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本研究介绍了BRAIN-MAGNET，这是一个卷积神经网络模型，专门用于根据DNA序列预测非编码调控元件 (NCREs)的增强子活性。研究人员通过对来自人类神经干细胞 (NSCs)的功能测试非编码调控元件（包括148,198个元素）进行训练，构建了功能基因组图谱。BRAIN-MAGNET能够识别对功能至关重要的核苷酸，并可用于优先排序与神经发育和神经系统疾病相关的非编码变异，从而推进了对调控基因组的功能性解释。此外，研究还通过体内和体外实验验证...

本文介绍了Systema，一个旨在严格评估预测细胞对遗传扰动反应的模型的新计算框架。作者指出，目前的评估指标往往高估了模型的性能，因为它们容易受到系统性变异的影响，即受扰细胞之间持续存在的非特异性转录变化。这种偏差使得简单的基线模型能够通过仅捕获平均处理效应而不是真正的扰动特异性生物学效应，实现与先进深度学习模型相当的得分。通过将评估参考点从对照细胞转移到受扰质心，Systema 能够分离并衡量模型预测独特、特...

这篇文章介绍了一种强大的新型成像平台Deep-STARmap和Deep-RIBOmap，旨在对厚组织块中的基因转录和翻译活性进行可扩展的三维空间测序。这些平台通过在厚度达 200 µm 的完整组织中实现可靠分析，克服了传统方法仅限于分析薄组织切片的局限性。核心技术创新包括可扩展的探针合成策略和稳健的水凝胶交联方法，确保了多次成像循环中信号的完整性。研究人员成功应用Deep-STARmap在小鼠大脑中绘制了 1,000 多个基因的图谱，并将其与 Tetb...

该文献介绍了一种名为 PERT（prime editing-mediated readthrough of premature termination codons）的创新基因组编辑疗法，旨在解决由无义突变（提前终止密码子，PTC）引起的遗传疾病。PERT利用Prime Editing (PE) 技术，将基因组中一个可有可无的内源性转移 RNA (tRNA) 永久转化为一个经过优化的抑制性 tRNA (sup-tRNA)。通过对数千种tRNA变体进行迭代筛选，研究人员成功设计出高效的sup-tRNA，该 sup-tRNA 能够以单基因拷贝的...

这篇研究文章介绍了一种用于非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者的超灵敏、个性化循环肿瘤DNA (ctDNA) 监测方法。通过分析来自TRACERx队列的数据，该研究证实了手术前后的 纵向ctDNA监测 提供了比传统分期更精准的预后评估价值。具体来说，检测到 低于百万分之八十 (80 ppm) 的超灵敏ctDNA信号 能够确定一个独特的中间风险患者群体，并与术前ctDNA状态结合使用可进一步细化疾病分层。此外，在辅助治疗期间追踪 ctDNA动态变化 具有重要的临床...

这篇文章介绍了一种名为 Perturb-seq 的创新技术，它将 CRISPR 基因扰动与可扩展的单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 读数组合在一起。这一方法极大地提高了大规模分析复杂转录表型的效率，使其能够同时评估数千种基因编辑的影响。为了精确解析数据，研究人员设计了 MIMOSCA 计算框架，该框架利用线性模型估算单细胞内扰动对基因表达、细胞状态以及 遗传相互作用 的精确影响。在对免疫细胞（BMDCs）进行测试时，Perturb-seq 成功描绘了...

这篇文章探讨了细胞固有的可变状态而非仅宿主因子，如何决定其对病毒感染的易感性。研究人员利用“Rewind”这一回顾性单细胞克隆追踪技术，成功鉴定了宿主细胞在感染发生前的转录特征。结果显示，处于 TIG1高表达状态 的细胞，通过增强病毒进入机制的因素（如AXL和TSPAN8），对SARS-CoV-2（包括原始株和Omicron变体）表现出高度易感。与此不同，流感A病毒的易感性则集中于另一个独特的细胞亚群，该亚群以 KRT8和CD46 等基因表达为标...

这篇文章研究了小鼠在执行多向舔食奖励的自然行为时，运动皮层神经活动与连接性之间的关系。作者们使用全光方法，结合双光子成像和光遗传学刺激，在完整大脑中绘制了运动皮层（ALM）第2/3层兴奋性神经元之间的因果连接。研究发现，ALM神经元编码了目标位置和奖励结果，并且功能相似的神经元在空间上呈柱状结构聚集，在局部（

这篇文章介绍了一种名为 scArches（单细胞架构手术）的深度学习策略，用于将新的单细胞数据集高效地映射到现有的大型参考图谱上。该方法利用迁移学习（transfer learning, TL）和参数优化，通过添加“适配器”输入节点和少量权重来更新预训练的神经网络模型，从而实现去中心化、迭代式参考构建，无需共享原始数据。文章指出，传统数据整合方法在处理不同实验室协议引起的批次效应和受限的计算资源时面临挑战，而 scArches 通过极大地...

