开好局起好步，交医探索性基础研究又有新突破！
新年开学伊始，交大医学院科研奋战开门红，按下“加速键”，不断探索更高效的治疗手段，帮助患者受益。近日，各单位科研团队勇于创新、敢于突破，高水平学术成果接连发表于权威学术期刊，为患者带来新的治疗选择和救治希望。
新征程上开好局，起好步
奋楫争先再出发，谱新篇
RSPO1基因突变抑制米色脂肪功能、促进饮食诱导肥胖发生
上海交通大学医学院附属瑞金医院内分泌学科研究团队于Advanced Science杂志在线发表了题为“Human RSPO1 Mutation Represses Beige Adipocyte Thermogenesis and Contributes to Diet-Induced Adiposity”（RSPO1基因突变抑制米色脂肪功能、促进饮食诱导肥胖发生）的研究论文，首次报道了人RSPO1的一个功能性激活性突变导致肥胖的病例与机制研究。
内分泌激素在内分泌细胞合成后，可以通过囊泡等方式快速分泌入血，极少停留在细胞膜表面；而旁分泌蛋白在被细胞合成分泌后，即被细胞膜或细胞外基质成分捕获，使其分泌距离受到严格的调控，以达到精确调节靶细胞的发育、分化与功能。众所周知，内分泌激素并不是在单细胞生物时期出现的，而是伴随着多细胞和多器官互作出现后而发生的。遗憾的是，我们目前并不清楚内分泌激素是如何从旁分泌蛋白一步步变异/突变，摆脱细胞外基质束缚、达到更远距离，甚至自由入血的演进过程。RSPO1 p.R219W突变为我们探讨这一问题提供了一个契机，也是“旁分泌疾病”的一个罕见范例。
此项研究成果，结合团队之前报道的LGR4（p.A750T）激活突变（Wang et al. Nat. Cell Biol. 2013; Zou et al. Obesity 2017）、CTNNB1/β-catenin（p.T59A/R124H/R274H等）激活突变（Chen et al. Sci. Adv. 2020），王计秋研究团队初步建立起一条新的调控肥胖发生通路RSPO1—LGR4—CTNNB1/β-catenin（Bagchi et al. Diabetes 2021述评），并逐步深入报道了相应基因的致病性突变肥胖病例。
阿克曼菌新产物重组肿瘤微环境，抑制结直肠癌发生上海交通大学医学院研究员、附属仁济医院消化科主治医师张明明和复旦大学附属肿瘤医院肿瘤研究所周倩团队发现了一种全新的阿克曼菌产物和肿瘤免疫之间的通讯机制，即宿主细胞中的蛋白质翻译后修饰可以被细菌中分泌的乙酰化修饰酶调控，从而揭示结直肠癌的潜在治疗策略。相关研究成果以“Acetyltransferase from Akkermansia muciniphila blunts colorectal tumourigenesis by reprogramming tumour microenvironment”为题发表在消化领域顶级期刊Gut。
结直肠癌(CRC)是世界上第三大常见癌症。肠道菌群和浸润的免疫细胞是结直肠肿瘤微环境（TME）的重要组成部分，有研究表明，补充特定的细菌组分或通过药物促进CD8+细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）抑制结直肠肿瘤。嗜粘蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）作为一种益生菌已被广泛研究，可改善小鼠代谢紊乱、神经退行性疾病、肠道炎症和癌症，通过其特定代谢物或膜蛋白作用于宿主细胞或受体，调控宿主免疫并抑制炎症。然而，阿克曼菌产物成分和CRC相关TME之间的关系却知之甚少。
