Nature Communications

聚二甲基硅氧烷（PDMS）和熱塑性聚氨酯（TPU）是許多醫(yī)療植入物的基礎(chǔ)材料，如腦機接口、心臟起搏器、胰島素輸注導(dǎo)管、人工耳蝸植入物、藥物釋放裝置和醫(yī)學美學假肢等。

但是這種聚合物會引起宿主免疫應(yīng)答，引起異物反應(yīng)（FBR）。FBR過程中免疫細胞的浸潤、強烈的炎癥反應(yīng)、纖維化以及致密纖維包膜的形成，都會顯著影響植入效果。

近期，《Nature Communications》上刊登了一篇研究論文，研究團隊受THPT基團降低異物反應(yīng)的啟發(fā)，開發(fā)了一種易于合成的乙烯基抗FBR致密彈性體（EVADE）。

為了深入地了解EVADE植入后，植入體周圍發(fā)生纖維化反應(yīng)的細胞內(nèi)部成分變化，研究團隊獲取了皮下植入一個月后臨近EVADE植入體且與異物反應(yīng)有關(guān)的組織細胞。對這些細胞進行了一系列的實驗研究。

在對肌成纖維細胞（α-SMA）、T細胞（CD3）和巨噬細胞（F4/80）的免疫熒光染色顯示，大量的成纖維細胞、巨噬細胞和T細胞被招募到PDMS植入體周邊，而H90處理組（植入EVADE）顯示并未過度聚集（ 圖a ）。

對獲取的組織細胞樣本進行RNA測序，以未植入的組織細胞作為對照，在P<0.05的條件下，PDMS組和對照組的差異表達基因數(shù)為109個，而H90處理組（植入EVADE）和對照組的差異表達基因數(shù)僅為6個（圖 b，c）。

經(jīng)KEGG通路分析顯示，與對照組相比PDMS組的基因改變主要集中在FBR相關(guān)通路上，如炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)。相比之下，H90處理組（植入EVADE）基因的改變與FBR不相關(guān)（圖 d-f ）。

研究團隊隨后進行了western blot實驗以確認關(guān)鍵因子表達的差異。相對于對照組，H90處理組（植入EVADE）的白細胞介素-6、白細胞介素-1、腫瘤壞死因子、集落刺激因子1、趨化因子配體13、轉(zhuǎn)化生長因子1和白細胞介素-17的表達水平?jīng)]有顯示顯著差異，而在PDMS處理組（植入聚二甲基硅氧烷）都顯著上調(diào)（ 圖g，h ）。

以上實驗結(jié)果均說明，與已上市的聚二甲基硅氧烷材質(zhì)的植入物相比，EVADE植入體產(chǎn)生的免疫反應(yīng)極其輕微，更加適合于長期植入，在醫(yī)療領(lǐng)域有著更廣闊的應(yīng)用前景。


Redox Biology

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）在真核生物體內(nèi)是一個完整的蛋白質(zhì)質(zhì)量控制網(wǎng)絡(luò)，包括肝缺血/再灌注（I/R）損傷。去泛素酶（DUBs）是UPS的重要組成部分，通過從底物中去除泛素，調(diào)節(jié)多種細胞過程，包括蛋白穩(wěn)態(tài)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細胞增殖。了解DUB在肝I/R損傷中的作用對于推進臨床治療至關(guān)重要。

最近，《Redox Biology》刊登了一篇研究論文，研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種去泛素酶（OTUD1）的調(diào)控機制，它在肝I/R損傷的發(fā)病機制中激活了NRF2，導(dǎo)致NRF2/ARE通路的穩(wěn)定和激活，從而導(dǎo)致I/R刺激的肝臟中氧化應(yīng)激、凋亡和炎癥的減少。

為了確定參與肝I/R損傷的去泛素酶（DUBs）種類，研究團隊對肝臟I/R損傷小鼠（缺血1小時后再灌注6小時）和假手術(shù)小鼠的肝臟樣本進行了轉(zhuǎn)錄組學分析。

通過比較I/R組和假手術(shù)組，使用差異倍數(shù)>1.5和p < 0.05來篩選差異表達基因（DEGs）。從上述DEGs和DUB成員中進一步篩選出共同的基因（下圖A）。在這些差異表達的DUB基因中，Otud1是增加最顯著的成員（下圖B）。

