可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象

可穿戴式无创传感器可通过监测汗液确定是否有炎症迹象虽然急性炎症反应是人体抵抗感染和加速愈合的自然方式，但长期或慢性炎症可能会导致不可逆的组织损伤。而能够快速、轻松地检测炎症是治疗的关键。测量血液中C反应蛋白(CRP)的水平通常用作炎症的生物标志物，但需要复杂的实验室设备和人员来分析血液样本。现在，加州理工学院的研究人员开发了一种新型可穿戴传感器，称为InflaStat，通过测量人体汗液中的CRP水平来无线、无创地监测炎症。研究人员在开始制造他们的第一个汗液分析传感器之前必须克服一些障碍。主要难题是CRP比其他分子更难检测，它在血液中的浓度比其他生物标志物低得多，而且它的分子更大，这意味着将它们从血液中分泌到汗液中更加困难。“这些是以前阻止人们进行可穿戴CRP传感的主要问题，”该研究的通讯作者高伟说。“我们需要高灵敏度来自动监测皮肤上极低浓度的CRP。”InflaStat由激光雕刻的石墨烯制成，石墨烯含有微小的孔，可形成较大的表面积。这些孔含有与CRP结合的抗体和称为氧化还原分子的特殊分子，能够在某些条件下产生小电流。传感器结构中融入了金纳米颗粒，每个纳米颗粒都携带一组独立的CRP检测抗体。当佩戴者汗液中的CRP分子进入传感器时，它们会附着在检测器抗体和石墨烯孔中的抗体上。然后纳米颗粒附着在石墨烯上并触发氧化还原分子产生电流，该电流由附着在传感器上的电子元件读取。由于每个金纳米粒子都含有许多检测抗体，因此信号（非常小）被放大得远远超过单个CRP分子产生的信号。研究人员在健康参与者、慢性阻塞性肺病患者和从新冠病毒感染中康复的参与者身上测试了InflaStat。他们发现该传感器佩戴舒适，并且可以无创、无线地获取炎症生物标志物信息。数据实时显示在定制的智能手机应用程序上。正如预期的那样，慢性阻塞性肺病患者和新冠病毒感染后患者的CRP水平显着高于健康参与者。研究人员发现，该传感器可以准确检测汗液中与血液水平相关的CRP水平。研究人员表示，他们的研究结果表明，他们的传感器可用于无创、家庭监测炎症性肠病或慢性阻塞性肺病等慢性疾病。更重要的是，他们表示它可以适用于测试其他痕量水平和疾病相关的生物标志物。“这是一个通用平台，可以让我们监测体液中极低水平的分子，”高说。“我们希望扩展这个平台来监测其他临床相关的蛋白质和激素分子。我们还想看看这是否可以用于慢性病管理。炎症对许多患者来说意味着风险。如果能够在家对他们进行监测，就可以识别他们的风险，并及时给予治疗。”该研究发表在《自然生物医学工程》杂志上，下面由加州理工学院制作的视频展示了传感器如何检测CRP。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366975.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366975.htm

