Nature Communications

Osteosarcoma is the most frequent primary bone tumor with poor prognosis. Through RNA-sequencing of 100,987 individual cells from 7 primary, 2 recurrent, and 2 lung metastatic osteosarcoma lesions, 11 major cell clusters are identified based on unbiased clustering of gene expression profiles and canonical markers. The transcriptomic properties, regulators and dynamics of osteosarcoma malignant cells together with their tumor microenvironment particularly stromal and immune cells are characterized. The transdifferentiation of malignant osteoblastic cells from malignant chondroblastic cells is revealed by analyses of inferred copy-number variation and trajectory. A proinflammatory FABP4⁺ macrophages infiltration is noticed in lung metastatic osteosarcoma lesions. Lower osteoclasts infiltration is observed in chondroblastic, recurrent and lung metastatic osteosarcoma lesions compared to primary osteoblastic osteosarcoma lesions. Importantly, TIGIT blockade enhances the cytotoxicity effects of the primary CD3⁺ T cells with high proportion of TIGIT⁺ cells against osteosarcoma. These results present a single-cell atlas, explore intratumor heterogeneity, and provide potential therapeutic targets for osteosarcoma.

Adenosine là một yếu tố ức chế miễn dịch làm hạn chế miễn dịch chống khối u thông qua việc ức chế nhiều tập hợp miễn dịch bao gồm cả tế bào T thông qua việc kích hoạt thụ thể adenosine A_2A (A_2AR). Sử dụng cả tế bào T CAR của chuột và người, chúng tôi cho thấy việc nhắm mục tiêu A_2AR bằng một chiến lược CRISPR/Cas9 có liên quan đến lâm sàng làm tăng đáng kể hiệu quả in vivo của chúng, dẫn đến việc cải thiện sự sống sót của chuột. Các tác động do sự xóa gen A_2AR trung gian qua CRISPR/Cas9 tạo ra mạnh mẽ hơn so với việc giảm dung lượng trung gian shRNA hoặc sự chặn dược lý của A_2AR. Về mặt cơ chế, tế bào T CAR chỉnh sửa A_2AR ở người cho thấy kháng cự đáng kể với những thay đổi phiên mã trung gian bởi adenosine, dẫn đến sản xuất gia tăng các cytokine bao gồm IFNγ và TNF, và tăng cường biểu hiện các gen liên quan đến con đường tín hiệu JAK-STAT. Tế bào T CAR thiếu A_2AR được dung nạp tốt và không gây ra các bệnh lý rõ rệt ở chuột, hỗ trợ việc sử dụng CRISPR/Cas9 để nhắm mục tiêu A_2AR nhằm cải thiện chức năng tế bào T CAR trong lâm sàng.

Sự kết hợp giữa kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen và liệu pháp tế bào nhận có tiềm năng to lớn trong việc điều trị các bệnh di truyền và ung thư. Kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen đa yếu tố sử dụng các enzyme mục tiêu có thể được sử dụng để tăng cường hiệu quả và mở rộng ứng dụng của các liệu pháp này nhưng cũng tiềm ẩn rủi ro an toàn liên quan đến những thay đổi gen không mong muốn và độc tính gen. Ở đây, chúng tôi áp dụng công nghệ chỉnh sửa cơ bản để sửa đổi gen đa yếu tố trong tế bào T nguyên phát của người nhằm hỗ trợ nền tảng CAR-T đồng loại, và chúng tôi chứng minh rằng bộ chỉnh sửa cơ bản có thể trung gian hóa sự phá vỡ gen đa tác động với hiệu suất cao và sự tạo ra đứt gãy chuỗi đôi tối thiểu. Quan trọng là, tế bào T đã được chỉnh sửa cơ bản với nhiều gen thể hiện sự mở rộng tốt hơn và không có sự chuyển vị do đứt gãy chuỗi đôi gây ra, điều này được quan sát thấy ở các tế bào T được chỉnh sửa bằng enzyme Cas9. Phát hiện của chúng tôi nhấn mạnh bộ chỉnh sửa cơ bản như một nền tảng mạnh mẽ cho việc chỉnh sửa gen của các loại tế bào nguyên phát có liên quan đến liệu pháp.

Các tế bào dendritic (DCs) điều hướng sự phân biệt của tế bào T CD4⁺ thành các nhóm tế bào trợ giúp (Th) khác nhau, cần thiết cho việc bảo vệ chống lại các bệnh nhiễm trùng đa dạng. Tuy nhiên, các cơ chế mà DCs sử dụng để thúc đẩy phản ứng Th2, điều quan trọng cả cho miễn dịch đối với nhiễm giun và trong các bệnh dị ứng, hiện vẫn chưa được hiểu rõ. Chúng tôi chứng minh vai trò quan trọng của protein miền gắn methyl-CpG-2 (Mbd2), liên kết giữa methyl hóa DNA với cấu trúc nhiễm sắc thể ức chế, trong việc điều chỉnh biểu hiện của một loạt các gen liên quan đến kích hoạt và chức năng tối ưu của DC. Trong trường hợp thiếu Mbd2, DCs thể hiện sự kích hoạt kiểu hình giảm và có khả năng đáng kể để khởi động miễn dịch Th2 chống lại giun hoặc dị nguyên bị suy giảm. Dữ liệu này xác định một cơ chế di truyền học trung tâm đối với sự kích hoạt phản ứng tế bào T CD4⁺ bởi DCs, đặc biệt trong bối cảnh Th2, và tiết lộ các protein gắn methyl-CpG cùng với các gen dưới sự kiểm soát của chúng như là những mục tiêu điều trị tiềm năng cho viêm loại 2.

