| 通用高通量黏液微流变学平台，用于定量和可扩展的黏液表型分析 |
Ling, F. |
2026-08-26 |
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粘液力学调控上皮组织的屏障、清除和转运功能，然而定量流变学仍难以规模化，因为现有检测方法需要大体积样本、专用设备或大量人工分析。本文建立了一种基于差分动态显微镜的高通量微流变工作流程，可利用标准落射荧光显微镜对3-10 μL粘液样本及完整黏膜表面进行频率依赖性测量。该工作流程结合预装载示踪粒子腔室、受控样本处理、短视频采集和自动化分析，减少操作者干预，同时保持对1-20秒时间尺度上粘液松弛的敏感性。与重构黏蛋白凝胶中的剪切流变测量和粒子追踪验证表明，该方法能在类粘液材料状态下稳健恢复黏弹性趋势。在人气道上皮气-液界面培养中的应用可区分培养基、年龄、供体、COPD、香烟烟雾、囊性纤维化治疗及IL-13相关差异，包括原位空间异质性。临床宫颈粘液测量进一步展示了对稀缺标本的平行检测能力及对渗透膨胀的敏感性。该平台为疾病建模、治疗测试及未来精准医学研究中的定量粘液表型分析提供了可扩展路径。 |
| 长新冠患者中药物再利用的钾通道改变鉴定 |
George, J. P. |
2026-08-26 |
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长期新冠（LC）是一种以持续性、慢性多系统表现为特征的复杂疾病，其中相当比例的患者表现出神经系统症状。人类离子通道（HICs），尤其是钾通道，在神经系统中大量表达，并与关键代谢过程相关，使其成为理解LC病理生理学和药物再利用的潜在候选靶点。对COVID-19康复者和LC患者的RNA-Seq数据集进行荟萃分析，以识别LC中改变的HICs。进行了差异基因表达分析、功能富集分析和加权基因共表达网络分析，以揭示关键基因、通路以及由HICs、脂质代谢和免疫信号相关基因组成的共表达模块。共鉴定出715个失调基因，包括18个HICs，其中7个为钾通道。识别出三个包含HICs、脂质代谢和免疫信号相关基因的显著模块，这些模块与抗原加工和呈递、补体和凝血级联反应以及细胞因子相关通路有关。此外，药物-基因相互作用分析确定了靶向KCNA6、KCNJ10、KCNN3和KCNH4的已批准药物，这可能为LC神经系统表现的药物再利用提供机会。需要进一步的实验验证以确定其疗效，并评估其在LC患者中转化为临床应用的可能性。 |
| Uni-TINT：通过高分辨率、泛疾病与泛组织的单细胞转录组图谱统一T细胞与固有淋巴样细胞分类体系 |
Chuah, S. W. J. |
2026-08-26 |
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T细胞和固有淋巴样细胞（ILCs）在组织和疾病中表现出广泛的表型多样性，但注释不一致限制了跨研究比较和生物学解释。我们提出了Uni-TINT，一个整合的泛疾病和泛组织图谱，包含来自1,869个样本的346万个细胞，涵盖194项研究、166种疾病亚型和66种组织类型。通过系统、分层的注释流程，Uni-TINT建立了统一且上下文感知的T细胞和ILC群体分类体系，解析了207种细胞亚型和状态，涵盖常规和非常规T细胞、自然杀伤（NK）细胞、辅助性ILCs、胸腺细胞和造血祖细胞。我们鉴定了一种免疫抑制性、肿瘤相关的CD4调节性T细胞群体，并通过空间转录组学进行了验证。其他表征的稀有和非常规群体包括CD8调节性T细胞、不变自然杀伤T细胞和记忆样NK细胞。T细胞受体测序的整合提示了γδ T细胞共受体表达与TRDV基因使用之间的功能关联。最后，对健康和疾病未成熟细胞的比较分析鉴定了一个携带染色体畸变并在混合表型急性白血病中富集的小型恶性造血干细胞群体。总之，Uni-TINT为健康和疾病中的免疫注释和发现提供了统一的参考框架。 |
| 基于深度学习、双重分割与决策树流程的细胞周期阶段、纺锤体动力学及Kinesin-5马达蛋白定位表征 |
Bushusha, O. |
2026-08-26 |