在本项研究中，研究人员从阿克曼菌中鉴定出具有乙酰基转移酶活性的蛋白，即Amuc_2172，可通过巨胞饮的方式进入结直肠细胞，并乙酰化组蛋白Histone H3上Lys14位点（H3K14ac）。H3K14ac的上调促进了癌细胞中热休克蛋白70（HSP70）的转录和分泌。高水平的HSP70促进了CTLs在体外和体内的肿瘤杀伤功能。最后，研究人员开发了一种巨噬细胞膜包裹Amuc_2172的生物工程方法，为治疗CRC提供了安全有效的应用策略。
也就是说，在肿瘤发生过程中，阿克曼菌分泌的Amuc_2172通过诱导HSP70分泌和促进CTL-相关免疫反应，对肿瘤微环境进行了重组。研究扩展了对细菌与肿瘤免疫之间的相互作用的理解，从而揭示了CRC的潜在治疗策略。
2月9日，国际肾脏病学顶级期刊 Journal of the American Society of Nephrology（JASN）（中科院分区：1区）在线发表上海交通大学医学院附属新华医院蒋更如与林芙君团队题为“ASH2L Controls Ureteric Bud Morphogenesis via Regulation of RET/GFRA1 Signaling Activity in a Mouse Model”的研究论文。该项工作综合应用分子生物学、细胞生物学、遗传学、后肾原基体外培养、CUT&Tag、RNA-seq等方法首次揭示了ASH2L介导的启动子区域H3K4me3修饰调控UB形态发生的全新机制。
先天性肾脏和尿路畸形（CAKUT）作为常见的出生缺陷，是导致儿童及成人终末期肾病（ESRD）的重要病因。但迄今为止，CAKUT的发病机制尚未完全阐明，除外科纠正外，针对CAKUT仍无有效治疗手段。输尿管芽（UB）的形态发生是哺乳动物泌尿系统发生、发育的核心环节，UB的发生、发育及其与临近后肾间充质相互作用的任一环节发生异常都可能造成泌尿系统发育障碍，从而导致CAKUT。详尽阐明UB形态发生的调控机制将有助于人们进一步理解哺乳动物胚胎后肾的发育过程，也将为CAKUT发病机制研究提供新视角。
哺乳动物H3K4甲基化修饰主要由COMPASS复合物/COMPASS样复合物KMT2催化生成，作为该复合物的核心亚基，WRAD复合物通过发挥“脚手架”作用，将KMT2复合物携带的 SET催化结构域、组蛋白尾端赖氨酸残基以及S-腺苷蛋氨酸底物聚集在一起，对H3K4甲基化修饰的建立不可或缺。ASH2L位于WRAD复合物的中心并起到衔接作用，其功能缺失将导致KMT2复合物催化活性发生整体性降低并引起 H3K4me1/2/3 广泛性缺失。
在本项研究中，蒋更如教授团队首先通过构建UB特异性ASH2L敲除小鼠模型，发现ASH2L缺失可导致新生小鼠出现双侧肾发育不良、输尿管扩张等多种CAKUT表型，而这些表型主要源于胚胎发育期UB发育衍生物的分支减少。为进一步阐明ASH2L缺失导致CAKUT发生的分子机制，课题组整合RNA-seq和CUT&Tag-seq两类组学数据进行联合分析后发现，UB特异性ASH2L敲除小鼠UB细胞中RET/GFRA1信号通路核心组分如Ret、Gfra1、Wnt11等基因的表达显著减少，而ASH2L缺失所导致的启动子区域H3K4me3修饰减少正是RET/GFRA1信号通路相关基因表达减少的主要原因。
本项研究结果不仅有助于从表观遗传修饰的角度更好地理解胚胎肾脏发生、发育的精细调控机制，同时也建立了表观遗传修饰改变与CAKUT发病机制的新关联，为CAKUT的早筛早防提供了新思路和新靶点。
2月11日，附属第九人民医院的吴轶群/雷鸣团队合作在自然子刊Nature Communications杂志在线发表了题为“Structural insights into pathogenic mechanism of hypohidrotic ectodermal dysplasia caused by ectodysplasin A variants” 的最新研究论文。该研究解析了人类EDA-A1THD-EDARCRDS复合物的晶体结构，并通过体外生化和细胞实验以及小鼠模型分析，揭示了该复合物在外胚层发育中的重要作用，有助于扩展对EDA-A1介导的信号机制的理解，并为人类中与疾病相关的EDA变体的发病机制提供结构上的见解。
