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单细胞转录组图谱揭示KRT6A+角质形成细胞通过IL-13信号轴驱动光化性角化病向皮肤癌转化的免疫调控机制
在阳光炙烤的皮肤表面,一种名为光化性角化病(AK)的癌前病变正悄然酝酿着危机。作为最常见的皮肤癌前病变,AK每年有0.025%-20%的几率进展为侵袭性皮肤鳞状细胞癌(cSCC),特别是在器官移植受体等免疫抑制人群中,这一风险更加显著。尽管科学家已经发现TP53、NOTCH1等基因突变与cSCC发生相关,但驱动AK向cSCC转化的关键细胞事件和分子机制仍然成谜。传统的研究方法如同用低分辨率相机拍摄人群照片,只能得到整体印象却无法识别每个人的特征。这就是为什么虽然基因组学、转录组学等多组学研究已有开展,但对cSCC进展的分子驱动因素仍缺乏明确共识。细胞异质性问题使得寻找可靠的生物标志物和治疗靶点
来源:iScience
时间:2025-12-09
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纳米氧化镁增强石灰改良黄土的湿热耦合动力特性与微观机制研究
在我国西北广袤的黄土高原上,黄土作为一种典型的第四纪沉积物,覆盖了约63万平方公里的土地。然而,这片看似坚实的土地却隐藏着致命的“软肋”——遇水易软化、受振易变形。每当雨季来临,雨水渗入黄土路基,原本坚固的土体强度急剧衰减,导致铁路轨面沉降、路基泥化等灾害频发,如同潜伏在铁道下的“流动陷阱”,严重威胁着重载铁路的运营安全。传统的石灰改良技术虽能一定程度上提升黄土的工程性能,但存在固化周期长、用量大、碳排放高等瓶颈。如何突破现有技术局限,让黄土“遇水不软、受振不沉”,成为摆在土木工程领域的一道紧迫课题。针对这一挑战,长安大学陈晋团队独辟蹊径,将目光投向了纳米世界。他们在《iScience》上发表
来源:iScience
时间:2025-12-09
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碳纳米纤维增强三维多孔气凝胶实现可调谐低频电磁波吸收
随着5G移动通信、星链低轨卫星、车载毫米波雷达等技术的全面商业化,2-18 GHz频段已成为民用和军事电磁频谱的主战场。这个频段承载着全球大部分移动数据流量以及军事雷达和电子战信号,但电磁波(EMW)的广泛应用也导致环境中的功率密度急剧增加,不仅对人体造成不适,还导致不同频段间的交叉调制和邻道干扰。在军事领域,现代隐身雷达将探测频段转向2-8 GHz以对抗传统X波段隐身涂层,这对吸波材料提出了向更低频率、更宽带宽扩展的迫切需求。传统铁氧体和磁性金属材料存在密度大、厚度大、易氧化、有效带宽窄等缺点,难以满足"轻、薄、宽、强"的综合要求。为此,研究人员将目光投向碳基气凝胶材料,但其高介电常数和阻抗
来源:iScience
时间:2025-12-09
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氧依赖性5-HT1A受体调控熊蜂低氧应答及飞行性能的机制研究
在青藏高原等高海拔地区,氧气稀薄是生物生存的重要挑战。作为关键传粉昆虫,熊蜂却能在此类环境中繁衍生息,甚至能在海拔4000米以上飞行。它们每日飞行距离可达8公里,飞行时耗氧量骤增30倍,这种高能耗活动如何适应低氧环境,一直是科学家关注的焦点。以往研究多集中于形态适应和温度调节,但对分子机制,尤其是飞行肌在低氧下的代谢调控网络,仍知之甚少。为揭示熊蜂低氧适应的生理与分子基础,研究人员以地熊蜂(Bombus terrestris)为模型,整合行爲学测定、代谢测量、转录组测序和受体拮抗实验。关键实验技术包括:低氧暴露系统(控制氧分压1.6-21 kPa)、飞行磨测定飞行参数、红外热成像测胸温、呼吸计
来源:iScience
时间:2025-12-09
