Nature Communications

Một thành phần quan trọng trong việc diễn giải các nghiên cứu cấp hệ thống là suy diễn các con đường sinh học phong phú và các phức hợp protein có trong các tập dữ liệu OMICs. Việc phân tích thành công yêu cầu tích hợp một bộ dữ liệu sinh học hiện có rộng rãi và áp dụng một quy trình phân tích vững chắc để tạo ra các kết quả có thể diễn giải được. Metascape là một cổng thông tin dựa trên web được thiết kế để cung cấp một nguồn tài nguyên chú thích và phân tích danh sách gen toàn diện cho các nhà sinh học thực nghiệm. Về các tính năng thiết kế, Metascape kết hợp sự phong phú chức năng, phân tích互译, chú thích gen và tìm kiếm thành viên để tận dụng hơn 40 cơ sở kiến thức độc lập trong một cổng tích hợp duy nhất. Ngoài ra, nó còn tạo điều kiện cho việc phân tích so sánh các tập dữ liệu qua nhiều thí nghiệm độc lập và chính xác. Metascape cung cấp trải nghiệm người dùng đơn giản hóa một cách đáng kể thông qua giao diện phân tích nhanh một cú nhấp chuột để tạo ra các đầu ra có thể diễn giải được. Tóm lại, Metascape là một công cụ hiệu quả và tối ưu cho các nhà sinh học thực nghiệm để phân tích và diễn giải một cách toàn diện các nghiên cứu dựa trên OMICs trong kỷ nguyên dữ liệu lớn.

Đặc tính lưỡng tính sóng-hạt là một điều kỳ diệu bản chất của thế giới lượng tử. Thí nghiệm hai khe thường được sử dụng để hiểu những khía cạnh khác nhau của khái niệm cơ bản này. Sự xuất hiện của nhiễu xạ phụ thuộc vào việc thiếu thông tin về hướng đi và sự vắng mặt của các cơ chế suy giảm lượng tử, điều này có thể làm rối loạn các mặt sóng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo về việc quan sát nhiễu xạ hai trung tâm trong phân phối động lượng electron gốc phân tử sau khi ion hóa dimer neon bằng một trường laser mạnh. Việc chọn lọc các ion, được đo đồng thời với các electron, cho phép chọn lựa sự đối xứng của ion dư, dẫn đến việc quan sát cả hai loại nhiễu xạ, gerade và ungerade.

Các tế bào được kích thích và tế bào ung thư có sự rút ngắn phổ biến các vùng không dịch mã 3’- (3’UTR) và chuyển sang các isoform mRNA ngắn hơn do việc sử dụng các tín hiệu polyadenylation (PAS) gần hơn trong các intron và exon cuối. U1 snRNP (U1), RNA hạt nhỏ không mã hóa (spliceosomal) phong phú nhất ở động vật có xương sống, làm tắt các PAS gần và việc ức chế nó bằng các oligonucleotide morpholino chống nghĩa (U1 AMO) sẽ gây ra việc ngừng phiên mã sớm rộng rãi và sự rút ngắn mRNA. Ở đây, chúng tôi cho thấy rằng liều lượng thấp của U1 AMO làm tăng sự di chuyển và xâm nhập của tế bào ung thư in vitro lên tới 500%, trong khi sự biểu hiện quá mức của U1 có tác động ngược lại. Ngoài chiều dài 3’UTR, nhiều thay đổi trong toàn bộ transcriptome có thể góp phần vào kiểu hình này được quan sát, bao gồm việc cắt nối thay thế và mức độ biểu hiện mRNA của các proto-oncogen và các gen ức chế khối u. Những phát hiện này tiết lộ một vai trò bất ngờ của sự cân bằng U1 (U1 có sẵn so với phiên mã) trong các trạng thái tế bào ung thư và được kích hoạt, và gợi ý U1 như một mục tiêu tiềm năng cho việc điều chỉnh chúng.

Việc định hình phiên mã của các tế bào đơn lẻ là yếu tố cơ bản để hiểu các hệ thống sinh học phức tạp. Chúng tôi mô tả một hệ thống dựa trên giọt cho phép đếm mRNA 3′ của hàng chục nghìn tế bào đơn lẻ cho mỗi mẫu. Quá trình bao bọc tế bào, với tối đa 8 mẫu cùng một lúc, diễn ra trong khoảng 6 phút, với hiệu suất bắt giữ tế bào khoảng 50%. Để chứng minh hiệu suất kỹ thuật của hệ thống, chúng tôi đã thu thập dữ liệu phiên mã từ khoảng 250.000 tế bào đơn lẻ trên 29 mẫu. Chúng tôi đã xác thực độ nhạy của hệ thống và khả năng phát hiện các quần thể hiếm bằng cách sử dụng các dòng tế bào và RNA tổng hợp. Chúng tôi đã phân tích 68.000 tế bào bạch cầu đơn nhân ngoại vi để chứng minh khả năng của hệ thống trong việc phân loại các quần thể miễn dịch lớn. Cuối cùng, chúng tôi đã sử dụng sự biến đổi trong dữ liệu phiên mã để xác định tính chimerism của chủ thể và người cho ở mức độ tế bào đơn lẻ từ các tế bào đơn nhân tủy xương được tách ra từ các bệnh nhân ghép tạng.