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酵母细胞的三维活细胞荧光成像对于研究细胞周期机制及其调控至关重要。然而，在密集细胞簇中提取多通道表型仍是图像处理的一个瓶颈。标准深度学习模型能分割细胞，但无法追踪母-芽边界、有丝分裂纺锤体形态及纺锤体定位蛋白。研究者依赖费力的手动坐标绘制，引入观察者偏差，且常因视觉复杂性而排除聚集细胞数据。在此，我们提出一个开源的Fiji流程，用于自动化酵母细胞图像处理及细胞周期、纺锤体和蛋白动力学的确定性分类。该工作流利用定制的Cellpose模型通过双重分割架构捕获母-芽细胞边界。提取的掩膜与多通道荧光数据通过高斯差分框架整合，以解析纺锤体极体坐标和局部蛋白动力学，随后由基于规则的决策树映射至精确的有丝分裂表型。验证显示，处理速度提升50倍，与手动分析的偏差约为6%。可用性：Zenodo，网址为https://doi.org/10.5281/zenodo.22083016。 |
| 全球海洋中颗粒附着型原绿球藻的分布 |
Anjur-Dietrich, M. I. |
2026-08-26 |
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原绿球藻是一种对海洋初级生产力有重要贡献的微微型蓝藻。尽管其自由生活种群已被广泛研究，主要采用流式细胞术分析，但其颗粒附着种群的大小和分布尚不清楚。利用来自太平洋、大西洋和地中海航行的过滤分级样品，我们通过内标法生成了宏基因组数据，获得了不同粒径分级中原绿球藻细胞的绝对基因组当量计数。我们利用这些数据建模了相对与绝对基因组当量计数之间的关系，得出一个校正因子，并用已发表数据集进行了验证。随后，我们将该校正因子应用于TARA海洋项目的全球粒径分级宏基因组数据，该数据在整个断面中>1.6微米粒径分级内广泛存在原绿球藻细胞，以计算大粒径分级中总原绿球藻种群的比例。“颗粒附着”种群比例随净初级生产力增加而上升。溶解无机碳也与颗粒附着的增加直接相关，结合其他证据，这可能表明与上升流有关。我们还通过纳入基于TARA光学散射数据的已发表碳通量估算，探讨了颗粒附着种群与150米处碳输出之间的关系。本研究强调了颗粒附着原绿球藻对海洋生态系统碳通量的潜在重要性，并提供了一种将档案宏基因组数据集中微生物相对基因组当量转换为绝对基因组当量的方法。 |
| 利用人工种植树木生物多样性实验评估成像光谱学在物种分类中的应用 |
van Moorsel, S. J. |
2026-08-26 |
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基于物流限制，森林中树种的实地监测往往稀疏。遥感技术能够在大范围内重复采集连续的空间反射率数据。利用此类数据进行树种分类的准确性不一，很可能是因为多数研究采用观测数据集，其中物种出现与环境变化相关。我们利用德国两个树木生物多样性实验点（BIOTREE：Kaltenborn和Bechstedt），这些地点在不同多样性水平下以高重复性种植了不同树种，以评估利用机载成像光谱反射率数据和不同分类方法（线性判别分析，LDA，和非线性支持向量机，SVM）对树种进行分类的效果。在生长旺季，以1米空间分辨率获取了400-2400纳米范围内589个波长的反射率数据。反射光谱在分类学类别、目和种之间显示出显著且大的变异，而在类别或目与多样性水平之间的交互作用虽弱但显著。训练数据集的分类准确率达到100%，Kaltenborn预测数据集中四种物种的准确率为77%-83%，而Bechstedt预测数据集中16种物种的准确率为31%-49%。LDA比SVM提供了更准确的预测；使用等间距原始波长与LDA结合，其效率与使用原始数据衍生的主成分相当。尽管机载成像光谱在我们的数据集中能有效区分多达四种树种，但当需要区分16种物种时，分类准确性较低。在这些情况下，该方法可能更适合用于功能多样性监测，而非树种分类。 |
| 跨物种调控占据因子特异性可预测性背后的生物学特征 |
Wang, Y. |
2026-08-26 |
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全基因组范围内的转录和染色质调控因子占据图谱在不同物种间的可用性仍不均衡，这推动了利用一个物种的数据预测另一个物种调控占据的计算方法的发展。然而，跨物种预测性能在调控因子间差异显著，其生物学基础仍知之甚少。在此，我们利用覆盖137个调控因子的425对匹配的人-小鼠ChIP-seq数据集，系统评估了跨物种可预测性。我们识别出多种与跨物种可预测性相关的生物学特征，包括基序架构、进化保守性、基因组背景和蛋白质生物物理特性。这些特征共同捕捉了因子特异性的可预测性差异，并能准确估计调控因子数据集在跨物种中高度可预测的概率。我们进一步发现，纳入保守性相关信息通常能改善跨物种预测，而额外的调控背景则对基序信号弱或缺失的因子子集提升预测效果。综上，我们的研究揭示了跨物种调控占据预测中因子特异性变异的生物学基础，并提供了一种系统框架，用于识别适合跨物种预测的因子，以及确定何时额外调控信息最具价值。 |
