研究动态
Articles below are published ahead of final publication in an issue. Please cite articles in the following format: authors, (year), title, journal, DOI.
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COMPUTERS IN BIOLOGY AND MEDICINE
2023 Sep 09
LihongPeng,XianzhiHe...
STGNNks: Identifying cell types in spatial transcriptomics data based on graph neural network, denoising auto-encoder, and k-sums clustering.
COMPUTERS IN BIOLOGY AND MEDICINE
空间转录组技术充分利用了空间位置信息、组织形态特征和转录表达谱。整合这些数据可以极大地推进我们对细胞生物学及形态学背景下的理解。我们开发了一种创新的空间聚类方法,称为STGNNks,通过结合图神经网络、去噪自编码器和k-和聚类,首先对空间解析转录组数据进行预处理,构建一个混合邻接矩阵。接下来,通过基于深层图信息最大化的图卷积网络对基因表达和空间上下文进行整合,学习斑点的嵌入特征。然后,通过基于零膨胀负二项分布(ZINB)的去噪自编码器将学习到的特征映射到低维空间。接下来,结合k-均值聚类和比值割聚类算法,开发了一种k-和聚类算法来识别空间域。最后,在六个10x Genomics Visium数据集上基于伪时空方法实现了空间轨迹推断、空间可变基因识别和差异表达基因检测。我们将我们提出的STGNNks方法与其他五种空间聚类方法CCST、Seurat、stLearn、Scanpy和SEDR进行了比较。首次使用了四个机器学习领域的内部指标(轮廓系数、Davies-Bouldin指数、Calinski-Harabasz指数和S_Dbw指数)来衡量STGNNks与CCST、Seurat、stLearn、Scanpy和SEDR在五个无标签的空间转录组数据集上的聚类性能,并使用调整兰德指数(ARI)和归一化互信息(NMI)来评估以上六种方法在带有真实标签的Human Breast Cancer (Block A Section 1)上的性能。比较实验证明,STGNNks具有最小的Davies-Bouldin和S_Dbw值,最大的轮廓系数、Calinski-Harabasz、ARI和NMI,在上述五种空间转录组分析算法中表现显著优越。此外,我们在上述五个无标签数据集中检测到了每个聚类中的前六个空间可变基因和前五个差异表达基因。通过层次布局的伪时空树图绘制,展示了Human Breast Cancer (Block A Section 1)在三个浸润性导管癌区域到多个原位导管癌亚簇之间的进展流程。我们预计STGNNks能够高效改进空间转录组数据分析,并进一步促进相关疾病的诊断和治疗。代码公开可用,网址为https://github.com/plhhnu/STGNNks。版权所有 © 2023. Elsevier Ltd. 发布。
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Comput Meth Prog Bio
2023 Sep 07
MaikelMRönnau,Tatian...
A CNN-based approach for joint segmentation and quantification of nuclei and NORs in AgNOR-stained images.
Comput Meth Prog Bio
口腔癌是人类癌症中第六常见类型。刷子细胞学在计算AgNOR(银染核仁组织区)的数量上有助于早期口腔癌的检测,降低患者死亡率。然而,目前仍在使用的AgNOR的手动计数方法耗时、劳动密集且容易出错。我们的工作目标是通过提出一种基于卷积神经网络(CNN)的方法,自动分割显微镜幻灯片图像中的单个细胞核和AgNOR,并计算每个细胞核中的AgNOR数量,从而解决这些缺点。我们系统地定义、训练和测试了102个CNN,寻找一个高性能的解决方案。其中包括评估51个网络架构,结合17个编码器、3个解码器和2个损失函数。这些CNN在一个新的包含1171幅来自48名患者的口腔黏膜上皮细胞AgNOR染色图像数据集上进行了训练和评估,并由专家进行了地面实况标注。在我们的项目中,我们开发了一种半自动程序,极大地简化了标注工作。我们还开发了一种自动方法,用于丢弃重叠的细胞核(它们往往会隐藏AgNOR,从而影响其真实计数)。除了在测试数据集上的评估外,还针对第二个数据集,通过与人类专家组的结果进行比较,评估了最佳模型的稳健性。