Trong số các phương pháp phát hiện virus hiện có, những phương pháp dựa trên các enzyme CRISPR-Cas có thể lập trình mang lại lợi thế về thời gian báo cáo nhanh và độ nhạy cao mà không cần đến máy gia nhiệt. Hệ thống CRISPR-Cas loại III-A là một yếu tố miễn dịch với nhiều thành phần và cơ chế hoạt động khác nhau, kích hoạt bởi RNA virus, trước đây chưa được sử dụng để phát hiện bệnh phần nào là do quy trình tái tạo enzyme phức tạp và chức năng của nó. Tại đây, chúng tôi mô tả việc xây dựng và ứng dụng một phương pháp phát hiện virus, dựa trên hệ thống CRISPR-Cas loại III-A được tái tạo trong môi trường sống. Hệ thống này tận dụng cả hoạt động cắt nucleic acid do RNA và phiên mã kích hoạt, cũng như khuếch đại tín hiệu nội bộ cho phép phát hiện virus với độ nhạy cao và trong nhiều điều kiện khác nhau. Chúng tôi đã chứng minh việc sử dụng phương pháp dựa trên hệ thống loại III-A trong việc phát hiện SARS-CoV-2, đạt độ nhạy 2000 copies/μl mà không cần khuếch đại và 60 copies/μl nhạy cảm qua khuếch đại isothermal trong vòng 30 phút, và chẩn đoán bệnh nhân nhiễm SARS-CoV-2 trong cả hai điều kiện. Độ nhạy cao, điều kiện phản ứng linh hoạt và việc khuếch đại có sự dẫn dắt bởi phân tử nhỏ khiến hệ thống loại III-A trở thành một phương pháp phát hiện nucleic acid độc đáo với nhiều ứng dụng rộng rãi.

Sự phát triển từng đợt của các cao nguyên orogenic ở độ cao lớn bị chi phối bởi một loạt các quá trình địa động lực. Tuy nhiên, việc xác định các cơ chế nền tảng thúc đẩy động lực phát triển của cao nguyên qua lịch sử địa chất và giới hạn độ sâu mà từ đó sự phát triển bắt nguồn vẫn là một thách thức. Ở đây, chúng tôi trình bày hệ thống He-CO₂-N₂ của các chất lỏng địa nhiệt, cho thấy sự tồn tại của một hệ thống đứt gãy ở quy mô lớp vỏ trong khu vực đông nam Cao nguyên Tây Tạng, nơi mà sự phát triển cao nguyên đa giai đoạn đã diễn ra trong quá khứ địa chất và tiếp tục cho đến hiện tại. Các đồng vị He cung cấp bằng chứng rõ ràng về sự tham gia của động lực quy mô manti trong sự mở rộng theo chiều ngang và sự nâng cao bề mặt tập trung của Cao nguyên Tây Tạng. Mối tương quan xuất sắc giữa các giá trị ³He/⁴He và tỷ lệ ứng suất dọc theo đường kháng cự của Ấn Độ vào châu Á cho thấy sự phân bố ứng suất không đồng đều giữa biên giới của cao nguyên và nội địa, điều này điều chỉnh sự phát triển về phía đông nam của Cao nguyên Tây Tạng trong bối cảnh hội tụ giữa Ấn Độ và châu Á. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng hóa học bay hơi có nguồn gốc sâu có thể được sử dụng để hạn chế các quá trình động lực sâu liên quan đến sự phát triển của cao nguyên orogenic.

Một khía cạnh của vật lý động đất chưa được giải quyết một cách đầy đủ là lý do tại sao một số trận động đất phát sinh hàng ngàn dư chấn trong khi những trận động đất khác chỉ phát sinh ít hoặc không có dư chấn. Cũng vẫn chưa rõ tại sao tỷ lệ dư chấn lại suy giảm với tốc độ ~1/thời gian. Ở đây, tôi cho thấy rằng hai yếu tố này có liên quan, với việc thiếu hụt dư chấn phản ánh sự vắng mặt của các nguồn dịch có áp suất cao ở độ sâu, trong khi các chuỗi dư chấn phong phú và kéo dài phản ánh việc khai thác các bể chứa dịch có áp suất cao thúc đẩy các chuỗi dư chấn. Bằng cách sử dụng một mô hình vật lý nắm bắt các khía cạnh thống trị của động lực học tính thấm trong vỏ trái đất, tôi cho thấy mô hình này tạo ra độ phù hợp vượt trội với các quan sát hơn so với các độ phù hợp thực nghiệm thường được sử dụng như Định luật Omori-Utsu, và tìm thấy một mối quan hệ chức năng giữa tỷ lệ suy giảm dư chấn và khả năng kiến tạo trong việc phục hồi các mạng lưới nứt được tạo ra trong và sau động đất. Những kết quả này có ý nghĩa sâu rộng và có thể giúp giải thích các quan sát khác như sự phục hồi tốc độ địa chấn, suy giảm và di chuyển.