这篇文章重点介绍了一种新型的巨噬细胞靶向免疫细胞因子（immunocytokine），命名为 MiTEs。该研究旨在克服传统免疫细胞因子（ICKs）的全身毒性和治疗局限性，通过将抗TREM2抗体与经过工程改造的IL-2变体融合，并加入一个可被肿瘤微环境（TME）特异性蛋白酶 MMP14 剪切的阻断域，从而实现肿瘤特异性激活。实验数据，包括单细胞RNA测序（scRNA-seq）和体内模型结果，展示了 MiTEs 能够重塑肿瘤免疫微环境，有效激活和协同作用于骨髓...

这篇综述性文章探讨了人脑神经科学领域的最新发展和未来方向，主要聚焦于大规模单单元人脑神经生理学和单细胞分析技术的融合。作者描述了像Neuropixels探针这样的新兴工具如何能够在活体人类手术中实现大规模、高分辨率的神经活动记录，克服了以往技术的局限。此外，文章还介绍了利用手术切除的活体人脑组织进行离体培养，以便进行多模式细胞和功能分析的创新工作流程。最后，作者们讨论了这些进步对临床实践的潜在影响，以及在数...

这篇文章概述了人类细胞图谱 (HCA) 计划的最新进展和未来方向，该计划旨在构建一张全面的人类细胞参考图谱。文章指出，由于分子和空间分析方法以及人工智能/机器学习 (AI/ML) 计算方法的进步，细胞图谱的构建正在从单纯的数据收集转向整合和更深层次的应用。作者探讨了细胞图谱的五个关键角色：作为细胞的普查、多模式和多尺度 3D 地图、连接基因型和表型的地图、4D 发育时间地图，以及最终作为统一生物学的基石模型。最终目标是将...

这份综述文章探讨了 翻译调控 在生物体应对压力的过程中所扮演的核心角色，并将其与 衰老生物学 紧密联系起来。文章详细考察了三种与年龄相关的应激源（ 蛋白质稳态丧失 、 氧化损伤 和 营养感应失调 ）如何影响蛋白质合成。作者解释了 应激反应 如何通过调节翻译过程来感知和应对细胞损伤，并比较了应激诱导的翻译程序与 衰老过程中蛋白质合成的改变 ，讨论了这些变化对长寿和健康衰老的潜在影响是适应性的还是有害的。核心机制包...

该文章介绍了一种名为 CellNavi 的深度学习框架，其旨在通过学习一个由基因图谱增强的细胞状态流形来预测驱动细胞转变的关键基因。CellNavi 利用大规模、高维的转录组数据进行训练，并通过整合具有方向性连接的基因图谱，构建了一个能够捕捉细胞内在特征的流形。研究人员通过在 CRISPR 扰动、T 细胞分化、神经退行性疾病模型和药物作用机制等多样化任务上的定量评估，证实了 CellNavi 在准确识别驱动基因和跨不同生物学背景泛化方...

这篇研究主要介绍利用全基因组单细胞 CRISPR 筛选技术（Perturb-seq）来创建全面的基因型-表型图谱。作者们应用 CRISPR 干扰（CRISPRi）和单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）对两种细胞系（K562 和 RPE1）中的数千个基因进行了系统性扰动。这项大规模研究使科学家能够发现新的基因功能，剖析复杂的蛋白质复合物（如 Integrator 和 ATP 合成酶）的功能模块，并识别出与染色体不稳定性（CIN）和线粒体应激反应相关的遗传调控因素。总体而...

这篇文章介绍了 SpatialZoomer，这是一个用于 单细胞分辨率空间转录组学（ST）数据 的计算框架，旨在进行多尺度特征分析。SpatialZoomer 使用 谱图信号处理方法，通过一系列热核低通滤波器有效提取从单细胞到组织域等不同尺度的空间分子特征，并能 自动识别关键尺度。该工具在分析阿尔茨海默病（AD）进展信号、识别肿瘤微环境中的 空间依赖性细胞亚群，以及揭示复杂的 组织结构 方面展示了其能力。此外，SpatialZoomer 因其 高计算...

这篇文章介绍了 FiCS Perturb-seq，这是一个工业化平台，用于以可扩展且一致的方式生成大规模的 Perturb-seq 数据集，从而克服了先前方法中存在的瓶颈。该平台通过结合可逆化学固定、低温保存和自动化等技术，实现了高灵敏度、低批次效应的基因组范围扰动数据生成。研究人员利用 FiCS Perturb-seq 平台创建了迄今为止最大的公开 Perturb-seq 资源，即包含八百万个细胞的 X-Atlas/Orion 数据集，该数据集覆盖了所有人类蛋白质编码基...