在测试数据集上表现最好的CNN模型由DenseNet-169和LinkNet与Focal Loss组成(DenseNet-169作为编码器,LinkNet作为解码器)。它获得了0.90的Dice得分和0.84的重叠联合度(IoU)。细胞核和AgNOR的计数分别达到了0.94和0.90的精确度和召回率,AgNOR的精确度和召回率分别达到了0.82和0.74。我们的解决方案在一个由6名新患者的291幅图像组成的数据集上实现了与人类专家类似的性能,细胞核的组内相关系数(ICC)为0.91,AgNOR的ICC为0.81,置信区间为[0.89, 0.93]和[0.77, 0.84],p值小于0.001,验证了其统计学的显著性。我们的AgNOR染色图像数据集是目前公开可用的在患者数量上最多样化的AgNOR染色图像数据集,并且是口腔细胞的首个数据集。基于CNN的AgNOR染色图像中细胞核和核仁的联合分割和计量可以实现类似专家的性能水平,并且比后者快数个数量级。我们的解决方案通过与专家组的结果显示了强一致性,凸显了加速诊断工作流程的潜力。我们训练的模型、代码和数据集可供使用,并能激发早期口腔癌检测领域的新研究。版权所有 © 2023 Elsevier B.V. 保留所有权利。
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Journal for ImmunoTherapy of Cancer
2023 Sep
YongdongGuo,RonglinW...
Machine learning-based integration develops a metabolism-derived consensus model for improving immunotherapy in pancreatic cancer.
Journal for ImmunoTherapy of Cancer
胰腺癌(PAC)是最恶性的癌症类型之一,并且免疫疗法已经成为一种有希望的治疗选择。PAC细胞经历代谢重编程,被认为会调节肿瘤微环境(TME)并影响免疫疗法的结果。然而,PAC的代谢景观及其与TME的关联仍然未被广泛探索。我们基于112个代谢途径对PAC的代谢景观进行了表征,并使用来自1,188名PAC患者的数据构建了一个新的代谢相关标记(MBS)。我们从批量RNA和单细胞的角度评估了MBS对11个免疫疗法队列的预测性能。我们通过免疫组织化学、免疫印迹、集落形成实验和内部队列验证了我们的结果。我们发现MBS与抗肿瘤免疫呈负相关,同时与癌症干细胞性、肿瘤内多样性和免疫抵抗途径呈正相关。值得注意的是,MBS在多个免疫疗法队列中的预测免疫疗法反应的性能优于其他公认的标记。此外,与已发表的66个标记相比,MBS是一种强有力且稳健的预测生存的生物标记。此外,我们通过实验确定了达沙替尼和埃泼托啉B作为高MBS患者的潜在治疗选择,并进行了验证。我们的研究揭示了PAC免疫疗法抗性机制,并引入MBS作为预测PAC患者对免疫疗法反应和预后的稳健基于代谢的指标。这些发现对于开发个体化治疗策略有重要意义,并强调在TME调控中考虑代谢途径和免疫浸润的重要性。© 作者(或其雇主)2023。根据CC BY-NC许可,允许重新使用。由BMJ出版。
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Epigenetics & Chromatin
2023 Sep 22
PaulineSchneider,Nic...
Modelling acquired resistance to DOT1L inhibition exhibits the adaptive potential of KMT2A-rearranged acute lymphoblastic leukemia.
Epigenetics & Chromatin
在KMT2A重排的急性淋巴细胞白血病(ALL)中,一种侵略性恶性肿瘤,致癌性的KMT2A融合蛋白不当地招募DOT1L来促进白血病发生,突出DOT1L作为一个有吸引力的治疗靶点。不幸的是,首创的DOT1L抑制剂pinometostat治疗最终会导致非应答性。为了解这一点,我们在儿科KMT2A::AFF1 + B-ALL细胞中建立了后天性pinometostat耐药性。有趣的是,这些细胞在很大程度上不再依赖于DOT1L介导的H3K79甲基化,但仍然依赖于DOT1L,HOXA9和KMT2A::AFF1融合物的物理存在。此外,这些细胞有选择性地失去了各种KMT2A融合靶基因,如PROM1/CD133的表观遗传调控和表达,而其他KMT2A::AFF1融合靶基因,包括HOXA9和CDK6则保持不变。与此同时,这些耐药细胞显示了几个髓系相关基因的上调表达,包括CD33和LILRB4/CD85k。总之,这个模型全面展示了KMT2A重排的ALL细胞在失去其主要致癌特性依赖性后的适应潜力。© 2023. YUMED Inc. 和 BioMed Central Ltd.