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PD-L1高表达预示EGFR突变非小细胞肺癌奥希替尼疗效不佳及其免疫调控机制研究
肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因,其中非小细胞肺癌(NSCLC)占比最高。对于存在表皮生长因子受体(EGFR)突变的晚期NSCLC患者,奥希替尼作为第三代EGFR酪氨酸激酶抑制剂(TKI)已成为标准一线治疗方案。然而,尽管大多数患者能从奥希替尼治疗中获益,仍有一部分患者会出现早期耐药,这凸显了寻找预测性生物标志物以指导治疗策略的迫切需求。程序性死亡配体1(PD-L1)作为关键的免疫检查点分子,在肿瘤免疫逃逸中扮演核心角色。既往研究表明,EGFR通路激活可能通过上调PD-L1表达促进免疫逃逸,暗示PD-L1可能是EGFR-TKI耐药的潜在机制。然而,PD-L1表达在EGFR驱动型NSCLC中的预
来源:iScience
时间:2025-12-09
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嵌入势能差的Mg2AlXY5单层材料:非中心对称结构设计实现高效光生载流子分离与18.64%能量转换效率
在能源革命与智能化时代背景下,二维层状材料因其独特的物理化学性质成为前沿研究热点。然而,传统二维材料普遍存在的中心对称结构却成为制约其光电转换效率提升的"阿喀琉斯之踵"——这种结构对称性导致光生电子-空穴对难以有效分离,大量能量以热耗散形式损失。正如自然界中不对称结构往往能产生更高效的能量转换(如植物叶片的不对称排列优化光合作用),设计非中心对称二维材料成为突破现有技术瓶颈的关键路径。重庆三峡大学刘丽丽团队在《iScience》发表的创新性研究,借鉴九原子层Mg2Al2Se5单层的结构优势,提出了一种全新的材料设计策略。研究人员通过精确调控原子排列,构建了Mg2AlXY5(X=Ga,In; Y
来源:iScience
时间:2025-12-09
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系统性解析DNASE1L3缺陷小鼠肝脏免疫代谢紊乱的多组学图谱
在当今全球范围内,非酒精性脂肪肝病(NAFLD)已成为一个日益严重的公共卫生问题,其发病机制复杂,涉及脂质代谢紊乱、炎症反应和免疫细胞功能失调等多个环节。尽管已知肝内巨噬细胞——Kupffer细胞(KC)在维持肝脏免疫代谢平衡中发挥关键作用,但调控其功能的核心分子机制仍不清楚。DNASE1L3(脱氧核糖核酸酶1类似物3)作为一种主要由单核-巨噬细胞系分泌的核酸酶,在降解凋亡或坏死释放的细胞游离DNA(cfDNA)和维持免疫耐受中起重要作用。然而,DNASE1L3在肝脏这一免疫代谢中枢器官中的具体功能,特别是其缺陷是否以及如何参与NAFLD的发生发展,尚待深入探究。为解决这一科学问题,天津医科大
来源:iScience
时间:2025-12-09
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假单胞菌来源新型PCL降解酶的双向催化功能:降解与开环聚合的绿色循环
随着全球环保意识的觉醒,可生物降解塑料逐渐成为解决白色污染的希望之光。在众多可降解聚酯材料中,聚己内酯(PCL)因其优异的加工性能、低熔点、生物可降解性和生物相容性,在生物医学和生态领域展现出巨大应用潜力。然而理想很丰满,现实却很骨感——研究表明PCL在自然环境中完全降解需要耗时3-4年,这种缓慢的降解速度远远不能满足实际需求。更令人担忧的是,PCL的降解效率受到pH值、温度、光照等多种环境因素的制约,使得其"可降解"特性大打折扣。与此同时,PCL的传统化学合成方法也面临严峻挑战。化学聚合通常需要在150-280°C的高温下进行,并使用有机金属催化剂,这些催化剂可能残留有毒物质,限制了PCL在
来源:iScience
时间:2025-12-09
