天博体育官网2023年度医学微生物领域十大进展

　　天博在数字时代，虚拟世界已经出现，对社会的许多部分具有令人印象深刻的潜力。虚拟世界可以被呈现为一个平行维度，能够增强物理世界以及我们在其中的行为和决策，目的是利用自然世界和虚拟世界之间的结合来创造价值。虚拟世界中技术的融合将参与检验医学服务的再想象，包括增强服务、用户体验、效率和个性化护理。围绕元宇宙的革命为实验室医学提供了不同的机会。检验医学的协会、多学科团队和专家必须准备接受整合的元医学和元医学实验室，提高认识，教育，制定指导，以获得最大的价值，减轻潜在的不良后果。(Clin Chem Lab Med2023 Mar 2;61(9):1567-1571.)

　　该技术运用 RNA 纯化与酶解、离线液相色谱法富集天博体育官网、同位素稀释以及液相色谱-串联质谱分析等技术手段，不仅克服了 RNA 端帽分析的诸多难点，还实现了对生物体内 RNA 端帽表观转录组准确、特异且灵敏的量化。转录本的5 端帽修饰发生于所有生物体中，并在核糖核酸（RNA）稳定性、RNA加工与核输出、信使核糖核酸（mRNA）翻译天博体育官网、固有免疫等方面具有重要作用。多种分析RNA端帽的方法被开发出来，但这些方法存在局限于单个端帽的分析、定量性差、缺乏灵敏度、需要放射性标记、或缺乏化学特异性等问题。王进研究员团队联合麻省理工学院（MIT）Peter C. Dedon教授团队等开发了一项能准确而灵敏地量化RNA端帽表观转录组的分析新技术/方法——CapQuant，解决了上述难题，此技术有广泛且重要的应用，如可用于揭示RNA端帽蓝图和转录起始位点（TSS）分布，也可用于端帽功能和稳态、端帽相关酶的功能表征、筛选化合物库以发现端帽酶抑制剂等方面的研究。详细方法以 “A systems-level mass spectrometry-based technique for accurate and sensitive quantification of the RNA cap epitranscriptome”为题于2023年8月11日在线发表于国际顶级学术期刊《Nature Protocols》上。(Nat Protoc,2023 Sep;18(9):2671-2698.)

　　结核分枝杆菌（Mtb）可在液体培养基中呈高纵横比的“条索”样生长，这种结构是致病性分枝杆菌的一个保守特征，而菌外被膜中的糖脂成分海藻糖6,6-二霉菌酸酯（TDMs）（也称索状因子）与分枝杆菌的毒力密切相关。然而，Mtb为什么会呈索条状排列，以及这种特殊结构与发病机制的相关性如何仍然未知。2023年10月20日，来自瑞士洛桑联邦理工学院的Vivek V. Thacker团队在Cell杂志上发表了一篇题为Mechanopathology of biofilm-like Mycobacterium tuberculosis cords的文章，他们利用肺芯片（lung-on-chip, LoC）和小鼠模型证明结核分枝杆菌所形成的索状结构在保护其内部细菌免受抗生素介导的杀灭作用的同时，还能通过施加力压缩宿主细胞核抑制先天免疫信号传导并促进细菌在细胞间的传播。这些发现促进了人们对结核分枝杆菌特殊结构对其毒性影响的理解，同时还为制定靶向非单一细菌的索状结构治疗策略提供了思路。（Cell2023 Nov 9;186(23):5135-5150.）

　　乙型肝炎病毒(HBV)可以整合到受感染肝细胞的染色体中，促进乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的产生和肝癌的发生。2023年11月15日，上海交通大学张欣欣、复旦大学景莹、法国里昂癌症研究中心Fabien Zoulim共同通讯在Gut(IF=25)在线发表题为Spatial transcriptomics reveals a low extent of transcriptionally active hepatitis B virus integration in patients with HBsAg loss的研究论文，该研究表明在HBsAg清除的患者中，转录活跃的乙型肝炎病毒整合程度较低。空间转录组测序发现，与治疗-naïve患者相比，正在接受或已经接受抗病毒治疗的患者含有病毒整合点的百分比明显较低，嵌合reads明显较少。肝内cccDNA水平与病毒整合事件密切相关。转录活性HBV整合发生在不同阶段的慢性HBV感染患者中，包括HBsAg清除的患者。抗病毒治疗与转录活性病毒整合的数量和程度下降有关，这意味着早期治疗干预可能进一步减少病毒整合事件的数量。（Gut2023 Nov 15:gutjnl-.）