LMAN1 - 过敏治疗中意想不到的游戏规则改变者

LMAN1-过敏治疗中意想不到的游戏规则改变者Tigno-Aranjuez博士希望找到一种新的方法，使过敏原受体在一开始就不发生反应。因此，她利用了一种名为LRC-TriCEPS的技术--它能识别细胞中的受体--针对一种常见的过敏原--屋尘螨。该技术显示了一种名为LMAN1的细胞蛋白，它在人体过敏原反应中的作用此前从未被认可。她的发现最近发表在《细胞报告》上，这是她迄今为止影响最大的论文。"当我们第一次有这个发现时，我们想知道，'这种蛋白质是什么？关于LMAN1作为一个过敏原受体已经知道了什么？"有趣的是，人们在过敏或过敏性哮喘的背景下并没有对这种蛋白质给予太多的关注，"她说。在她发现之前，LMAN1通常被称为货物受体--一种在细胞内外运输其他蛋白质的蛋白质。然而，Tigno-Aranjuez博士证明了屋尘螨过敏原和LMAN1可以在细胞表面结合在一起，从而引起炎症或过敏反应。她的研究进一步表明，这种结合取决于屋尘螨过敏原上的特定甘露糖结构。这一发现具有巨大的潜力，因为许多其他常见的过敏原，包括花粉和真菌，都是甘露糖化的，或通过添加甘露糖进行改性。她解释说："我们的想法是，这有可能不仅仅局限于尘螨，因为许多其他过敏原都被甘露糖化，这可能是一个非常广泛的受体，可以识别许多不同的过敏原。如果从潜在的治疗方面考虑，通过了解LMAN1如何识别尘螨和这种识别的后果，你可以将其应用于许多其他场合，这就是我们目前正在努力探索的。"美国国立卫生研究院也看到了UCF研究的潜力，刚刚授予Tigno-Aranjuez博士150万美元的R01基金，以了解LMAN1是否在其他甘露糖基化过敏原的表达中发挥作用。Tigno-Aranjuez博士对LMAN1的研究是与克利夫兰诊所合作进行的。莱纳研究所的副教授张斌博士担任这项研究的共同研究者，他被认为是LMAN1方面的专家。张博士解释说："LMAN1在很大程度上被认为是一种参与将蛋白质从细胞内运送到细胞外的蛋白质。这项研究首次显示了LMAN1的全新功能，即作为一种受体将蛋白质，如过敏原，从细胞外带到细胞内。这可能为治疗开辟了一条新的途径。"美国每年有数十万的过敏性哮喘病例，全世界有更多的过敏性哮喘病例，这项研究代表着向帮助这些病人迈出了一步。"哮喘是如此普遍，以至于有时，人们认为我们已经有了很多治疗方法。现实情况是，我们总是可以使用更多的选择，我们总是可以在现有的治疗方法上进行改进。"Tigno-Aranjuez博士说。"许多治疗方法只有在你满足某些临床标准时才能开出，许多治疗方法费用高昂，许多不在保险范围内。因此，我们能够提出的任何有可能成为更普遍的治疗方法的新疗法总是一种进步"。Tigno-Aranjuez博士和她的团队现在正在进行研究，以证实他们的假设，即其他甘露糖基化的过敏原，如花粉，也被LMAN1识别。如果是真的，这可能会对未来许多最常见的过敏原的治疗产生广泛影响。Tigno-Aranjuez博士从菲律宾移民到美国，在克利夫兰的凯斯西大学进行研究生和博士后培训。她于2015年加入UCF，主要研究涉及慢性炎症性疾病（如哮喘和克罗恩病）的免疫信号通路。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366321.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366321.htm

由DNA和肽组成的自组装合成细胞超越了自然能力

由DNA和肽组成的自组装合成细胞超越了自然能力 新的合成细胞利用DNA和肽构建细胞骨架（用淡紫色标出）图/北卡罗来纳大学教堂山分校细胞的结构和稳定性来自细胞骨架，这是一个由蛋白质组成的交联框架，用于包裹和保护其他成分。根据细胞类型的不同，这种细胞骨架可以有不同程度的灵活性，并以不同的方式对环境做出反应，从而赋予细胞特异功能。在这项新研究中，北卡罗来纳大学教堂山分校的科学家们开发出了由DNA、肽和其他遗传物质组成的合成自组装细胞骨架。该研究的第一作者罗尼特-弗里曼说："DNA通常不会出现在细胞骨架中。我们对DNA序列进行了重新编程，使其成为一种建筑材料，将多肽结合在一起。一旦将这种编程材料放入水滴中，结构就会成形。"研究人员能够对DNA进行编程，使其以不同的方式组装，从而赋予合成细胞不同的功能。它们也没有被锁定在一个目的上--改变溶液的温度可以触发不同的配置。研究小组说，将不同的肽或DNA序列组合在一起，就能制造出更大规模的可编程组织。虽然它们没有活细胞那么复杂，但这些合成细胞更容易操作，而且能在天然细胞无法处理的条件下工作。弗里曼说："合成细胞即使在122°F（50°C）的温度下也能保持稳定，这为在通常不适合人类生存的环境中制造具有超常能力的细胞提供了可能。"研究小组表示，当这些可编程细胞与其他合成细胞技术相结合时，可用于再生医学、药物输送系统和诊断工具等应用。这项研究发表在《自然-化学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428536.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428536.htm