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解码听觉认知:皮质-纹状体-SNr环路在频率辨别精确性中的机制解析
声音作为生物感知外界环境的重要线索,在物种生存、发育及母婴交流中扮演关键角色。早期听觉经验甚至能影响胎儿神经发育轨迹,但听觉辨别行为的神经环路机制长期以来是未解之谜。听觉皮层作为听觉信息处理的核心枢纽,其前听觉区(Anterior Auditory Field, AAF)尤其参与频率辨别,然而AAF下游的具体通路及细胞类型分工仍不明确。陆军军医大学王昭群等团队在《iScience》发表的研究,通过多学科技术手段,首次揭示了AAF→纹状体(Caudate Putamen, CPu)→黑质网状部(Substantia Nigra pars reticulata, SNr)这一三级通路在听觉频率辨别
来源:iScience
时间:2025-12-09
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秀丽隐杆线虫幼虫发育与Orsay病毒感染的相互作用:发育时序调控抗病毒能力的新机制
在生命科学的研究中,理解病原体感染如何影响宿主的发育过程是一个既基础又充满挑战的课题。对于经典模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)而言,其发育过程研究得相当透彻——从受精卵开始,经过四个幼虫阶段(L1-L4),最终成长为成虫,每个阶段都以一次蜕皮(molting)作为结束。这个过程受到一系列基因(如 lin-42, nhr-23, let-7)的精密调控。然而,当这种微小的线虫在自然界中遇到其天然病毒病原体——Orsay病毒(Orsay virus, OrV)时,其既定的发育程序会受到怎样的干扰?反过来,线虫的发育状态又是否会影响其对病毒感染的敏感性?这些问题在
来源:iScience
时间:2025-12-09
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掺杂FeNbSb半哈斯勒合金力学性能与断裂韧性的第一性原理研究
在航空航天、能源转换等高技术领域,材料不仅需要优异的功能特性,还必须具备可靠的机械性能以承受严苛工况。半哈斯勒(Half-Heusler, HH)合金作为一种重要的金属间化合物,因其优异的高温强度和热电性能受到广泛关注。然而,这类材料普遍存在固有脆性问题,易在机械应力下发生灾难性断裂,严重制约其实际应用寿命。传统上,人们通过元素掺杂来改善材料韧性,但预测掺杂效果多依赖经验规则或宏观弹性参数(如Pugh比B/G、泊松比ν),难以揭示裂纹扩展的原子尺度机制。断裂韧性(KIC)作为衡量材料抗裂能力的关键指标,其微观调控机制尚不明确。针对这一挑战,Chen等人发表于《iScience》的研究以FeNb
来源:iScience
时间:2025-12-09
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基于第一性原理计算指导的多任务Transformer模型筛选双原子催化剂用于C-H键活化
在能源化工领域,甲烷、乙烷、丙烷等轻质烷烃作为天然气和原油的主要成分,因其C-H键的高稳定性(如甲烷键解离能高达439 kJ/mol)而难以活化,被称为催化领域的"圣杯"难题。传统催化剂如金属、金属氧化物等虽取得一定进展,但在效率和可持续性方面仍有较大提升空间。近年来,单原子催化剂(SACs)虽展现出高原子利用率优势,但其单一活性位点导致的 scaling relation 限制进一步优化空间。双原子催化剂(DACs)通过双金属位点的协同效应,为突破这一瓶颈提供了新思路。为加速DACs的理性设计,沈阳师范大学能源与环境催化研究所的王柏然、徐伟航、孙晓影等研究团队在《iScience》发表研究,
来源:iScience
时间:2025-12-09