| 在大鼠中，腹外侧导水管周围灰质内阿片受体的药理学阻断不影响回避习得或表现 |
Vercammen, L. |
2026-08-26 |
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回避学习涉及将行为反应与预期威胁的缺失相关联，但驱动这种学习的神经机制仍不清楚。关于恐惧消退的研究指出，腹外侧导水管周围灰质（vlPAG）中的阿片受体在计算厌恶预测误差信号时发挥关键作用，该信号在预期与实际厌恶事件之间存在差异时产生。基于这些恐惧消退的发现，我们假设vlPAG阿片信号可能也支持回避学习的早期阶段。为验证此假设，15只Wistar大鼠（7只雌性，8只雄性）在双向主动回避训练的第一和第二次训练前，立即接受vlPAG内输注纳洛酮盐酸盐（n = 7，2.5 g/0.5 l），一种非选择性阿片受体拮抗剂，或载体（n = 8，0.5 l）。第三次训练前不进行输注，以检查在持续无药物获取条件下的回避表现。在第四次即最后一次训练中，药物条件被反转，以检查纳洛酮对已建立回避表现的急性效应。我们的结果表明，在测试剂量和时间点下，单侧vlPAG内纳洛酮并未显著损害回避习得或其表现。这些发现不支持vlPAG中阿片信号在双向主动回避的初始学习或表达中发挥作用。 |
| 低成本单相经颅磁刺激器 |
Lapatrie, M. |
2026-08-26 |
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经颅磁刺激（TMS）通过电磁感应无创地兴奋神经元，用于神经生理学研究及已获批的抑郁症治疗。商用刺激器价格高达数万美元。现有开源设计要么能量低且未经验证，要么依赖昂贵的开关和实验室基础设施。我们提出了一种单相、固定脉冲形状的TMS设备，零件成本约700美元，在特定建模假设下，可超过平均人类运动阈值。我们的设计假设可使用基本的现成设备，如24V电源单元、示波器和一些基础工具。该设备通过晶闸管对230 F薄膜电容器组充电，并通过自绕八字线圈放电，产生正瓣持续约90微秒的固定脉冲。基于零电压开关（ZVS）驱动器的充电电路从24V台式电源将电容器组充电至1460V。三个电流隔离电压域、冗余互锁以及被动和主动放电路径有助于减轻处理致命能量水平所涉及的安全风险。我们还提出了一种低成本表征设备的方法，通过从拾波线圈dB/dt图重建线圈di/dt，以估算诱导的皮层电场。在最大电容器电压下，恢复的最大di/dt为110.86 A/微秒，在示例解剖结构上，估算的皮层电场第99.9百分位在Oz处为159 V/m，在C3处为196 V/m。尽管尚未批准用于临床试验和常规刺激，该设备展示了成本效益型TMS单元的可能性。 |
| 时间动态提升了基于机器学习的定量相位成像细胞状态预测 |
Alizada, S. |
2026-08-26 |
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细胞形态反映细胞健康状况，并能区分细胞周期阶段、生长停滞及不同的细胞死亡途径。活细胞、无标记定量相位成像（QPI）以非侵入方式和高时间分辨率捕获这些特征，然而许多基于图像的分类器依赖单帧图像，无法分离仅在时间推移中显现差异的状态。需要多少时间信息，以及哪种架构最能利用这些信息，仍是未解问题。我们收集了1,874个QPI延时序列，涵盖六种细胞状态（间期、有丝分裂、细胞周期停滞、凋亡、铁死亡和坏死性凋亡），并比较了二维卷积神经网络（CNN）与三维（3D）时空CNN在不同帧数下的表现。随着帧数增加，准确率提升，其中从一帧到三帧的增益最大。二维模型在三帧后趋于饱和，而三维架构持续改进，在十一帧时达到96.5%的准确率和3.5%的错误率。所需时间信息与各过程的时间尺度相关：有丝分裂可从单帧解析，而铁死亡最受益于延长序列。总体而言，这些结果表明，动态信息而非静态形态单独驱动准确的细胞状态分类，且三维架构是充分利用这些信息进行无标记动态表型分析所必需的。 |