Bigfoot作為一款高參數(shù)、高性能、高速度、高通量的全光譜流式分選儀,越來越廣泛地被國內外科學家們應用到前沿的科學研究當中。下面跟大家分享一下今年以來在頂級的國外學術期刊上發(fā)表的三篇文章。
《基于工程化活體存儲微球的檔案文件系統(tǒng)用于隨機可訪問的體內DNA存儲》
2025年2月21日,清華大學機械工程系熊卓教授在國際材料研究頂級期刊《先進材料》(Advanced Materials, IF = 27.6)在線發(fā)表了題為“基于工程化活體存儲微球的檔案文件系統(tǒng)用于隨機可訪問的體內DNA存儲"(Engineered Living Memory Microspheroid-Based Archival File System for Random Accessible In Vivo DNA Storage) 的重大科研成果。
本研究提出了一種創(chuàng)新的DNA數(shù)據存儲系統(tǒng), 該系統(tǒng)基于攜帶彩色熒光標記的工程化活體存儲微球(Engineered Living Memory Microspheroids, 簡稱ELMM),被研究人員形象地稱為“細菌彩珠硬盤"。研究人員將數(shù)據編碼為DNA序列并插入可表達eGFP或mCherry等熒光蛋白的質粒中,隨后將其轉化至細菌內部,再將這些細菌快速封裝于水凝膠微球中,即得 “細菌彩珠硬盤",這些ELMM可在室溫干燥環(huán)境中長期且安全保存。當需要檢索數(shù)據時, 研究人員使用熒光激活流式分選 (FACS) 方法, 根據熒光蛋白信號對ELMM進行分選和細菌擴增, 最后再對細菌進行測序和解碼以恢復原始數(shù)據;未使用的細菌可重新制成ELMM,形成流程閉環(huán)。這一創(chuàng)新的DNA數(shù)據存儲系統(tǒng),涵蓋了數(shù)據編碼與合成、特征設定、信息整合與保存、隨機訪問、復制、讀取與解碼等完整流程。
圖1 “細菌彩珠硬盤"DNA數(shù)據存儲系統(tǒng)工作流程示意圖
該研究的核心內容為制備“細菌彩珠硬盤"和驗證熒光激活分選方法的高效檢索能力。研究人員選取了不同的圖像數(shù)據編碼為DNA序列, 最終制備為直徑47.03μm的ELMM,并進行了3個月室溫干燥保存和多達7次的凍干-復水循環(huán)測試, 驗證其長期穩(wěn)定和可重用性。而在數(shù)據檢索環(huán)節(jié),研究人員設計了基于eGFP/mCherry/TagBFP等熒光蛋白信號的布爾邏輯檢索測試,并采用配備150 µm噴嘴的Bigfoot全光譜流式細胞分選儀對直徑近50μm的ELMM進行熒光激活流式分選。通過對分選后細菌進行培養(yǎng)和DNA測序, 結果表明分選準確率>98%,分選靈敏度可達0.1%; 即使在目標數(shù)據僅10個拷貝的情況下, 數(shù)據也能被準確檢索(見圖2)。
圖2 “細菌彩珠硬盤"支持多種文件類型 (多色熒光)和布爾邏輯的數(shù)據檢索
《Tgm2 催化 IκBα 共價交聯(lián)驅動 NF-κB 核轉位增強小膠質細胞衰老相關分泌表型》
2025年1月3日,清華大學生命學院鄧海騰課題組在《衰老細胞》(Aging Cell)期刊上發(fā)表了題為“Tgm2催化IκBα共價交聯(lián)驅動NF-κB核轉位增強小膠質細胞衰老相關分泌表型" (Tgm2-catalyzed covalent crosslinking of IκBα drives NF-κB nuclear translocation to promote SASP in senescent microglia) 的研究論文。本研究發(fā)現(xiàn)轉谷氨酰胺酶 2 (Tgm2) 在衰老的小膠質細胞中催化核因子 κB 抑制蛋白 α (IκBα) 的共價交聯(lián)形成二聚體,從而驅動核因子 κB (NF-κB) 的核轉位,進而促進衰老相關分泌表型 (SASP) 這一分子機制,并討論了對Tgm2靶向干預在改善SASP中的潛在應用。
材料與方法
老年 (22 mo) C57/B6小鼠, 藥物處理獲得BV2衰老細胞模型, 構建Tgm2敲低BV2細胞系;
Western Blot, 免疫組織化學成像 (IHC) 和定量蛋白質組學 (TMT標記) 分析衰老BV2細胞系/老年小鼠腦組織Tgm2蛋白表達;
熒光激活流式細胞分選: 基于CD11b, IBA1/AIF-1, 和SPiDER-βGal染色從老年小鼠腦組織中分選獲得衰老的原代小膠質細胞,使用儀器為Bigfoot光譜流式分選儀。分選后的原代小膠質細胞具有高純度, 并可體外培養(yǎng)3周,用于TMT定量蛋白質組學分析。
Western Blot, 免疫熒光成像 (IF), RT-qPCR等手段鑒定衰老細胞NF-κB通路相關蛋白或SASP因子表達變化及核轉位;
基于非變性Western Blot和蛋白質譜分析鑒定由 Tgm2催化的IκBα二聚體交聯(lián)位點;
動物實驗采用行為學測試 (轉棒、Y迷宮等) 評估Tgm2抑制劑 (Cys-D) 處理后的體內效果。