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VioC酶立体选择性催化D-精氨酸氧化脱氨机制的量子力学/分子力学研究
在生物合成领域,非血红素铁依赖的2-氧代戊二酸加氧酶(Fe/2OG)家族因其能够催化多种氨基酸的氧化修饰而备受关注。这类酶通常表现出严格的区域选择性,例如在天然产物生物合成中,OrfP、VioC、NapI和CmnC虽然都作用于L-精氨酸(L-Arg),却能在氨基酸侧链的不同位置进行修饰,从而生成各异的天然产物。然而,一个令人困惑的现象是:VioC酶不仅能催化L-精氨酸的C3-羟基化,还能对其对映体D-精氨酸(D-Arg)进行氧化脱氨反应,生成2-氧代-5-胍基戊酸(2O5GP)。这种由底物手性差异导致的完全不同的反应路径,其分子机制一直未被阐明。为了解决这一难题,赵聪等人通过结合分子动力学(M
来源:iScience
时间:2025-12-09
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单细胞与批量转录组整合分析鉴定THBS1作为子宫内膜异位症新型生物标志物及其TGF-β通路调控机制研究
对于全球约10%的育龄女性而言,子宫内膜异位症是一种带来长期痛苦的慢性疾病,其特征是子宫内膜组织异常生长到子宫腔外。患者常遭受痛经、慢性盆腔疼痛和不孕的困扰,但确诊过程却充满挑战——目前金标准诊断依赖腹腔镜手术,导致诊断延迟可达4-11年,约65%的患者曾被误诊。这种延迟不仅加重患者痛苦,还可能对生育能力造成不可逆影响。为什么子宫内膜异位症的诊断如此困难?主要是因为症状非特异性且缺乏可靠的生物标志物。腹腔镜手术虽能直观发现病灶,却无法检测微观血管化和神经支配,可能遗漏早期病变。因此,开发无创诊断方法成为该领域迫切需求。在这项发表于《iScience》的研究中,张丽琪等人将目光投向分子机制,试图
来源:iScience
时间:2025-12-09
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瘤内微生物源S1P增敏卡培他滨联合PD-1抑制剂治疗结直肠癌的机制研究
结直肠癌作为全球高发恶性肿瘤,其发病率与死亡率呈逐年上升趋势。尽管化疗、靶向治疗和免疫检查点抑制剂等联合疗法不断推陈出新,但由于个体差异和肿瘤异质性,相同治疗方案在不同患者中呈现显著疗效差异。近年来,瘤内微生物组在结直肠癌发生、发展及治疗中的作用备受关注。研究表明,瘤内微生物的组成和多样性不仅影响肿瘤免疫微环境,还与药物疗效及不良反应密切相关。然而,瘤内微生物如何调控结直肠癌治疗反应的复杂机制尚未完全阐明。在这项发表于《iScience》的研究中,研究人员通过构建无菌和SPF小鼠结直肠癌模型,系统筛选了33种潜在治疗方案,发现卡培他滨与PD-1抑制剂(MIH4)联合疗法在SPF小鼠中展现出显著
来源:iScience
时间:2025-12-09
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综述:木本油料作物山茶属的驯化:未来育种展望
山茶属油料作物的分类与自然分布山茶油物种指的是山茶属内具有高种子含油量并被广泛栽培的多种植物。为确保命名一致性,本综述采用《中国植物志》中接受的拉丁学名。主要的油茶物种均为多倍体,其中六倍体的普通油茶在中国栽培面积和产油量最大,其次是四倍体的小果油茶、八倍体和十倍体的越南油茶以及六倍体的栓壳红山茶等。根据《中国植物志》,油茶物种及其野生近缘种主要归属于山茶属的短柱茶组。最近的系统基因组学研究支持将油茶组并入短柱茶组,但建议将栓壳红山茶等排除在外。该组内的物种呈现出网状进化模式, characterized by 广泛的杂交和多倍化。利用来自中国虚拟 herbarium 的野生普通油茶分布数据及
来源:iScience
时间:2025-12-09
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综述:适配体作为植物病害管理的新兴工具:从生物传感到主动调控
