研究者通过对近60例肺癌临床活检组织进行培养，纯化CAF细胞，并经永生化 (immortalization) 处理，通过体外扩增，建立了一项大规模的CAF“生物库”。该CAF“生物库”在整体上覆盖了已知的各类CAF分子表型，进而可以无偏倚地对肺癌中CAF进行系统性探索。其次，与ATCC等商用细胞库不同，这些CAF细胞源自正在临床上接受治疗的患者；这使得研究者既能在实验室中检测这些CAF的药物反应，也能对比原始患者在临床中真实的转归和预后。除此之外，该CAF“生物库”还有助于直接揭示CAF异质性的成因——CAF理论研究领域的“黑洞”。

借力于该研究中患者绝大多数正在临床中接受EGFR或ALK 靶向治疗，研究者接下来以CAF对EGFR和ALK耐药的影响为切入点，挖掘CAF异质性的个体化治疗价值。研究者通过CAF-cancer共培养、癌基因和癌通路筛选等多手段联合，发现CAF往往可以导致癌细胞耐药，但在具体耐药水平、和耐药机制方面都具有广泛差异。为此，研究者模拟了456种CAF-cancer匹配情况，并从分泌组学角度测量了448项CAF分泌蛋白水平。通过以上高通量手段，研究者得出结论：CAF主要通过差异性利用HGF-MET和FGF-FGFR通路，根据其具体组合方式，在不同程度上造成EGFR/ALK耐药。同时研究者在人类的18种不同FGF配体和4种不同FGFR受体中进一步分析，发现主要是FGF7-FGFR2通路在发挥主要作用，这为后续精准药物的研发奠定了很好的基础。

至此，研究者将肺癌CAF定义为三种亚型：第I类以HGF-MET及FGF7-FGFR2为主要机制造成耐药，并可给予MET抑制剂和FGFR抑制剂以强化肿瘤治疗；第II类CAF以FGF7-FGFR2为主要机制造成耐药，并可给予FGFR抑制剂以提升肿瘤疗效；第III类CAF不造成或仅导致微弱肿瘤耐药，进而不需要进一步干预。有趣的是，第III类CAF还能增强诱导免疫细胞迁徙，并与肿瘤病灶中CD8+ T细胞丰度相关，可能会对后续免疫治疗策略的改进有帮助。

研究者随后通过RNAseq分析，并通过相关信号通路分析、转录因子分析等，验证了三种CAF功能亚型调控的机制。其中，CAF内源性TGF-β通路具有关键作用。具体而言，三种CAF分泌不同水平的TGF-β1抑制蛋白，因此通过内源性调节实现TGF-β通路不同程度的激活/抑制。

最后，研究者通过4个各自独立的临床队列，反复比照CAF功能抑或HGF/FGF7水平的临床关联，验证了三种CAF功能亚型具有预判临床预后的价值。

因此，该研究首次证明：CAF功能亚型是一种独特的个体化治疗靶点，针对患者CAF亚型辅以对应治疗策略，有望进一步提高肺癌患者的肿瘤缓解和整体疗效。

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蛋白质翻译后泛素化修饰在信号通路中具有重要功能，也是肿瘤生物学研究的重点和热点。该领域（包括冯新华实验室）过去的工作发现，泛素化修饰可以调控TGF-β家族受体和Smad蛋白的降解，主要通过HECT家族E3连接酶Smurf1/2的作用。为了进一步探索泛素化修饰对TGF-β/Smad信号通路的调控，冯新华实验室与金建平实验室开展深度合作，对DCAF (DDB1- and CUL4-associated factor) 蛋白家族进行了筛选。

金建平博士早期在美国工作时的主要发现之一，就是发现了含有“WDXR”结构域的DCAF蛋白质家族。DCAFs通常与CRL4-DDB1-Rbx1共同组成E3泛素连接酶复合物，从而对靶蛋白进行泛素化修饰，调控一系列生命活动进程。两家实验室的合作发现了DCAF3 (又称AMBRA1) 能够显著增强TGF-β/Smad信号响应。进一步机制研究表明，AMBRA1可以对TGF-β/Smad信号通路中关键因子Smad4进行K63连接的多聚泛素化修饰，从而强化Smad4和共转录因子CBP/p300的结合，提高Smad4的转录活性，进而增强TGF-β对乳腺癌肿瘤转移的促进作用。

