数据集中,五折交叉验证的AUC值分别为(0.793±0.042)、(0.791±0.065)和(0.789±0.086);AUPR值分别为(0.915±0.020)、(0.855±0.058)和(0.917±0.039);综合性能优于其他9种机器学习模型。消融实验证明,3种组学数据整合模型在各癌种中均展现出最优预测性能。DeepLIFT算法筛选出与肝癌相关的MED8、DLGAP4、NABP2等基因,与已有研究结论高度吻合,且能够通过表达水平有效区分患者的生存风险(P<0.005)。
相较于既往研究,利用组学数据和临床数据构建的MoACG可有效提高癌症预后预测能力,为癌症诊疗、预后研究提供新方案。
探究人工智能(artificial intelligence, AI)辅助全膝关节置换(total knee arthroplasty, TKA)术前规划的准确性是否不劣于三维工程师和医生合作完成的人工TKA术前规划,并评估年龄对AI规划精准度的影响。
本研究采用回顾性、横断面比较设计,回顾性收集127名在2022年12月至2023年9月于陆军军医大学第一附属医院行TKA的患者资料,根据年龄分为≤60岁组(40-60岁,n=22)和>60岁组(61~80岁,n=105)。对所有患者分别进行AI辅助术前规划(AI规划)与计算机辅助人工术前规划(传统规划)。对比患者AI规划、传统规划及术中真实的股骨远端截骨角(hip-knee-shaft angle, HKS)、股骨截骨差、胫骨截骨差、股骨旋转角和假体型号数据,以及AI规划和传统规划的时间、人力及经济成本。非劣效界值设定为截骨角度差≤1°、截骨厚度差≤1 mm、假体型号差≤1个。
与传统规划相比,AI规划HKS平均偏大(0.8±1.2)°,Cohen’s d =0.4(95%CI:0.2~0.7);股骨截骨差平均偏大(1.1±1.8) mm,Cohen’s d=0.5(95%CI为0.3~0.8);胫骨截骨差平均偏大(0.6±1.7)mm,Cohen’s d =0.3(95%CI为0~0.5),以上“标准化平均差异”的95%CI下限均大于其“负的非劣效界值”。与传统规划相比,≤60岁组AI规划在HKS、胫骨截骨差和股骨旋转角无显著差异(P>0.05),>60岁组AI规划仅股骨截骨差的差异超过非劣效性界值(平均偏大1.1 mm,P<0.05)。假体型号预测方面,AI规划有73.2%的股骨假体和87.4%的胫骨假体预测型号差异未超过1个型号,传统规划有81.9%的股骨假体和90.6%的胫骨假体预测型号差异未超过1个型号,二者无显著差异。AI规划耗时显著短于传统规划[(27.4±4.1) min vs. (45.3±8.5) min,P<0.05],且无需额外人力与设备成本(患者费用为0元/例vs. 3 000元/例)。
TKA的AI术前规划具有不劣于传统规划模式的精准度,尤其在60岁以下患者中表现更优,同时具备显著的时间与经济成本优势。