适配体:革新植物病害管理的分子利器在农业生产中,植物病害是威胁全球粮食安全和农业可持续发展的主要生物限制因素,每年造成作物产量巨大损失和经济负担。传统植物病害检测与管理方法在灵敏度、特异性及田间适用性方面存在局限。适配体(Aptamer)是一类通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)从体外筛选获得的小分子单链寡核苷酸(ssDNA或RNA),其凭借高亲和力、高特异性、易于合成修饰及稳定性好等优势,正成为植物病害管理中极具前景的新型工具。适配体的特性与筛选机制适配体长度通常在10-100个核苷酸(nt)之间,能在特定离子(如Ca2+、Mg2+、Na+)诱导下形成茎环、发夹或G-四链体等特异空间
来源:iScience
时间:2025-12-09
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靶向KRASG12V的双特异性T细胞衔接器为结直肠癌免疫治疗提供新策略
在癌症治疗领域,KRAS突变一直被视为"不可成药"的靶点。这种突变像一把始终处于开启状态的开关,驱动着细胞不受控制地增殖。特别是在结直肠癌、非小细胞肺癌和胰腺导管腺癌等高度致命癌症中,KRAS基因第12号密码子的突变尤为常见,其中G12V突变约占所有KRAS突变的24%。尽管科学家们经过数十年努力,但针对KRASG12V突变的有效治疗方法仍然匮乏。传统的靶向药物开发面临巨大挑战,因为KRAS蛋白表面缺乏明显的药物结合口袋。近年来,免疫治疗的发展为这一困境带来了转机。特别是基于T细胞的免疫疗法,如免疫检查点抑制剂(ICIs)和嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法,已在多种癌症治疗中展现出潜力。然而,
来源:Molecular Therapy Oncology
时间:2025-12-09
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离子对工程化纳米组装体协同整合I/II型免疫原性细胞死亡实现化疗-光疗-免疫治疗新策略
癌症免疫治疗虽然革命性地改变了肿瘤治疗格局,但临床响应率仅10%-30%,其核心瓶颈在于"冷肿瘤"的低免疫原性特征。免疫原性细胞死亡(ICD)通过同时提供肿瘤抗原性和佐剂性,成为激活抗肿瘤免疫的关键策略。然而,传统单一类型的ICD诱导策略存在局限性:I型诱导剂(如化疗药米托蒽醌MTO)通过"脱靶"效应间接引发内质网(ER)应激,II型诱导剂(如光敏剂金丝桃素HY)则直接靶向ER应激通路,两者单独使用难以充分激活免疫应答。针对这一挑战,沈阳药科大学张敬萱等研究人员在《Cell Reports Physical Science》发表研究,创新性地构建了离子对工程化纳米组装体(H-M NAs),首次
来源:Cell Reports Physical Science
时间:2025-12-09
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综述:长链非编码RNA在癌症糖酵解和代谢中的作用:机制与转化机遇
在癌症研究领域,代谢重编程已被认为是核心特征之一。其中,Warburg效应,即癌细胞即使在有氧条件下也倾向于进行高效的糖酵解以获取能量和生物合成前体,是这种代谢重塑的典型代表。近年来,长链非编码RNA(lncRNA)作为一类长度超过200个核苷酸、不编码蛋白质的RNA分子,已从最初的“基因组暗物质”转变为癌症代谢调控网络中的关键节点。它们通过转录、转录后及表观遗传等多个层面,精细调控糖酵解过程,影响肿瘤的发生、发展、转移及治疗抵抗。长链非编码RNA的分子功能lncRNA的功能多样,主要包括转录调控、转录后调控和表观遗传调控。在转录层面,lncRNA可以作为增强子或启动子,招募染色质修饰复合物,
来源:Cell Death & Disease
时间:2025-12-09