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Epigenetics & Chromatin
2023 Sep 20
YuliangFeng,LiuyangC...
BRD9-SMAD2/3 orchestrates stemness and tumorigenesis in pancreatic ductal adenocarcinoma.
Epigenetics & Chromatin
胰管腺癌(PDAC)的低预后与胰腺癌干细胞(CSCs)的存在有关,这些细胞对目前的化疗方案反应不佳。目前对调控CSCs的表观遗传机制尚不完全了解,这妨碍了开发消除CSCs的新策略。通过针对142种表观遗传酶进行小分子化合物筛选,我们发现,包含bromodomain的蛋白质BRD9是一个关键的染色质调控因子,能够通过与TGFβ/Activin-SMAD2/3信号通路合作来协调胰腺CSCs的干性。抑制和基因消除BRD9可以阻断CSCs的自我更新、细胞周期进入G0期以及侵袭性,并提高CSCs对Gemcitabine的敏感性。此外,药物抑制BRD9显著减少了来源于胰腺癌患者的异种移植小鼠模型的肿瘤发生,并消除了肿瘤中的CSCs。在机制上,BRD9的抑制打乱了CSCs中增强子-启动子环结和干性基因的转录。总体而言,这些数据表明BRD9是PDAC治疗的一个新的治疗靶点,可以通过调节CSCs的干性来发挥作用。版权所有©2023 AGA Institute. Elsevier Inc.发表,保留所有权利。
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Epigenetics & Chromatin
2023 Sep 22
TeresaMariaRosariaNo...
Guadecitabine plus ipilimumab in unresectable melanoma: five-year follow-up and integrated multi-omic analysis in the phase 1b NIBIT-M4 trial.
Epigenetics & Chromatin
与次甲基化剂结合是提高免疫检查点抑制剂治疗效果的一个有前途的策略。NIBIT-M4是一个Ⅰb期剂量递增试验,针对晚期黑色素瘤患者,研究了次甲基化剂瓜地辛与抗CTLA-4抗体伊匹单抗的联合治疗,遵循传统的3+3设计(临床试验登记号:NCT02608437)。患者每3周1次,从第0周开始,连续4周期皮下注射瓜地辛,剂量分别为30、45或60 mg/m^2/天;同时连续4周期静脉注射伊匹单抗,剂量为3 mg/kg。此前已经报道了安全性、耐受性和治疗最大耐受剂量的主要结果。本文报告了5年的临床结果,包括总生存率、无进展生存率、反应持续时间,以及对治疗前后肿瘤活检样本进行的综合多组学分析。经过至少45个月的随访,5年总生存率为28.9%,中位数反应持续时间为20.6个月。免疫调节内源性反转录病毒和其他重复元件的再表达以及瓜地辛的机械标记与治疗反应有关。将遗传免疫编辑指数与适应性免疫标志物相结合,将患者/病变划分为四个不同的亚组,并可区分5年总生存率和无进展生存率。这些结果表明,将遗传免疫编辑与适应性免疫激活相结合,对于通过表观遗传免疫调节在晚期黑色素瘤患者中实现长期临床效益是一个相关要求。© 2023. Springer Nature Limited.
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Epigenetics & Chromatin
2023 Sep 23
JunWang,YanqinNiu,Mi...
Altered cfDNA fragmentation profile in hypomethylated regions as diagnostic markers in breast cancer.