浙大生命科学研究院刘锦泉博士和袁博博士是共同第一作者，冯新华教授和金建平教授为共同通讯作者。

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https://cancerres.aacrjournals.org/content/81/19/5007.long

该研究首先通过CO-IP 实验在人类去泛素化酶库中筛选到去泛素化酶USP37与BLM发生互作。随后正反内源性IP实验同样证实了USP37与BLM发生互作。进一步的实验发现USP37能够稳定BLM的蛋白水平，并通过K48方式去泛素化BLM的泛素化水平。接下来的实验表明DNA损伤剂Cisplatin 依赖于USP37而促进BLM蛋白表达和降低BLM的泛素化水平，并且DNA损伤情况下促进了USP37与BLM发生互作。这些结果提示DNA损伤可以加强USP37和BLM之间的相互作用，从而稳定BLM。

接下来，研究者发现在DNA损伤情况下，激活ATM磷酸化USP37的丝氨酸第114位（S114）。紧接着，将S114突变为磷酸化失活型S114A，发现S114A消除了DNA损伤对USP37的磷酸化作用并且减弱了USP37与BLM的相互作用。为了进一步阐明USP37磷酸化的生物学意义，研究者在USP37稳定敲低的细胞中回补稳定表达USP37 野生型(WT)、磷酸化失活型（S114A）或模拟持续磷酸化的S114E突变体。研究者发现只有回补USP37-WT或USP37-S114E 降低BLM的泛素化水平，并且发现回补USP37-S114E，在DNA损伤与否，都能降低BLM的泛素化水平。此外，在体外泛素化实验同样发现这些结果。这些结果提示S114磷酸化增强了UPS37和BLM之间的相互作用，以及ATM对USP37的S114磷酸化促进了USP37的活性从而促进了USP37对BLM的去泛素化水平的调控。

另外，在Cisplatin刺激下，USP37稳定敲低的细胞中DNA损伤严重程度是时间依赖的，并且是通过BLM调控DNA损伤应答的。另外DNA end resection实验同样验证了USP37通过BLM促进DNA end resection，此外，超细后期桥实验（ultra-fine anaphase bridges，UFBs）和姐妹染色单体交叉互换实验（sister chromatid exchanges (SCEs)同样揭示了USP37通过BLM 调控DNA损伤应答。同样地，在USP37稳定敲低的细胞中回补USP37-WT或者USP37-S114A突变体，发现了回补USP37-WT的细胞才能降低Cisplatin诱导的DNA损伤，以及USP37-WT或者USP37-S114E促进了癌细胞对DNA损伤药物的耐药。此外，研究者在细胞实验和裸鼠实验同样证明USP37通过BLM促进乳腺癌细胞对DNA损伤药物的耐药性。最后，研究者通过oncomine等临床数据库发现USP37在人类乳腺癌病人中高表达以及在GEO数据库中发现USP37表达的增加与乳腺癌患者的低生存率显著相关。此外，在乳腺癌临床样本上同样证实了USP37和BLM在乳腺癌组织中呈高表达，且两者呈现正相关。

综上所述，该研究揭示了USP37-BLM信号轴在乳腺癌耐药中的分子机制。因此，在乳腺癌中靶向USP37可能使乳腺癌对顺铂(Cisplatin)或离子辐射（IR）治疗敏感。另外，考虑到USP37在乳腺癌中高表达，抑制USP37的小分子抑制剂具有广阔的发展前景，将USP37抑制剂与基于铂类的治疗或IR治疗的联合用药可能为乳腺癌耐药的治疗提供一定的理论基础。

同济大学医学院/附属东方医院的袁健教授和上海交通大学附属上海胸科医院张杰教授为该论文的共同通讯作者，同济大学附属东方医院吴晨明博士为论文的第一作者。

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https://doi.org/10.1093/nar/gkab842