圖3 老年小鼠腦組織分選原代小膠質細胞及獲得衰老細胞工作流程圖。
圖右: 流式分選結果示例圖。
實驗結果和討論
本研究中,實驗結果表明Tgm2蛋白在衰老小鼠的小膠質細胞中高表達, 且表達水平在衰老BV2細胞系中也顯著上升。Tgm2在衰老細胞中形成正反饋循環(huán)通路: Tgm2-NF-κB-SASP, 加速細胞衰老。其核心在于上調的Tgm2通過催化 IκBα蛋白形成共價交聯(lián)二聚體,激活NF-κB核轉位, 促進SAPS表型而進一步上調Tgm2表達。以Tgm2為靶向策略, Cys-D等Tgm2抑制劑的干預可減少NF-κB核轉位,降低SASP水平; 且老年小鼠經口服Cys-D處理后可顯著改善老年小鼠的衰老表型。這一研究成果顯示出Tgm2有望成為延緩衰老的重要指標,靶向干預Tgm2在防治衰老相關疾病中具備潛在的應用價值。
Cell Reports封面文章 | RNA m?C修飾調控造血干/祖細胞擴增
2025年2月25日,中國醫(yī)學科學院血液病醫(yī)院(中國醫(yī)學科學院血液學研究所)、 中國科學院動物研究所、國家生物信息中心等團隊合作在Cell Reports雜志發(fā)表封面文章“RNA m5C Methylation Mediated by Ybx1 Ensures Hematopoietic Stem and Progenitor Cell Expansion", 揭示造血發(fā)育過程中RNA m5C修飾的動態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)RNA結合蛋白Ybx1通過識別m5C修飾位點,穩(wěn)定細胞周期相關轉錄本,促進HSPC增殖。
材料與方法
細胞與動物模型: 野生型和轉基因系斑馬魚 (CD41:GFP, runx1:en-GFP, kdrl: mCherry, cmyb:EGFP) 和C57BL/6小鼠胚肝HSPC;
熒光激活流式細胞分析/分選: 分選轉基因系斑馬魚不同發(fā)育階段HSPC (CD41:GFPlow 或runx1: en-GFP+), GFP+ HSPC比例分析, 細胞周期檢測 (PI染色); 分選C57BL/6小鼠胎肝LSK (FITC-Lineage-, APC-c-Kit+, PE-Cy7-Sca-1+) HSPCs和Ki-67細胞增殖檢測。其中Bigfoot超高速流式細胞分選儀主要用于小鼠胎肝LSK HSPC分選;
轉錄組測序 (RNA-Seq) 與RNA重亞硫酸鹽測序 (RNA-BisSeq):分析斑馬魚模型HSPCs在不同發(fā)育階段的RNA m5C修飾動態(tài)及轉錄組變化;
RNA免疫沉淀實驗 (RIP-seq, RIP-qPCR, m5C RIP-qPCR): 鑒定和驗證HSPCs中Ybx1結合靶標和m5C修飾轉錄本;
共聚焦顯微和原位雜交成像: 共聚焦顯微成像用于斑馬魚胚胎TUNEL, BrdU, EdU和pHH3免疫熒光, 及斑馬魚胚胎延時成像; 整胚原位雜交 (WISH) 和雙熒光原位雜交 (dFISH) 用于檢測HSPC標志物, 細胞周期指標和m5C相關基因(ybx1等) 表達;
熒光定量PCR (qPCR) 和液相色譜-質譜分析 (UHPLC-MS/MS): 分別用于mRNA穩(wěn)定性分析/m5C報告系統(tǒng)和RNA m5C定量檢測;
細胞和動物功能實驗: 斑馬魚胚胎移植、異種共生、TET抑制劑處理, 小鼠HSPC siRNA基因干擾。
實驗結果與討論
本研究首先對斑馬魚模型進行轉錄組測序 (RNA-Seq) 和RNA m5C甲基化測序 (RNA-BisSeq), 描繪了HSPC發(fā)育過程中RNA m5C修飾的動態(tài)變化, 并通過RNA-蛋白相互作用、基因缺失和回補等實驗發(fā)現(xiàn): RNA結合蛋白Ybx1可識別細胞周期相關基因 (如cyclin d1和mcm6) 的mRNA m5C修飾位點, 增強轉錄本的穩(wěn)定性和表達水平, 進而促進HSPCs增殖。本研究進一步使用Bigfoot超高速流式細胞分選儀, 從小鼠胎肝中分選出HSPCs并進行ybx1基因敲低。結果表明ybx1表達缺失會抑制小鼠HSPCs的集落形成和體內增殖。這一結果證明了在斑馬魚和小鼠等物種內, 由Ybx1介導的RNA m5C表觀遺傳調控機制在造血系統(tǒng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用。
圖4 小鼠胎肝HSPC流式細胞分選,用于ybx1基因功能驗證
Bigfoot是一款全光譜、超高速、高性能的流式細胞分選儀,持續(xù)賦能中國科研工作者在國際頂級期刊發(fā)表突破性研究成果。該平臺通過創(chuàng)新性光譜解析算法與靈活的分選功能,為精準細胞分選提供高效的科研解決方案,強力支撐我國生命科學領域高水平學術論文的持續(xù)產出,加速人類對前沿的科學發(fā)現(xiàn)和未知領域的探索。
立即詢價
您提交后,專屬客服將第一時間為您服務