这份研究提供了 对人类免疫系统成熟过程的全面概览 ，特别是针对妊娠中期胎儿和成人。研究人员利用单细胞测序技术，绘制了包含超过280万个免疫细胞的 多器官免疫细胞图谱 ，挑战了胎儿免疫系统处于静止状态的传统观点。研究发现，胎儿体内存在 广泛的记忆和活化T细胞 以及 功能性造血干细胞 （HSCs），甚至在非经典造血器官中也有分布，表明存在活跃的全身性免疫活动。此外，文本详细阐述了两种关键的免疫耐受机制： 精氨酸酶1阳性...

该文章介绍了一种名为 Squidiff 的新型计算框架，这是一个基于条件去噪扩散隐式模型 (DDIM) 的生成模型，用于预测单细胞转录组学对各种环境变化（如细胞分化、基因扰动和药物处理）的反应。Squidiff 通过结合语义编码器和扩散模型，能够学习细胞的瞬态状态并预测高分辨率的转录组景观，克服了现有模型在预测动态、高分辨率转录反应方面的限制。文章通过将其应用于诱导多能干细胞 (iPSCs) 分化、非加性基因扰动和血血管类器官 (BVOs...

这篇文章介绍了一种名为压缩 Perturb-seq的新型基因筛选技术，它通过减少实验成本和规模来提高传统的 Perturb-seq 方法的效率。这种新方法通过两种实验策略实现压缩：细胞池化（将多个细胞放入一个液滴中）和向导池化（在单个细胞内引入多个向导 RNA），并结合 FR-Perturb 推理算法来计算性地解压测量结果，从而准确推断基因扰动效应。研究人员在人类巨噬细胞系中应用此技术对 598 个免疫相关基因进行了测试，证实了压缩 Perturb-s...

这篇文章详细介绍了对哺乳动物大脑皮层细胞类型的全面研究，利用单细胞转录组学和多模态整合方法，在小鼠视觉皮层构建了从胚胎期到成年期的细胞发育轨迹。研究定义了大约 100 种转录组细胞类型（T 型）和 28 个细胞亚类，包括谷氨酸能兴奋性神经元、GABA能抑制性神经元、神经胶质细胞、免疫细胞和血管细胞，并发现它们在物种和大脑区域间具有一致性。通过追踪这些细胞类型的分子特征和表观遗传变化，文章揭示了细胞命运决定的时间...

这篇文章研究探讨了基质粘弹性，而非硬度变化，如何在非肝硬化肝脏中促进肝细胞癌（HCC）的进展，特别是在2型糖尿病（T2DM）患者中。研究发现，T2DM导致的晚期糖基化终产物（AGEs）积累会改变细胞外基质（ECM）的胶原结构，从而增强粘弹性。这种增强的粘弹性通过整合素-β1–TNS1–YAP机械转导通路，促进HCC细胞的增殖和侵袭。通过动物模型和3D细胞培养实验，作者们证实了抑制AGE生成或破坏AGEs介导的胶原交联可以逆转粘弹性，并减少...

这篇文章详细介绍了 u-Segment3D ，这是一种用于将 2D图像切片分割 集成到 3D实例分割 的Python工具箱。它通过将2D预测转换为 连续梯度场 来克服传统2D到3D拼接方法的局限性，并使用 梯度下降 和 中轴骨架 来精确重建复杂的3D细胞形状。u-Segment3D实现了各种预处理、后处理和并行化技术，使其能够准确且可扩展地处理具有不同形态和挑战性成像条件的 大量组织图像 。该方法在多个生物医学数据集上进行了评估，展示了其在处理凸形、...

这篇研究文章重点介绍母源因子OTX2在调控人类胚胎基因组激活（EGA）和早期发育中的关键作用。研究人员通过敲低OTX2蛋白，发现它对于四细胞阶段的EGA和随后的早期发育至关重要，因为OTX2促进了关键EGA基因（如TPRX1和TPRX2）和重复元件的激活。通过进行CUT&RUN和ATAC-seq等实验，该研究直接证明了OTX2结合在EGA基因的调控元件上，并增强了染色质的可及性，特别是富含OTX2基序的Alu和MaLR重复元件。此外，研究还发现OTX2的功能可能与...

这篇文章介绍了一种名为 ELLA (subcellular expression localization analysis) 的统计框架，旨在对高分辨率空间转录组学数据中细胞内的 亚细胞mRNA定位 变异进行建模和检测。ELLA 利用过度分散的非齐次泊松过程 (NHPP) 来处理空间计数数据，并创建一个统一的细胞坐标系统，以适应不同的细胞形态。研究通过模拟和分析来自 Seq-Scope、Stereo-seq、seqFISH+ 和 MERFISH 等平台的多个真实数据集，证明了 ELLA 在识别具有独特亚细胞定...