少汗型外胚层发育不良（HED）是一类外胚层组织发育缺陷的遗传性疾病，通常表现为先天性缺牙、出汗能力下降和少毛症。EDA基因由于选择性剪接，主要形成EDA-A1和EDA-A2剪接体。它们分别与两个不同的受体EDAR和XEDAR相互作用。目前尚不清楚EDA-A1和EDA-A2之间的细微差别如何导致它们与各自的受体特异性结合。
在该项研究工作中，作者首先通过X线衍射的方法解析了人源EDA-A1THD-EDARCRDS复合物的晶体结构。在明确晶体结构后，又选择了位于相互作用界面且有病例报道的致病突变证实了结构分析，发现不同EDA变异可削弱或破坏EDA-A1和EDAR之间的相互作用，共定位以及下游NF-κB信号通路的传导，并且各种突变小鼠呈现出不同严重程度的外胚层组织发育缺陷。有趣的是，与对应临床患者表型进行对比，发现这些结果与人类患者的临床症状相一致。研究通过对EDA-A1THD-EDARCRDS复合物的结构分析，对EDA的致病突变进行了分类。
在这项工作中，研究团队通过结构、生化、细胞、小鼠模型和患者分析揭示了EDA-A1与其同源受体EDAR之间特定相互作用的结构基础。这项研究为EDA信号传导机制提供了新的见解，为系统研究人类EDA的致病突变提供了结构基础，并将有助于HED患者的诊断，遗传咨询和治疗。
本研究的回顾性训练集纳入了74082个胸片病例。在前瞻性验证集纳入的5091个病例中，验证了用NLP生成自由文本描述性报告，为报告书写提供先验信息。结果显示，NLP生成报告模式缩短了报告书写时间，且与最终报告的一致性最高，其BLEU评分（机器翻译评价指标）为0.69分，显著高于正常模板的0.37分和基于规则模型的0.57分。
胸片是筛查和诊断心肺相关疾病常用的放射学检查，占心肺疾病影像学检查的26%，特别是在基层和社区医院，胸片是最常用的胸部疾病影像学检查手段。不过，胸片的判读依赖放射科医生的专业知识和经验，而基层医院往往缺少有经验的放射科医生。此项研究可在实际应用中提高基层医疗单位对肺炎、肺结节、气胸等常见或危急疾病的诊断能力，为诊断胸部疾病、提高临床效率提供新的工具。
近期，附属第六人民医院骨科张长青教授团队在骨科权威杂志JBJS Case Connector上发表了“Treatment of Advanced Kienböck’s Disease Using 3D Printing Assistant Autologous Costochondral Transplantation”一文，报道了采用3D打印结合手工雕刻技术，进行晚期月骨坏死的个体化、精准化重建临床新疗法。团队基于术前CT图像进行三维规划，精准评估坏死月骨的形态并测量空间参数，在术前做到“量体裁衣”，找到最适合移植的肋软骨区域；然后将健侧月骨进行镜像翻转，通过3D打印技术制作出可用于术中实测评估的假体，并以此为模板，用手工将肋软骨雕刻出理想的月骨形态，并移植替代原来的坏死月骨，实现个体化、精准化腕关节功能重建。
患者钟先生是一位46岁的男性，患上Kienböck病（月骨无菌性坏死）7年，腕关节疼痛症状进行性加重，基本生活如持物，如厕不能自理。张长青教授团队为该名患者制定的手术策略是采用3D打印辅助的自体肋软骨移植治疗。术后3年，患者在医生的指导下可主动进行屈曲功能训练，手腕活动范围明显改善。在术后14个月的随访中，患者表示疼痛明显缓解，力量和腕关节的运动有明显改善， 3年后患者恢复了正常的劳动能力。由于良好的解剖适配及更佳的力学强度，患者恢复了支撑及双杠的运动能力。术后3年的MRI及CT检查显示依然维持了良好的形态，未见明显的吸收与固化，提示了该方法可能具有良好的远期疗效。