Quá trình thoát khí CO₂ từ các dòng chất lỏng giàu CO₂ từ lòng đất đã được chứng minh là đóng góp đáng kể vào ngân sách carbon toàn cầu. Sự hiện diện của hiện tượng thoát khí lan tỏa cho thấy một mức độ thấm nhất định của vỏ trái đất, thường trùng hợp với các khu vực có hoạt động địa chấn mạnh. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tận dụng các tập dữ liệu địa chất toàn cầu mới nhất để hiểu rõ hơn về quá trình thoát khí từ trái đất và mối tương quan của nó với các chế độ kiến trúc. Ở đây, chúng tôi sử dụng một phân tích mẫu điểm tùy chỉnh để chỉ ra rằng có một mối tương quan không gian giữa sự xả khí CO₂ và sự hiện diện của các hệ thống đứt gãy hoạt động, đặc biệt là với những hệ thống có đặc trưng lùi về phía trước. Dữ liệu địa chấn cho thấy sự tồn tại của một mối tương quan không gian tích cực giữa sự xả khí và các chế độ kiến trúc kéo giãn và xác nhận rằng các quá trình như vậy sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các con đường cho khí lên cao ở cả quy mô vi mô và vĩ mô, làm tăng độ thấm của đá và kết nối vỏ đất sâu với bề mặt trái đất.

Sự phát triển của các phim rào cản siêu mỏng là rất quan trọng đối với ngành công nghiệp bán dẫn tiên tiến. Graphene có vẻ hứa hẹn như một lớp coating bảo vệ; tuy nhiên, tính chất poly tinh thể và khuyết tật của graphene chế tạo cản trở ứng dụng thực tiễn của nó. Ở đây, chúng tôi nghiên cứu hành vi oxy hóa của các tấm đồng (Cu) được phủ graphene tại các khuyết tật nội tại của graphene có nguồn gốc khác nhau. Thông tin quy mô vĩ mô về sự phân bố không gian và độ bền oxy hóa của các khuyết tật graphene khác nhau được thu nhận dễ dàng thông qua hiển vi quang học và điện tử sau khi tôi nhiệt trên bề mặt nóng. Các thí nghiệm oxy hóa có kiểm soát cho thấy rằng mức độ thiếu hụt cấu trúc phụ thuộc mạnh mẽ vào nguồn gốc của các khuyết tật cấu trúc, các hướng tinh thể của các hạt Cu cơ sở, điều kiện tăng trưởng của graphene, và động học của sự phát triển graphene. Các kết quả thực nghiệm và lý thuyết thu được cho thấy rằng các gốc oxy, phân hủy từ các phân tử nước trong không khí xung quanh, được chuyển hóa hiệu quả tại các khuyết tật Stone-Wales vào giao diện graphene/Cu với sự trợ giúp của các tác nhân hỗ trợ.

Kho dự trữ carbon hữu cơ trong đất (SOC) ở các vùng đất ngập nước đang bị đe dọa bởi sự suy giảm mực nước (WTD) trên toàn cầu. Tuy nhiên, phản ứng của SOC đối với WTD vẫn còn rất không chắc chắn. Ở đây, chúng tôi khảo sát vai trò chưa được nghiên cứu đầy đủ của sắt (Fe) trong việc trung gian hóa hoạt động enzyme trong đất và sự ổn định lignin trong một thí nghiệm WTD mesocosm tại một vùng đất ngập nước trên núi. Trái ngược với lý thuyết 'khóa enzyme' cổ điển, hoạt động oxy hóa phenol chủ yếu được kiểm soát bởi sắt hóa trị hai [Fe(II)] và giảm dần với WTD, dẫn đến sự tích tụ của các hợp chất thơm có thể hòa tan và giảm hoạt động của enzyme thủy phân. Hơn nữa, việc sử dụng dithionite để loại bỏ oxit sắt cho thấy sự gia tăng đáng kể các phenol lignin được bảo vệ bởi sắt trong đất tiếp xúc với không khí. Oxid hóa sắt do đó hoạt động như một 'cánh cổng sắt' chống lại 'khóa enzyme' trong việc điều tiết động lực học SOC của đất ngập nước dưới sự tiếp xúc với oxy. Cơ chế mới được công nhận này có thể là chìa khóa để dự đoán sự lưu trữ carbon trong đất ngập nước với sự gia tăng của WTD trong bối cảnh khí hậu thay đổi.