Epigenetics & Chromatin
乳腺癌是全球妇女最常见的恶性肿瘤,在其诊断中,已经证实乳腺癌患者的血浆细胞游离DNA(cfDNA)的甲基化和断裂特征发生改变。然而,迄今为止尚未报道有关同时检测两者以用于乳腺癌诊断的研究。此外,尽管cfDNA的断裂模式是由核酸酶对染色质的消化所决定,而染色质的结构可能会受到DNA甲基化的影响,但是cfDNA的甲基化和断裂是否具有生物学相关性仍然不清楚。 我们采用改进的cfMeDIP-seq技术对49个来自健康人和乳腺癌患者的血浆样本进行了全面的cfDNA甲基化和断裂特征分析,并评估了使用cfDNA断裂特征作为乳腺癌诊断标志物的可行性。 结果显示,在与健康人相比,乳腺癌患者低甲基化区域的cfDNA片段平均长度(100-220 bp)缩短更多(乳腺癌患者:4.60 bp,172.33 bp至167.73 bp;健康人:2.87 bp,174.54 bp至171.67 bp)。此外,我们发现,与高甲基化区域相比,乳腺癌患者低甲基化区域中短cfDNA片段(100-150 bp)的比例也增加更多,这个结果在两个独立发现队列中得到了证实。我们进一步评估了在验证队列中使用低甲基化基因组区域中短cfDNA片段比例异常作为乳腺癌诊断的可行性。11名患者中有7名被检测出患有乳腺癌(敏感性为63.6%),而健康人则未被错误检测(特异性为100%)。 我们鉴别出乳腺癌患者中富集的5mC-免疫沉淀(IP)后的短cfDNA片段,并证明这些富集的短cfDNA片段可能来自低甲基化的基因组区域。此外,我们还证实了使用差异甲基化区域(DMRs)相关的cfDNA断裂特征进行乳腺癌诊断的可行性。 ©2023年。BioMed Central Ltd., Springer Nature部分。
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CLINICAL PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS
2023 Sep 20
DušicaJPopović,Kosta...
Diclofenac and metformin synergistic dose dependent inhibition of hamster fibrosarcoma, rescued with mebendazole.
CLINICAL PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS
我们在仓鼠中和体外观察了将二甲基苯并[b]呋喃和二甲基双胍以等效人用剂量联合应用是否能增强其对成纤维肉瘤的抗肿瘤活性。进行救治实验以检验甲苯硫丝唑(mebendazole)通过促进细胞存活的NF-κB激活是否能逆转治疗的抗肿瘤效果。将BHK-21/C13细胞培养物皮下接种到叙利亚金黄仓鼠中,并将其随机分为以下组别(每组6只动物):1)未处理对照组;每日接受2)二甲基苯并[b]呋喃治疗;3)二甲基双胍治疗;4)二甲基苯并[b]呋喃和二甲基双胍在不同剂量的联合应用;5)二甲基苯并[b]呋喃、二甲基双胍和甲苯硫丝唑的联合应用;6)甲苯硫丝唑治疗。制作了二甲基苯并[b]呋喃和二甲基双胍联合应用的剂量-反应曲线。比较了不同组别的肿瘤生长动力学、生物物理学、病理学、组织学和免疫组织化学特征、切除瘤和仓鼠器官以及生化学和血液学血液检测。单一治疗没有抗肿瘤效果。二甲基苯并[b]呋喃(60 mg/kg/day)与二甲基双胍(500 mg/kg/day)对所有肿瘤生长参数具有显著(P < 0.05)的协同抑制效应,而且没有毒性作用,对生化学和血液学血液检测结果无影响。双倍剂量的二甲基苯并[b]呋喃和二甲基双胍联合应用得出相同的结果。甲苯硫丝唑的加入逆转了二甲基苯并[b]呋喃和二甲基双胍联合应用对肿瘤扩展的抑制作用。此外,二甲基苯并[b]呋喃和二甲基双胍在仓鼠成纤维肉瘤BHK-21/C13、人肺癌A549(CCL-185)、结肠癌HT-29(HTB-38)和宫颈癌HeLa(CCL-2)细胞培养中显示出抗增殖作用,并且对正常胎儿肺细胞MRC-5的细胞毒性明显较低。总而言之,二甲基苯并[b]呋喃和二甲基双胍联合应用在可达到人体剂量时可能推荐用于肿瘤学,因为其具有协同的抗肿瘤效果。©2023年作者发表。由Elsevier Masson SAS出版。保留所有权利。
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CLINICAL PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS
2023 Sep 20
QingKong,HuaheZhu,We...
Modified Bushen Yiqi formula enhances antitumor immunity by reducing the chemotactic recruitment of M2-TAMs and PMN-MDSCs in Lewis lung cancer-bearing mice.