"黑暗中发光"的蛋白质：病毒性疾病检测的未来？

"黑暗中发光"的蛋白质：病毒性疾病检测的未来？尽管病毒性疾病的诊断测试已经取得了重大进展，但许多高度敏感的测试仍然依赖于复杂的样品制备和结果解释方法，使它们不适合在医疗点设置或资源有限的地区使用。然而，研究人员现在在ACS中央科学杂志上揭示了一种新的、敏感的技术，它可以在短短20分钟内使用"夜光"蛋白的一步流程来分析病毒核酸。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350641.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350641.htm

揭开新气味的面纱 科学家在气味世界中带来改变游戏规则的突破

揭开新气味的面纱科学家在气味世界中带来改变游戏规则的突破该研究结果发表在《自然》杂志上，预计将重新点燃人们对嗅觉科学的兴趣，并对香水、食品科学等产生深远的影响。嗅觉受体是位于嗅觉细胞表面的蛋白质，与气味分子结合，构成了我们身体中最多样化和最广泛的受体家族的一半。对它们更全面的理解为各种生物过程中的新发现奠定了基础。该研究的资深作者、药物化学副教授AashishManglik博士说："一段时间以来，这一直是该领域的一个巨大目标。他说，梦想是绘制数千种气味分子与数百种气味受体的相互作用图，以便化学家能够设计一种分子并预测它的气味。"Manglik说："但是我们一直无法制作这种地图，因为如果没有图片，我们不知道气味分子与它们相应的气味受体如何反应。"一张图片描绘了奶酪的香味，嗅觉涉及大约400个独特的受体。我们能检测到的数十万种气味中的每一种都是由不同的气味分子混合而成。每种类型的分子都可能被一系列的受体检测到，在每次鼻子闻到新东西的时候，都会给大脑带来一个难题。杜克大学分子遗传学和微生物学教授、Manglik的亲密合作者HiroakiMatsunami博士说："这就像在钢琴上敲击琴键以产生一个和弦。松南在过去20年里的工作重点是对嗅觉进行解码。了解气味受体是如何结合气味剂就可以从根本上解释了它是如何工作的。"为了创建这幅图，Manglik的实验室使用了一种叫做低温电子显微镜（cryo-EM）的成像技术，它允许研究人员看到原子结构并研究蛋白质的分子形状。但是在Manglik的团队能够看到气味受体与气味分子的结合之前，他们首先需要提纯足够数量的受体蛋白。气味受体是出了名的具有挑战性，有些人说不可能，在实验室里为这种目的制造。Manglik和Matsunami团队寻找一种在人体和鼻子中都很丰富的气味受体，认为它可能更容易人工制造，而且还能检测水溶性气味。他们最终选择了一种叫做OR51E2的受体，这种受体对丙酸盐有反应--这种分子会带来类似瑞士奶酪的刺激性气味。但事实证明，即使是OR51E2也很难在实验室里制造。典型的低温电镜实验需要一毫克的蛋白质来产生原子级的图像，但是共同第一作者ChristianBillesbøelle博士，Manglik实验室的高级科学家，开发了只使用1/100毫克OR51E2的方法，使受体和气味剂的快照触手可及。Billesbøelle说："我们通过克服长期以来扼杀该领域的几个技术难题实现了这一目标。这样做使我们能够在检测到气味的那一刻，首次看到气味剂与人类气味受体的连接。"这个分子快照显示，由于气味剂和受体之间非常特殊的配合，丙酸盐紧紧地粘在OR51E2上。这一发现与嗅觉系统作为危险哨兵的职责之一相吻合。虽然丙酸盐对瑞士奶酪丰富的坚果香味做出了贡献，但就其本身而言，它的气味却不那么令人胃口。Manglik说："这种受体以激光为焦点，试图感知丙酸盐，并可能已经进化到帮助检测食物何时变坏。他推测，像薄荷或香菜这样令人愉悦的气味的受体可能反而与气味剂的互动更加松散。"除了一次使用大量的受体外，嗅觉的另一个有趣的特点是我们能够检测到微小的气味，这些气味可以来去自如。为了研究丙酸盐如何激活这一受体，该合作项目邀请了希望之城的定量生物学家NagarajanVaidehi博士，他使用基于物理学的方法来模拟和拍摄OR51E2如何被丙酸盐打开。Vaidehi说："我们进行了计算机模拟，以了解丙酸盐如何在原子水平上导致受体的形状变化。这些形状变化在气味受体如何启动导致我们嗅觉的细胞信号传导过程中起着关键作用。该团队现在正在开发更有效的技术来研究其他气味受体对，并了解与受体相关的非嗅觉生物学，这些受体与前列腺癌和肠道中的血清素释放有关联。"Manglik设想了一个未来，在那里可以根据对化学品的形状如何导致感知体验的理解来设计新的气味，这与今天的药物化学家根据致病蛋白质的原子形状来设计药物并无不同。他说："我们多年来一直梦想着解决这个问题。现在有了第一个立足点，第一次看到了嗅觉分子是如何与我们的气味受体结合的。对我们来说，这只是一个开始。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357361.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357361.htm