在此项研究中，作者首先通过对发生了LCT的和未发生LCT的肿瘤期皮肤T细胞淋巴瘤肿瘤样本进行RNA测序，揭示了与LCT恶性表型相关的转录表达模式。接着通过整合转录水平的分子表达异常和基因水平的拷贝数变异推测，发现PEG10这一印记基因在LCT的标本中的特异性高表达及其与疾病不良预后之间的关系。通过DNA荧光原位杂交、甲基化质谱检测以及等位基因表达分析，作者发现PEG10所在的染色体7q21.3的扩增、PEG10启动子区低甲基化和丢失印记是导致PEG10在LCT中表达上调的重要调控机制。接下来，通过一系列体内和体外研究，作者阐明了PEG10是调控皮肤T细胞淋巴瘤LCT转录表达模式及恶性细胞表型的关键因子。PEG10能够促进皮肤T细胞淋巴瘤细胞生长优势以及对两种治疗药物（组蛋白去乙酰化酶抑制剂和蛋白酶体抑制剂）的抵抗作用。这一机制可由PEG10/KLF2/NF-κB轴介导，即PEG10通过结合KLF2基因的mRNA来抑制其稳定性,从而导致KLF2 mRNA水平下调。而下调的KLF2蛋白可以通过增强NF-κB的共激活复合体PCAF/p300和p65核内结合从而导致NF-κB转录活性的上调。最后，作者发现一种小分子化合物HLM006474可以通过抑制PEG10表达阻遏皮肤T细胞淋巴瘤细胞的生长，并与组蛋白去乙酰化酶抑制剂／蛋白酶体抑制剂产生协同性杀伤作用，有望成为晚期皮肤T细胞淋巴瘤的新型治疗手段。

综上所述，这一研究阐述了皮肤T细胞淋巴瘤大细胞转化的分子机制并且揭示了PEG10可以作为一个潜在的治疗靶点，对于人们认识并治疗皮肤T细胞淋巴瘤大细胞转化具有重要理论价值和指导意义。

北京大学第一医院博士生刘凤洁（现为中山大学孙逸仙纪念医院博士后）为论文第一作者，北京大学第一医院皮肤科汪旸教授和北京大学生物医学前沿创新中心任仙文副研究员为论文的共同通讯作者。

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https://doi.org/10.1182/blood.2021012091

作者之前的研究表明，逆转录病毒驱动的转录因子Ascl1和Dlx2的表达可以在体外指导出生后皮质星形胶质细胞的重编程，产生功能性的、带有突触的GABA能iNs【1】。那么glia-to-neuron的转换是否可以在癫痫海马脑区内实现呢？为了回答这一问题，作者构建了一种成熟的慢性MTLE-HS小鼠模型（简称MTLE-HS小鼠）：该模型通过在成年小鼠海马内注射红藻酸盐（Kainite, KA）获得，重现了人类MTLE-HS的大多数病理生理性特征。研究人员首先将编码Ascl1和Dlx2的逆转录病毒在体外转导入皮质星形胶质细胞中，24 h后，将细胞移植到MTLE-HS小鼠海马的齿状回，检测其是否能在体内转化为GABA能iNs。结果显示，大约70%的Ascl1/Dlx2转导的细胞表达典型的神经元标记物NEUN，约80%的神经元具有MAP2+树突结构，说明Ascl1和Dlx2联合表达可以在体内指导胶质细胞高效生成iNs。进一步分析发现，在Ascl1/Dlx2共表达时，80%的NEUN+ iNs分化为GABA能神经元。此外，一部分NEUN+ iNs还表达了calretinin（CALB2; 30%）、somatostatin（SST; 30%），或vasoactive intestinal peptide （VIP; 40%），说明这些神经元在一定程度上有明确的中间神经元的特征。

上述结果表明在癫痫病理环境中可以实现胶质细胞到神经元的转换，作者接下来的目标是在MTLE-HS小鼠中开发一种将内源性海马胶质细胞转化为GABA能iNs的策略。作者采用Moloney鼠白血病病毒（Moloney mouse leu kemia virus）为基础的逆转录病毒特异性地靶向MTLE-HS小鼠海马中的反应性增生胶质细胞。为了将反应性海马胶质细胞重新编程为中间神经元，如图1所示，先在MTLE-HS小鼠中连续注射5天KA，随后，注射编码Ascl1和Dlx2的逆转录病毒。结果显示，Ascl1/Dlx2联合表达诱导海马神经胶质细胞高效重编程为表达未成熟神经元标记物DCX的iNs（67%的DSRED+细胞），并在7 dpi时呈现未成熟神经元形态。随着存活时间的延长，这些iNs表现出复杂的神经元形态，并延伸多个分支，在MTLE-HS小鼠海马齿状回中形成致密的纤维网络。与之前的结果一致，这些新生的iNs主要为GABA能神经元，并具有明显的中间神经元特征。因此，这些结果证明成年MTLE-HS小鼠海马中的反应性胶质细胞可以有效地转化为GABA能iNs。