　　HIV疫苗诱导的CD8+T细胞是特定于HIV抗原的免疫细胞，由HIV疫苗刺激而产生。这些细胞的作用是识别并消灭被HIV感染的细胞。在理想情况下，这些细胞能有效地控制HIV感染，减少病毒的传播。2023年12月15日，美国国家过敏和传染病研究所在Science期刊发表了名为HIV vaccines induce CD8+T cells with low antigenreceptor sensitivity的研究，该文探讨了由目前的HIV疫苗诱导的CD8+T细胞功能，尽管在动物模型中表明这些细胞可能有效，但人类试验表现出在抗原识别敏感性和杀伤能力方面可能存在限制。这些发现说明了疫苗诱导的CD8+T细胞在对抗HIV方面的低效能，揭示了现有HIV疫苗策略的局限性，为未来改进HIV疫苗设计和CD8+T细胞反应优化提供了重要线.预测抗生素抗性基因在细菌基因组中的传播

　　抗生素抗性通过抗生素抗性基因（ARGs）的水平转移在细菌间传播。在这里，我们旨在确定细菌群间ARG转移的预测特征。我们使用一个统计框架来识别可能的水平转移的ARGs及传播它们的细菌群体。我们鉴定了包含22963个细菌基因组的152个基因交换网络。对ARG周围序列的分析确定了编码假定移动元件的基因，如可能参与基因组间基因转移的转座酶和整合酶。某些ARGs似乎经常被不同的移动基因元件移动。我们对这些移动元件的系统发育范围进行了表征，以预测已知ARG未来传播的潜力。利用一个包含来自链球菌科、葡萄球菌科和肠杆菌科的472798个基因组的独立数据库，确认了94个预测的移动。探讨了超越移动的转移障碍，并通过实验证明宿主的系统发育约束可以解释为什么特定基因主要局限于革兰氏阴性细菌，尽管它们的移动元件支持传播到革兰氏阳性细菌。该研究的方法可能有助于更好地评估未来抗性基因传播的风险。（Nat Commun2021 Apr 23;12(1):2435.）

　　艰难梭菌（Clostridioides difficile）能形成铁储存器，即铁质体（又名铁小体，ferrosomes）。这些铁质体不仅可保护细菌免受铁的毒害，还可以对抗宿主细胞的铁封闭防御机制来促进细菌感染。确定铁质体系统的生理功能并非易事。铁质体可促进低铁条件下的厌氧生长（即缺氧生长）。研究发现，在艰难梭菌中，当铁受到限制时，编码铁质体系统的基因高度表达。然而，铁酶体在促进铁过量或不足时的生长方面没有明显的作用。我们对多种生长条件进行了实验天博体育官网，发现铁质体在铁缺乏向铁过剩过渡期间对维持铁平衡起着至关重要的作用。我们的研究结果表明，缺铁会诱导编码铁质体系统的基因表达。这是为细菌（一直生活在低铁环境中，因此产生了高亲和力的铁导入系统）过渡到铁元素丰富的环境时铁元素超载做准备。铁质体系统的诱导使艰难梭菌具有有效储存铁的能力，并作为一种防御机制来抵御瞬时铁毒性。同时，它能够使细菌在一段时间内储存铁，以便在铁供应不足时使用。（Nature2023 Nov;623(7989):1009-1016.）

　　先天感受器启动I型干扰素(IFN-I)和促炎细胞因子的产生，以保护宿主免受病毒感染。已经确定了几种主要诱导IFN-I产生的先天核感受器。是否存在主要诱导促炎细胞因子产生的先天核感受器仍有待确定。2023年12月20日，曹雪涛团队在Nature Communications 在线发表题为”Nuclear RPSA senses viral nucleic acids to promote the innate inflammatory response“的研究论文，该研究通过功能筛选，发现40S核糖体蛋白SA (RPSA)是一种识别病毒核酸并在抗病毒先天免疫中主要促进促炎细胞因子基因表达的白天博体育官网。