為了探究Otud1的上調(diào)發(fā)生在哪種細胞類型中，研究團隊從肝I/R損傷小鼠和假手術(shù)小鼠中分離了原代肝細胞和非實質(zhì)細胞（NPCs），以檢測Otud1的mRNA和蛋白水平。結(jié)果顯示，Otud1在肝細胞中表達上調(diào)，而不是NPCs。因此，研究團隊以肝細胞為研究對象，探討OTUD1在肝臟I/R過程中的作用。與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)一致，在肝臟I/R和原發(fā)性肝細胞缺氧/氧合（H/R）過程中，Otud1的mRNA和蛋白水平均升高（上圖C-E）。


Nucleic Acids Research

作為一種新興的藥物，與傳統(tǒng)DNA治療藥物和蛋白/多肽藥物相比，基于mRNA的蛋白質(zhì)/多肽治療藥物被認為更安全、更有效、更經(jīng)濟。

唯一可產(chǎn)生大量mRNA的方法是由單亞基RNA聚合酶（ssRNAPs）進行的體外轉(zhuǎn)錄（IVT）。然而來自T7噬菌體的單亞基RNA聚合酶在廣泛用于體外轉(zhuǎn)錄時，可以產(chǎn)生雙鏈RNA（dsRNA），這種產(chǎn)物會強烈刺激哺乳動物的先天免疫反應(yīng)。如果能開發(fā)出一種新技術(shù)，既能獲得大量單鏈mRNA，又能降低雙鏈RNA帶來的免疫原性，那么就能推動基于mRNA的蛋白質(zhì)/多肽類藥物更好的向前發(fā)展。

近期，《Nucleic Acids Research》上刊登的一項研究論文提到，研究團隊發(fā)現(xiàn)在體外轉(zhuǎn)錄過程中，dsRNA的主要來源是由T7 RNA聚合酶啟動的DNA末端轉(zhuǎn)錄。同時DNA模板末端的鳥苷或胞嘧啶增強了DNA末端轉(zhuǎn)錄。

此外，研究團隊還發(fā)現(xiàn)位于T7 RNA聚合酶c-螺旋中第47位芳香族殘基的出現(xiàn)會導(dǎo)致dsRNA的產(chǎn)量顯著減少。因此與野生型T7 RNA聚合酶合成的mRNA相比，T7 RNA聚合酶G47W突變體合成的mRNA具有更高的表達效率和更低的免疫原性。

研究團隊對GFP DNA模板中的反義RNA進行了3次RACE和5次RACE分析，并有290bp 5’端的延伸。對5’RACE分析結(jié)果顯示，大部分反義RNA是從DNA模板非啟動子端的第二個堿基啟動的（下圖C）。3’RACE分析顯示，該反義RNA的3’端序列與模板DNA反義鏈的5’端序列匹配。

研究團隊用PCR制備了8個具有不同4-bp末端序列的DNA模板，并檢測了它們由T7 RNAP生成的轉(zhuǎn)錄本（上圖D）。結(jié)果與之前的報道一致，表明在DNA模板的3端添加poly（dA）可以減少T7 RNAP 體外轉(zhuǎn)錄中dsRNA的生成。

研究團隊進一步檢測了4- bp（5’-TTTT-3’）模板末端序列的單一變異對dsRNA產(chǎn)生的影響。體外轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物采用瓊脂糖凝膠電泳（上圖F）和斑點blot分析（上圖G)。然后對這些模板中的dsRNA進行量化，并將其與原始模板中的dsRNA進行了比較（上圖H）。結(jié)果表明，后兩個堿基對dsRNA的生成影響最為顯著，在末端2-nt區(qū)域的單個鳥苷或胞苷可以提高dsRNA的產(chǎn)量。

綜上所述，上述研究結(jié)果證明了T7 RNAP的42-48殘基對與DNA相互作用的重要性，這些殘基可能作為進一步研究的潛在靶點。

參考文獻：
[1] Xianchi Zhou, Zhouyu Lu, Wenzhong Cao, Zihao Zhu, Yifeng Chen, Yanwen Ni, Zuolong Liu, Fan Jia, Yang Ye, Haijie Han, Ke Yao, Weifeng Liu, Youxiang Wang, Jian Ji & Peng Zhang (2024). 
Immunocompatible elastomer with increased resistance to the foreign body response. Nature communications, 15, 7526. 
https://doi.org/10.1038/s41467-024-52023-z

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https://doi. org/10.1016/j.redox.2024.103287

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https://doi.org/10.1093/nar/gkae593

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