随后，作者利用狂犬病病毒（RABV）介导的逆行单突触追踪技术研究了iNs在成年MTLE-HS小鼠大脑内源性网络中的突触整合情况。数据表明，iNs同时连接了海马颗粒细胞（Granule cells, GCs）的突触前和突触后，值得注意的是，iNs并没有将其轴突投射到MTLE-HS小鼠的海马外侧，这一特征与海马GABA能中间神经元一致。iNs是否具有生理功能，是否可以与GCs形成完整突触？作者采用了一种基于ChR2在iNs中选择性表达的光遗传策略：在海马反应性胶质细胞或皮质星形胶质细胞中，同时表达Ascl1/Dlx2（DsRed）和ChR2（GFP），然后移植到MTLE-HS小鼠的海马中。通过全细胞膜片钳记录结果显示，iNs能响应去极化step-current注入而产生重复动作电位，说明海马胶质细胞原位或移植星形胶质细胞衍生的iNs都具有一定的生理功能。进一步，作者在电流钳记录GCs的膜电位的同时，用短激光脉冲刺激CHR2+ iNs，证明了iNs与内源性GCs形成了突触连接，iNs在GCs上建立了功能性的GABA能突触。

那么来自海马反应性胶质细胞的iNs是否能减少疾病慢性期自发性海马癫痫的复发？如图2A所示，作者先给小鼠海马注射编码Ascl1/Dlx2的逆转录病毒或对照逆转录病毒，6-8周后，注射KA，最后记录小鼠的脑电图（EEG）活动。根据MTLE-HS模型的经典癫痫发作分析，量化了海马脑电图癫痫发作的次数和持续时间。实验结果显示，对照组MTLE-HS小鼠癫痫发作平均次数约为30次/小时，累积发作持续时间约为17分钟/小时；注射Ascl1 Dlx2的逆转录病毒MTLE-HS小鼠癫痫发作次数与时间与对照组相比较均显著下降（图2B-2E），说明Ascl1/Dlx2诱导的内源性海马胶质细胞向GABA能iNs的转化可以显著降低MTLE-HS小鼠慢性癫痫发作活性。

综上所述，研究人员通过表达Ascl1和Dlx2，成功地将内源性和移植的神经胶质细胞重编程为MTLE-HS小鼠模型中的GABA能iNs。这些iNs可以在功能上整合到癫痫网络中，并在海马GCs细胞上建立GABA能突触。GABA能iNs在疾病的慢性期显著降低MTLE-HS小鼠自发性癫痫复发活动。该研究揭示了在体内的胶质细胞到神经元的重编程是一种潜在的基于细胞的治疗策略，而对于MTLE-HS患者来说，采用有效的治疗策略控制癫痫发作是非常必要的，因此该策略为抗药性癫痫疾病患者带来了新的曙光。作者认为该研究依旧存在一些未解决的问题：（1）分化的海马反应性胶质细胞（星形胶质细胞、NG2胶质细胞或小胶质细胞）中哪些亚型转化为了iNs，不同的细胞来源是否影响重编程结果；（2）反应性胶质细胞的重编程是否会导致微环境的重塑，从而对组织稳态产生有利或不利的结果；（3）胶质细胞群是否主要通过胶质细胞增殖的稳态控制来维持；（4）在未来的临床应用中，需要设计无创的基因重编程递送方式。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.09.002

参考文献：

[1] Heinrich, C., et al. (2011a). Generation of subtype-specific neurons from postnatal astroglia of the mouse cerebral cortex. Nat. Protoc. 6, 214-228.