CLINICAL PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS
经改良的补肾益气方(MBYF)已显示出作为抗PD-1的草药联合疗法在肺癌患者中的疗效。然而,MBYF在肺癌中的抗肿瘤作用机制尚不清楚。本研究旨在观察MBYF的抗肿瘤效应,并探究其与抗PD-1联合应用在肿瘤免疫微环境中的协同机制。通过评估Lewis肺癌(LLC)携带小鼠的肿瘤体积、重量和组织学来评估MBYF的抗肿瘤效应,共设五组(模型对照组、MBYF 8.125 g/kg组、MBYF 16.25 g/kg组、MBYF 32.50 g/kg组、抗PD-1组)。通过药理网络和肿瘤RNA测序进行机制分析,通过流式细胞术和免疫组化技术测量肿瘤浸润免疫细胞。靶点和途径通过qRT-PCR、免疫组化技术和免疫印迹验证。通过三组实验(模型对照组、抗PD-1组、抗PD-1+MBYF 16.25 g/kg组)验证了MBYF联合抗PD-1的协同效应。MBYF抑制了肿瘤生长和增殖,对心脏、肝脏和肾脏安全。从机制上讲,MBYF通过抑制CCND1、CTNNB1、EGFR以及PI3K-AKT/STAT3/ERK通路的表达降低了肿瘤增殖。此外,MBYF可能通过减少M2-TAM和PMN-MDSC的浸润来提高抗肿瘤免疫(CD4+T细胞、活化CD8+T细胞和NK细胞)。MBYF可能通过下调CCR5-CCLs轴抑制M2-TAM的招募,通过CXCR2-CXCLs轴抑制PMN-MDSC的招募。体内研究证实MBYF增强了抗PD-1疗法的抗肿瘤效应。改良的补肾益气方通过减少M2-TAM和PMN-MDSC的趋化招募来增强肺癌治疗中的抗肿瘤免疫,表明其作为一种辅助疗法增强抗PD-1反应并改善治疗结果的潜力。进一步的研究和临床研究需要验证和拓展这些有希望的发现。版权所有© 2023. Elsevier B.V.出版。
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CLINICAL PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS
2023 Sep 22
BenChe,YunyanDu,Rong...
SLC35F2-SYVN1-TRIM59 axis critically regulates ferroptosis of pancreatic cancer cells by inhibiting endogenous p53.
CLINICAL PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS
胰腺癌细胞经历复杂的代谢重编程以维持其生存和增殖。p53在肿瘤细胞铁死亡中表现出双重作用。然而,野生型p53在促进胰腺癌细胞铁死亡中的精确作用和机制仍不清楚。本研究应用生物信息学工具,对临床组织样本数据库进行分析,观察到溶质载体家族35成员F2(SLC35F2)在胰腺癌组织中明显上调的表达。我们的临床调查表明,SLC35F表达的升高与不良生存结果相关。通过多组学分析,我们发现SLC35F2影响转录组,并抑制胰腺癌细胞的铁死亡。此外,我们的研究结果揭示了p53在介导SLC35F2介导的胰腺癌细胞铁死亡中的关键作用,无论是体外还是体内。SLC35F2通过促进TRIM59介导的p53降解来抑制铁死亡。进一步的机制研究表明,SLC35F2与TRIM59的E3泛素连接酶SYVN1之间进行竞争性相互作用,从而稳定TRIM59的表达,进而促进p53的降解。利用蛋白质三维结构分析和药物筛选,我们鉴定到盐酸伊立替康和苯丙胺替磺酸盐作为靶向SLC35F2的化合物,增强了咪唑酮厄拉甾(IKE)对野生型p53患者来源的异种移植模型的抗肿瘤效应。然而,在p53突变的异种移植模型中,盐酸伊立替康和苯丙胺替磺酸盐并不改变瘤异种移植模型对IKE诱导的铁死亡的敏感性。总之,我们的工作建立了一个新的机制,即SLC35F2-SYVN1-TRIM59轴通过抑制内源性p53来关键调节胰腺癌细胞的铁死亡。因此,SLC35F2成为治疗胰腺癌的有希望的治疗靶点。© 2023作者,独家授权给斯普林格自然有限公司。
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