炎症、氧化应激和钙质变化 研究人员探明COVID-19如何影响心脏

炎症、氧化应激和钙质变化研究人员探明COVID-19如何影响心脏哥伦比亚大学的心脏病专家和生物物理学教授安德鲁-马克斯（AndrewMarks）、马克斯实验室的研究科学家史蒂芬-雷肯（StevenReiken）及其同事，已经研究了一些可能导致这些问题的心脏变化。Reiken将于2月20日星期一在加利福尼亚州圣地亚哥举行的第67届生物物理学会年会上介绍他们的工作。在患有COVID-19的病人的心脏组织中，研究小组观察到氧化应激（不稳定分子的有害产生）和炎症信号的增加，以及钙离子含量的变化。他们还检测到一种叫做RyR2的蛋白质的不利变化，该蛋白质负责调节心脏的钙离子水平。心肌和所有肌肉细胞一样，需要钙离子来收缩。心脏管理钙离子的系统对心房和心室的协调收缩至关重要，这些收缩将血液泵送到全身。当心脏中的钙离子变得失调时，它可以引起心律失常或心力衰竭。为了进一步研究心脏的变化，研究人员使用了一个感染了COVID-19的小鼠模型，观察到心脏组织的变化，包括免疫细胞浸润、胶原蛋白沉积（表明受伤）、心脏细胞死亡和血栓，还测量了心脏蛋白质组的变化--由心脏细胞表达的蛋白质--并发现与观察到的感染了COVID-19的人类心脏的变化一致的模式，以及心肌病的标志物，这可能使心脏更难向身体泵血，并可能导致心脏衰竭。"围绕一种疾病的特定方面建立的意识越多，就越有可能改善对病人的护理。而医生应该意识到与COVID-19感染有关的心脏变化，并应该寻找它们，"Marks说。最终，"我们想真正弄清是什么导致了心脏病，以及如何解决它，"Marks说。了解分子水平的变化可能会揭示出可以改善与COVID-19有关的心脏症状的药物靶点，并帮助医疗保健专业人士更有效地诊断和治疗这些问题。此外，了解COVID-19的心脏并发症也可以帮助公共卫生官员就如何应对COVID-19大流行作出更明智的决定，特别是向那些心脏问题的高风险人群提供建议。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345415.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345415.htm