精确的3D雕刻肋软骨来代替月骨是手术治疗的关键环节，因为它决定了重建的解剖位置和功能。以前塑形没有没有参照物，只能按照统一的形态雕刻月骨，可能存在匹配不佳的问题和术后脱位及移植物嵌顿的风险。但基于镜面对称与健康手腕的3D打印提供了一个可靠的模板，对肋软骨进行精细化修整，插入的肋软骨与周围腕骨实现了自体月骨形态的精准及个性化重建，可以在最大程度地减少供区软骨的损伤的同时获得最佳匹配。3D打印辅助肋软骨移植策略为严重Kienb?ck病患者提供一种可行的治疗新选择，使复杂的腕骨结构可以被重建，从而帮助患者的腕关节功能实现高效康复。
近期，国际权威杂志Circulation发表了国家儿童医学中心（上海）、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心牵头的多中心研究成果。研究发现，轻度先心病相关肺高压的妊娠结局良好，显著优于中重度先心病相关肺高压患者，及时的产前检查、多学科团队随访和严格的产前监测有助于改善结果。
先天性心脏病约占各种先天畸形的28%，我国每年新增15~20万先心病患者，约5~10% 会逐渐发展为肺高压。而妊娠合并心脏病的发病率为0.5%~3.0%，是导致孕产妇死亡的前三位死因之一。
研究调查了国内六家危重孕产妇诊治中心的2220名先心病产妇。其中，729人的肺高压与先心病有关。在331名患有中重度肺高压的先心病产妇中，有19名（5.7%）死亡。与轻度肺高压的先心病产妇相比，中重度肺高压的先心病产妇的死亡率或心力衰竭的发生率（7.8% vs. 39.6%）、其他心脏并发症（9.0% vs. 32.3%）和产科并发症（5.3% vs. 15.7%）均明显升高。
研究发现，中重度肺高压、先心病未得到手术纠治，脑利钠肽>100 ng/L，纽约心脏协会心功能评分达到II级以上，这些都会导致产妇产生心脏不良事件，而多学科团队随访和严格的产前监测有着明显的保护作用。
作者称，该研究是迄今为止我国第一个全国性的、以先心病相关肺高压的大型多中心妊娠队列研究，详细描述了中国先心病相关肺高压患者的特征和妊娠结局。根据分析发现，我国妊娠人群中患有先心病相关肺高压的人数仍呈现显著增加的趋势。
作者表示，虽然目前所有类型的肺高压，无论其严重程度如何，都被现有的国际临床指南归类为妊娠禁忌症。但本研究发现，这种风险存在变异性，一部分先心病相关肺高压患者的妊娠风险可能比既往研究报道的要低一些。因此，对于肺高压合并妊娠的患者需要进一步分层、分类。
2月16日，上海交通大学医学院上海市免疫学研究所王静研究员课题组及临床合作团队在Nature Communications杂志上发表了题为“Oxidized mitochondrial DNA induces gasdermin D oligomerization in systemic lupus erythematosus”的研究论文。该论文首次通过双光子活体成像捕捉到中性粒细胞在活体狼疮小鼠肾小球毛细血管释放DNA的动态过程，揭示了氧化的线粒体DNA调控消皮素D (Gasdermin D，GSDMD) 寡聚化是诱导DNA释放的关键因子，为临床开发靶向GSDMD抑制剂治疗系统性红斑狼疮患者提供了理论依据。
异常调节的核DNA以及线粒体DNA在外周循环系统的累积，是自身免疫性疾病例如系统性红斑狼疮（Systemic lupus erythematosus, SLE）自身抗体产生的重要来源[1,2]，然而诱导细胞内DNA释放到胞外的作用机制仍不明确。
研究团队首先在SLE患者外周血和肾穿刺活检样本中检测到GSDMD在中性粒细胞显著切割活化。应用双光子活体显微镜拍摄到中性粒细胞在狼疮小鼠肾脏中浸润明显增加，Sytox green染色显示狼疮小鼠中性粒细胞胞外诱捕网 (Neutrophil extracellular traps, NETs) 的产生存在两种不同释放过程，短时的释放（30分钟，图1a）和长时的释放（大于90分钟，图1b），并且GSDMD敲除显著抑制了狼疮小鼠体内NETs的释放。
