您当前浏览器版本过低,为了不影响您的使用,建议您使用最新的谷歌浏览器、火狐浏览器、 360浏览器,更换浏览器后使用更流畅!(注意!双核浏览器请切换为极速模式)
工信部人工智能赋能中小企业典型应用场景案例(科研领域)

发完Science,庄小威院士团队再发Cell

2026-02-04
13524

艾思科蓝官网-版头.gif


iNature


多细胞生物的生命活动需要成千上万个基因在空间有序的细胞类型中协同运作。要理解组织功能的基础,就需要采用方法来剖析体内各种细胞和组织表型的遗传控制机制。


2025年8月21日,哈佛大学庄小威等团队合作在Cell 在线发表题为“Perturb-Multimodal: A platform for pooled genetic screens with imaging and sequencing in intact mammalian tissue”的研究论文,该研究介绍了“多模态扰动”(Perturb-Multi)这一成对成像与测序的方法,用于在具有共用遗传扰动的组织中构建大规模的多模态基因-表型图谱。通过成像,该研究能够识别单个细胞中的扰动情况,同时测量其基因表达谱和亚细胞形态。


通过单细胞测序,该研究测量了相同扰动下的完整转录组反应。该研究将 Perturb-Multi 应用于研究小鼠肝脏中的数百种遗传扰动。数据表明,遗传调节因子和机制是肝细胞分区、未折叠蛋白反应和脂肪变性动态控制的基础。Perturb-Multi 加速了对复杂细胞和组织生理学遗传基础的发现,并为新兴的细胞功能机器学习模型提供了关键的训练数据。


另外,2025年8月7日,哈佛大学庄小威团队在Science 在线发表题为“The membrane skeleton is constitutively remodeled in neurons by calcium signaling”的研究论文,该研究使用活细胞超分辨率成像,发现MPS的动态,在轴突中进行局部拆卸和重组。MPS重塑是由钙信号驱动的,通过蛋白激酶C介导的内缩蛋白磷酸化导致肌动蛋白环不稳定,并通过钙蛋白酶(calpain)降解spectrin蛋白。Formin是一种肌动蛋白成核和聚合酶,在MPS重塑和维持中起双重作用。MPS重塑通过神经元活动增强,并在功能上促进内吞作用。总之,该研究结果强调了动态膜骨架结构在神经元功能中的重要性(点击阅读)。


640 (60).png


动物生物学的一个核心目标是探究在不同细胞类型中数千个基因的协同活动是如何产生组织的生理功能的。大规模的细胞类型图谱绘制工作已经对正常状态和疾病状态下的众多细胞类型进行了分析,并绘制出了它们在组织和器官中的空间布局。然而,确定基因和通路如何调控细胞和多细胞网络的状态和功能仍是一项重大挑战。要应对这一挑战,需要采用功能基因组学方法,系统地剖析活体动物中基因对细胞和组织表型的调控作用。


细胞和组织状态在多个层面都有所体现,涵盖从基因表达、亚细胞结构到组织内细胞的排列组织等方面。成像为研究细胞和组织状态提供了一种高度可解释的方法,能够揭示结构变化如何反映正常生理机能和疾病状态。机器学习正在大规模地改变对细胞和组织形态的定量分析,从高维成像数据中进行无监督特征提取。与下一代测序技术相结合,这些方法有望提供细胞状态的全面视图——将亚细胞结构与基因表达联系起来——同时保留空间背景。


将这些用于深度细胞表型分析的成像或测序工具与群体基因扰动相结合,极大地拓展了剖析生物过程遗传基础的能力。在培养细胞中,Perturb-seq(将群体基因筛选与单细胞 RNA 测序(RNA-seq)读数相结合)使得能够剖析诸如未折叠蛋白反应(UPR)、造血过程和可变多聚腺苷酸化等核心细胞过程,并在全基因组范围内对基因功能进行无监督分类。与此同时,基于成像的群体筛选方法也已得到开发,采用多重荧光原位杂交(FISH)或原位测序来识别扰动,并将其映射到具有亚细胞分辨率的复杂形态表型上。


640 (61).png

文章模式图(图源自Cell )


生理学的许多方面都需要对完整器官进行体内研究。通过病毒转导可以生成具有不同干扰的镶嵌动物,并且借助 Perturb-seq 技术,能够对大脑、皮肤和免疫系统中的与疾病相关的基因进行分析。然而,由于在分离受干扰细胞的同时保持其完整性的过程中存在困难,体内 Perturb-seq 的应用受到了限制。这类方法还会丢失对于理解组织功能至关重要的空间和形态信息。


要全面理解基因如何控制生理功能,就需要采用一种综合的方法,将转录定义的细胞状态与形态学和功能表型联系起来。基于成像的混合筛选方法最近已扩展到包括在培养细胞或异种移植模型中进行多模式蛋白质和 RNA 测量。然而,还需要新的方法来将全转录组表达分析与结构和功能表型联系起来,并将各种基因扰动与天然组织内的表型进行因果关联分析。