　　髓系特异性Rpsa缺陷小鼠对单纯疱疹病毒-1 (HSV-1)和甲型流感病毒(IAV)的感染表现出较少的先天炎症反应，这些病毒在细胞核内复制。机制上，核定位的RPSA在感染后Tyr204位点磷酸化，然后招募ISWI复合体催化亚基SMARCA5来增加NF-κB对靶基因启动子的染色质可及性，而不影响先天信号传导。总之，该研究结果增加了在抗病毒先天防御中启动促炎细胞因子表达的核内方式的机制见解。（Nat Commun.2023 Dec 20;14(1):8455.）

　　利用重组腺相关病毒（AAV）载体进行基因治疗是治疗各种遗传性和获得性疾病的一种很有前景的方法。然而，AAV载体介导的基因转移在人体中的安全性和有效性已被证明会受到针对AAV外壳的免疫反应的影响，在某些情况下会导致急性毒性和疗效丧失。目前已探索出多种策略来补救或预防免疫反应，特别是通过药物免疫抑制药物来阻断免疫反应、通过载体工程学最大限度地提高载体效力来降低治疗剂量、通过密码子优化来干扰TLR-靶标结合以及清除已有的抗 AAV 中和抗体。然而，这些方法都有其固有的毒性，并不总能解决与免疫相关的毒性问题，尤其是在使用高剂量病毒载体时。该研究展示了如何通过消除 AAV 病毒外壳中的 T 细胞表位来减少 AAV 治疗药物的免疫反应。在治疗血友病-B 的首次临床试验中，循环中的 AAV 病毒外壳特异性 T 细胞与肝酶同时增加，可能导致转基因表达在几周内消失。尽管对抗 AAV-capsid T 细胞的复杂性还有很多需要了解，但通过替换含有 T 细胞识别表位的部分来合理设计 AAV 载体，可能会对许多基因疗法产生直接的益处。为了减少或消除免疫原性，至关重要的是，消除主要组织相容性复合体（MHC）结合表位的方法不会破坏载体的结构和功能。在这里，美国FDA生物制品评估和研究中心Ronit Mazor等人介绍了利用体内外 T 细胞检测、MHC 表位预测和 AAV 系统发育中的序列保存分析，合理设计嵌合型 AAV 载体的方法。（Nat Biomed Eng.2023 Nov 23）

　　高通量RNA测序为探索地球RNA病毒组提供了广阔的资源。作者对数据库中来自不同生境共5150个宏转录组进行挖掘，发现了超过250万个RNA病毒重叠群序列。通过对超过33万个RdRP基因的分析，使得本文识别的RNA病毒将已知的RNA病毒多样性增加了5倍。基因内容分析（Gene content analysis）揭示了多个以前在RNA病毒中未发现的，且与病毒-宿主相互作用有关的蛋白质结构域。本文识别的RdRPs基因系统发育支持已建立的五个RNA病毒门的单系性，并揭示了两个假定的额外噬菌体门和许多假定的额外纲和目。由细菌病毒和相关真核生物病毒组成的Lenarviricota门显著扩大，目前占RNA病毒的三分之一。CRISPR spacer匹配和细菌溶解蛋白的鉴定表明天博体育官网，以前与真核生物相关的picobirnaviruses和partitiviruses可以感染原核生物。该研究极大地扩展了已知RNA病毒的多样性，特别是与细菌相关的RNA病毒。同时在支持病毒目前分类总体稳健性的条件下，提出了修改方案。该研究产生的大量序列和衍生数据均可通过在线数据库获取，本文的资源能帮助研究人员在今后的研究中描述新的RNA病毒时获得有意义且全面的背景信息，帮助研究人员确定关键的RNA病毒基因组，以便进行实验鉴定。（Cell.2022 Oct 13;185(21):4023-4037.e18.）