研究人员利用前期获得的鼠适应株MASCp6，进一步通过30次连续传代，最终获得可导致100%小鼠死亡的强毒株MASCp36。MASCp36经滴鼻途径感染小鼠后，可在气管及肺组织中高效复制，II型肺泡细胞（AT2）作为其主要靶细胞。更为重要的是，MASCp36感染后第四天能够诱发坏死性肺炎与广泛弥散性肺泡损伤；肺病理切片中能观察到上皮细胞脱落、多核细胞、透明膜及包涵体等典型病变，与临床尸检病理保持一致。此外，在感染后7天发现小鼠肺动脉壁中胶原蛋白的沉积、肺泡壁增厚等病症导致纤维化。除了肺损伤之外，脾脏与肾脏也出现不同程度的损伤。

尤其值得关注的是，MASCp36的致病性与小鼠的性别和年龄密切相关，雄性、老年小鼠更为易感，其中雄性老年Balb/C小鼠的半数致死剂量仅为120 PFU（图1）。肺组织转录组及多重免疫荧光染色结果显示，年轻小鼠感染病毒后可迅速上调巨噬细胞与中性粒细胞比例，诱导大量ISGs的产生，而老年小鼠肺部募集免疫细胞更为迟缓，诱导细胞因子、淋巴细胞活化、炎症反应等，提示机体抗病毒免疫应答速度与肺损伤进展密切相关。

高通量测序发现，致死株MASCp36在连续传代过程中供累积产生了12个氨基酸突变，其中3个位点（K417N、Q493H与N501Y）位于S蛋白受体结合区（RBD）。SPR亲和力分析显示，MASCp36病毒的RBD与鼠源ACE2亲和力显著增加，而与人源ACE2亲和力明显降低。进一步通过冷冻电镜（cryo-EM）分别解析出了鼠适应株RBD与鼠源ACE2的高分辨结构。结果发现致死株MASCp36的RBD与鼠源ACE2可形成稳定结合的致密结构，与野生型病毒RBD与人源ACE2的结构高度类似。其中N501Y突变可与鼠ACE2的H352/Y41位点形成疏水区域，Q493H与鼠ACE2的N31/E35形成疏水的盐桥及氢键结合，K417N突变可与鼠ACE2的N30/Q34形成新的氢键结合，这三个位点共同作用使其与鼠源ACE2亲和力大为增加；而K417N突变破坏了与人ACE2中D30原有的盐桥，使其与人ACE2的结合力显著降低。

值得一提的是，新冠病毒小鼠传代适应过程中出现的关键突变同样反复出现在人类变异株中，呈现明显的趋同进化趋势【2】。尤其是S蛋白中3个关键氨基酸突变，更是与高度关注的变异株（VOC）高度重合。阿尔法（Alpha）、贝塔（Beta）和伽马（Gama）变异株均携带N501Y突变，德尔塔（Delta）变异株携带了K417N突变，其中贝塔变异株更是携带了K417N和N501Y两个与MASCp36一致的突变。最近，秦成峰团队也证实，临床分离的贝塔变异株与我国早期分离株不同，在进化过程中获得了感染小鼠的能力，并可导致间质性肺炎等病理损伤【3】。鉴于越来越多的动物体内检测到新冠病毒，新冠病毒在野外和家养动物中的感染和传播，尤其是变异情况，需要高度关注。

综上所述，基于致死株MASCp36的小鼠模型能够利用标准实验小鼠（如BALB/c、C57BL/6等）模拟新冠病毒感染及其所致重症临床表现，炎症反应及年龄/性别偏向性与人类疾病疾病高度类似，为疫苗、药物评价及致病机制研究提供了重要工具。更重要的是，该研究揭示了决定新冠病毒跨种传播的关键突变位点及其作用机制，为深刻理解新冠病毒在自然界中的出现和消亡提供了新的线索。

军事科学院军事医学研究院孙世惠、谷宏静、陈奇、叶青、杨冠、李睿婷、范航，中科院生物物理所曹磊为论文并列第一作者。军事科学院军事医学研究院秦成峰、王慧研究员和中科院生物物理所王祥喜研究员为论文的共同通讯作者。清华大学王新泉研究员、中国疾控中心谭文杰研究员、国家蛋白质科学中心（北京）杨晓研究员为本文做出重要贡献。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25903-x

参考文献：

[1]. Sun, S, et al. Characterization and structural basis of a lethal mouse-adapted SARS-CoV-2. Nat Commun. 12(1):5654 (2021)

[2]. Zhou, HY, et al. Convergent evolution of SARS-CoV-2 in human and animals. Protein Cell. 2021 Apr 30:1-4.