该研究报告了 Perturb-Multimodal(简称 Perturb-Multi)的开发成果,该技术能够在天然组织中进行集中的基因筛选,并能获取丰富的多模态表型读数。研究人员建立了 Perturb-seq 和基于成像的集成功能筛选方法,这些方法适用于固定组织,且组织形态得以良好保留,从而能够对同一组织中的各种干扰进行联合测序和成像分析。


该研究的方法能够通过单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)对每个受干扰的细胞进行全基因组转录分析,同时还能进行多重蛋白质和 RNA 成像,使用免疫荧光和原位探针扩增,然后通过多重稳健的荧光原位杂交(MERFISH)技术实现。研究人员将 Perturb-Multi 应用于小鼠肝脏,以研究数百种基因干扰对转录状态、亚细胞形态和组织结构的影响。通过整合这些数据,该研究探索了能够动态调节肝细胞分区的基因和原理,揭示了蛋白质稳态应激对分泌蛋白的广泛影响,并发现了导致脂肪变性的不同途径。除了剖析复杂生理机能的遗传基础之外,Perturb-Multi 还为新兴的机器学习研究提供了训练数据,以构建细胞和组织的预测模型。


参考消息:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00572-0


艾思科蓝官网-版尾.jpg


已收藏 0
点赞 4

学术会议

【IEEE冠名|华南理工大学主办】第七届IEEE计算机工程与智能控制国际学术会议(IEEE-ICCEIC 2026)
第七届计算机工程与智能控制国际学术会议(ICCEIC 2026)将于2026年10月16日至18日在广州举办,聚焦计算机工程与智能控制前沿,涵盖网络安全、硬件系统、软件工程、嵌入式创新等多个核心议题
2026-10-16
【斯普林格出版,EI检索稳定】第十二届水利、土木工程国际学术会议暨丝路国际深地储能与地下空间开发(ICHCE&SRIF 2026)
第十二届水利、土木工程国际学术会议由西安建筑科技大学和陕西省岩土力学与工程学会联合主办。会议主题为“工程智能建造”。本次会议将汇聚国内外顶尖学者、企业领袖与技术先锋,共同分享最新研究成果、典型实践案例
2026-10-16
【SPIE出版| SCI期刊同步征稿】第六届计算机图形学、人工智能与数据处理国际学术会议(ICCAID 2026)
第六届计算机图形学、人工智能与数据处理国际学术会议(ICCAID 2026)将于2026年10月16-18日在中国南昌举行。本次会议由南昌航空大学主办,主要围绕“计算机图形学、人工智能与数据
2026-10-16
【SPIE出版|EI稳定|往届已检索】第二届电子信息工程与光电材料国际学术会议(OMEIE 2026)
第二届电子信息工程与光电材料国际学术会议定于2026年10月9至11日在江西南昌市召开,会议旨在为“电子信息工程与光电材料”领域的专家、学者提供一个可交流学术成果的平台。
2026-10-09
【EI稳定检索|经济、管理、大数据可接收】第二届人工智能、业务转型和数据科学创新国际学术会议(ICBTDS 2026)
探讨AI技术前沿、分享最佳实践、促进跨界合作,第二届人工智能、业务转型和数据科学创新国际学术会(ICBTDS 2026)议将于2026年10月09-11日在中国-南京隆重召开
2026-10-09
【IEEE丨多场平行Workshop丨EI期刊同步征稿】第六届智能电力与系统国际学术会议(ICIPS 2026)
第六届智能电力与系统国际学术会议(ICIPS 2026)拟于2026年10月24-26日在辽宁大连召开。 电力丨电子丨电气丨能源丨储能丨电网丨半导体丨物联网丨计算机丨人工智能丨大数据
2026-10-24
相关资讯

7所高校,齐发Nature!

近日,上海交通大学、北京师范大学、电子科技大学、成都大学、南方科技大学、北京大学、中国科学院大学在Nature发文!

62961

39

2023-03-03

5所“双一流”,齐发Nature!

近日,山西大学、浙江大学、清华大学、复旦大学、北京大学的研究成果发表于Nature。

62250

20

2023-02-27

全员中文署名!颜宁院士拿下Nature!国自然热点全中!

全员中文署名!颜宁院士拿下Nature!国自然热点全中!

4868

4

2026-09-22

狂揽 17 篇 CNS!付巧妹团队再登 Nature:破译十几万年前碎骨蛋白,找出中国西南「幽灵古人类」

狂揽 17 篇 CNS!付巧妹团队再登 Nature:破译十几万年前碎骨蛋白,找出中国西南「幽灵古人类」

5068

4

2026-09-14

西湖大学重磅Nature:让AI虚拟细胞帮人类试药!

西湖大学重磅Nature:让AI虚拟细胞帮人类试药!

4449

4

2026-09-11

刚刚,AI攻破90年世界数学大难题,nature权威认证!

刚刚,AI攻破90年世界数学大难题,nature权威认证!

4020

3

2026-09-09
立即开启