Các vòm băng thường hình thành ở hai đầu bắc và nam của eo biển Nares đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết xuất khẩu băng biển đa niên từ Đại dương Bắc Cực. Đại dương Bắc Cực đang tiến triển thành một khối băng trẻ hơn, mỏng hơn và di động hơn, và số phận của băng đa niên ngày càng trở nên quan trọng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng dữ liệu vận động băng từ hình ảnh Sentinel-1 để báo cáo về hành vi gần đây của các vòm băng này và các dòng chảy băng liên quan. Chúng tôi chỉ ra rằng thời gian hình thành vòm băng đã giảm trong 20 năm qua, trong khi cả diện tích và thể tích băng dọc theo eo biển Nares đều gia tăng. Những kết quả này cho thấy một quá trình chuyển tiếp đang diễn ra tới một trạng thái mà sự hình thành của những vòm này sẽ trở nên không điển hình, kèm theo đó là sự gia tăng xuất khẩu băng đa niên, thúc đẩy quá trình chuyển đổi tới khối băng Bắc Cực trẻ và mỏng hơn.

Hiểu biết về sự giao tiếp toàn cầu giữa các tế bào đòi hỏi một đại diện chính xác về các liên kết tín hiệu giữa các tế bào và phân tích hệ thống hiệu quả các liên kết đó. Chúng tôi xây dựng một cơ sở dữ liệu về các tương tác giữa các ligand, thụ thể và các yếu tố đồng phối thuộc, mô tả chính xác các phức hợp phân tử dị hợp đã biết. Sau đó, chúng tôi phát triển CellChat, một công cụ có khả năng suy diễn và phân tích định lượng các mạng lưới giao tiếp giữa tế bào từ dữ liệu giải trình tự RNA đơn tế bào (scRNA-seq). CellChat dự đoán các đầu vào và đầu ra tín hiệu chính cho các tế bào và cách mà các tế bào và tín hiệu đó phối hợp để thực hiện chức năng bằng cách sử dụng phân tích mạng và các phương pháp nhận dạng mẫu. Thông qua việc học tập nhiều chiều và các tương phản định lượng, CellChat phân loại các con đường tín hiệu và phân biệt các con đường bảo tồn và theo ngữ cảnh qua các tập dữ liệu khác nhau. Việc áp dụng CellChat vào các tập dữ liệu da của chuột và người cho thấy khả năng của nó trong việc trích xuất các mẫu tín hiệu phức tạp. Bộ công cụ linh hoạt và dễ sử dụng CellChat cùng với một công cụ tìm kiếm dựa trên web (http://www.cellchat.org/) sẽ giúp khám phá các giao tiếp giữa tế bào mới và xây dựng bản đồ giao tiếp giữa các tế bào trong các mô đa dạng.

Kể từ năm 2002, các coronavirus beta (CoV) đã gây ra ba đợt bùng phát zoonotic, SARS-CoV vào năm 2002–2003, MERS-CoV vào năm 2012, và SARS-CoV-2 mới nổi vào cuối năm 2019. Tuy nhiên, hiện tại, kiến thức về sinh học của SARS-CoV-2 còn rất hạn chế. Ở đây, bằng cách sử dụng hệ thống pseudovirus có protein S của SARS-CoV-2, chúng tôi xác nhận rằng enzyme chuyển đổi angiotensin 2 ở người (hACE2) là thụ thể cho SARS-CoV-2, phát hiện rằng SARS-CoV-2 xâm nhập vào các tế bào 293/hACE2 chủ yếu thông qua quá trình nội bào, rằng PIKfyve, TPC2 và cathepsin L là những yếu tố quan trọng cho quá trình xâm nhập, và rằng protein S của SARS-CoV-2 kém ổn định hơn so với protein S của SARS-CoV. Kháng thể đa dòng chống lại SARS S1 T62 ức chế sự xâm nhập của SARS-CoV S nhưng không phải của các pseudovirion SARS-CoV-2 S. Các nghiên cứu tiếp theo sử dụng huyết thanh của bệnh nhân hồi phục từ SARS và COVID-19 cho thấy sự trung hòa chéo hạn chế, gợi ý rằng việc hồi phục từ một loại nhiễm trùng có thể không bảo vệ chống lại loại còn lại. Kết quả của chúng tôi trình bày những mục tiêu tiềm năng cho việc phát triển thuốc và vắc-xin dành cho SARS-CoV-2.