▲ 图1. 活体成像捕捉狼疮小鼠肾脏中性粒细胞（红色）释放DNA（绿色）的过程
研究人员进一步在免疫复合物诱导的人外周血中性粒细胞以及SLE患者的低密度粒细胞中，检测到线粒体DNA氧化并释放到胞外。GSDMD抑制剂双硫仑（Disulfiram, DSF）和线粒体超氧化物清除剂MitoTEMPO显著抑制NETs和线粒体DNA的释放。已有的研究表明GSDMD通过寡聚化在细胞膜上打孔促进细胞内容物释放[3,4]。研究人员通过非变性胶检测到狼疮小鼠和SLE患者中性粒细胞GSDMD寡聚体的形成。通过序列比对，发现GSDMD的N端含有大量带正电荷的氨基酸位点并且高度保守。进一步实验证实带负电荷的线粒体DNA可以直接和GSDMD-N结合。随后，应用线粒体转录抑制剂和线粒体外膜、内膜抑制剂，均显著抑制了免疫复合物诱导的GSDMD寡聚体的形成。通过构建LPS和重组人Caspase-4/GSDMD纯化蛋白共孵育体系，证实mtDNA促进GSDMD的寡聚化。
在Pristane诱导的狼疮小鼠模型中，GSDMD全基因敲除以及GSDMD中性粒细胞特异性敲除均显著抑制了狼疮小鼠疾病进程，包括自身抗体产生减少，促炎症反应显著降低及肾脏免疫复合物沉积的减轻。在自发性红斑狼疮MRL/lpr小鼠模型中，应用GSDMD抑制剂DSF治疗小鼠，结果显示自身抗体产生减少及疾病缓解。
综上，本项研究通过双光子活体显微成像技术揭示了一种全新的氧化线粒体DNA调控GSDMD寡聚化，进而诱导中性粒细胞DNA释放的作用机制（图2），为临床开发针对GSDMD为作用靶点治疗SLE患者提供理论依据。
图2. SLE中性粒细胞释放线粒体DNA的分子机制模式图
近日，Cell子刊STAR Protocols在线发表了上海交通大学公共卫生学院王慧教授和单细胞组学与疾病研究中心何牮副研究员联合发表的题为“Isolation of single cells from human hepatoblastoma tissues for whole-exome sequencing”的论文。
该论文提出和展示了一个简单的方案来分离单细胞并进行单细胞全外显子组测序。该策略结合了单细胞处理和单细胞外显子组测序，能够提高外显子组的覆盖率和低丰度变异的检出率，同时降低实验的时间和人力成本。在此之前，团队围绕单细胞测序技术中存在的一系列瓶颈问题，结合单细胞（核）分离获取及单细胞核测序技术，已申请多项发明专利，助力单细胞多组学技术的发展。
在本研究中，作者详细阐述了利用单细胞外显子组测序技术研究肝母细胞瘤肿瘤微环境的实验方案。通过将单细胞处理与全外显子组测序相结合，创新性地开发了单细胞全外显基因组测序技术，详细描述了包括单细胞分选、全基因组扩增、扩增均匀性评估和全外显子文库构建乃至测序分析所涉及的一系列步骤。这一工作将多重置换扩增技术（MDA）与基因组多位点qPCR检测结合，在外显子组捕获之前就排除有潜在扩增偏倚风险的单个细胞样本，最大可能地保证了扩增均一性、大幅提升基因组覆盖度。该方案相对于传统的单细胞全基因组测序，可提升肿瘤中的低频突变检出率，提高研究的解析度，有助于揭示肿瘤遗传异质性等研究。
综上所述，该论文系统性介绍了利用肝母细胞瘤进行单细胞全外显子组测序的详细流程，并通过对文库进行质检以及测序分析对该实验方案的有效性进行了评价，确立了该方案在检测人类疾病的低频突变、揭示疾病遗传异质性等方面的稳定性及重要性，为疾病演进的研究以及临床诊断和治疗提供有效的参考及指导。同时该研究方案提供了实验过程中的注意事项与常见问题解决方案，并提供了详细的实验相关试剂耗材，对于后续发展及推广应用奠定基础。