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探索中医药的微观奇迹:单细胞技术揭秘古老疗法的现代科学秘密!

中医药


嘿!大家好,我是你们的科研助手元小新。中医药已有数千年的历史,而其背后的微观机制却是现代科学一直在努力揭示的谜团。单细胞技术的发展为我们提供了一扇全新的窗户,让我们可以深入了解中医药如何在微小的细胞间产生如此奇妙的疗效。下面跟着小新的步伐,让我们一起揭开中医药的“神奇疗效”面纱,看看到底有没有什么“单细胞”的玄机在里面!


【单细胞转录组学揭示11-酮基乳香酸和没药甾酮对缺血性中风的新协同机制(联合治疗的机制研究)

发表期刊:Pharmacological Research

影响因子:9.3

作者单位:第四军医大学西京医院药学系

样本信息:从模型组(MCAO)、KBA 治疗组(KBA)、Z-GS 治疗组(Z-GS)及 KBA-Z-GS 联合治疗组(KBA+Z-GS)脑切片上解剖缺血半暗带区域进行scRNA-seq

本研究通过scRNA-seq展示了KBA和Z-GS对缺血性中风的协同作用及其机制。KBA和Z-GS协同调节了微胶质细胞和星形胶质细胞及其亚型中基因的特异性表达和功能。提出的创新药物-基因协同调节模式帮助筛选出KBA和Z-GS的几个关键靶点基因,其中Spp1被确定为枢纽基因。通过精确的药物开发针对Spp1可能为缺血性中风提供有希望的治疗途径。



【单细胞测序系统解析雷公藤甲素诱导的睾丸损伤机制(治疗影响的机制研究)

发表期刊:Journal of Pharmaceutical Analysis

影响因子:8.8

作者单位:中国中医科学院中药研究所

样本信息:对照和雷公藤甲素治疗的小鼠睾丸组织进行scRNA-seq

本文在观察雷公藤甲素暴露14天后的睾丸毒性的基础之上分析雷公藤甲醇治疗后小鼠睾丸中59127个的单细胞转录组数据。发现在不同细胞类型中鉴定了雷公藤内酯醇相关的共享和细胞类型特异性差异表达基因、富集途径和配体-受体对。除了生殖细胞的损失外,还揭示了雷公藤内酯醇治疗的小鼠睾丸中巨噬细胞的增加和炎症反应,表明炎症在雷公藤内酯醇诱导的睾丸损伤中起着关键作用。另外,在雷公藤内酯醇治疗的小鼠中,体细胞特别是Leydig和Sertoli细胞中,活性氧(ROS)信号传导增加,与精子发育相关的途径下调,表明这些信号传导途径的失调可能导致雷公藤内酯醇诱导的睾丸毒性。总的来说,该数据提供了关于单细胞分辨率下小鼠睾丸主要细胞类型中雷公藤内酯醇相关基因表达谱的全面信息,为了解雷公藤甲素相关睾丸损伤的潜在机制以及雷公藤甲素诱导的男性生殖毒性治疗靶点的发现提供了宝贵的资源。


【参麦注射液联合PD-1抑制剂抗非小细胞肺癌协同增效作用及机制(联合疗效研究)

发表期刊:Cell Communication and Signaling

影响因子:8.4

作者单位:浙江大学药学院药物信息研究所

样本信息:IgG处理(对照组)、抗PD-1单药治疗(PD-1组)、参麦注射液(SMI)单药治疗(SMI 组)、抗PD-1和SMI联合用药(PD-1+SMI),每组3只小鼠的肿瘤组织进行scRNA-seq


以参麦注射液联合PD-1抑制剂抗非小细胞肺癌为对象,探究其在Lewis肺癌小鼠模型和肺鳞癌人源化小鼠模型中的联合疗效。结果发现在两种小鼠模型中,与PD-1 抑制剂单独给药相比,联合用药均显著抑制小鼠皮下移植肿瘤的生长,延长了小鼠的生存期。机制研究发现参麦注射液联合PD-1抑制剂增加具有高细胞毒性的GZMAhigh NK细胞亚群和具有募集和活化树突状细胞的XCL1high NK细胞亚群的比例。同时,联合用药后恶性肿瘤细胞主要处于凋亡状态,表明联合用药可能通过NK细胞介导的肿瘤细胞凋亡来增强抗非小细胞肺癌疗效。体外实验验证了联合用药增加了NK细胞颗粒酶A的分泌。与PD-1抑制剂单独给药相比,参麦注射液联合PD-1抑制剂增加了T/NK细胞的细胞毒性并降低了其耗竭状态,更好地恢复其在非小细胞肺癌中的抗肿瘤活性。联合用药后肿瘤微环境中免疫细胞和基质细胞表现血管生成减少特征和癌症代谢重编程减弱特征。表明参麦注射液主要通过诱导NK细胞浸润来重编程肿瘤免疫微环境,并与PD-1抑制剂协同抗非小细胞肺癌,提示靶向NK细胞可能是与免疫检查点抑制剂结合的重要策略。


【芪珀生脉颗粒调节心肌细胞钙稳态改善Ach-CaCl2诱发的心房颤动(药物活性成分研究)

发表期刊:Phytomedicine

影响因子:7.9

作者单位:中国科学院

样本信息:对照组、AF组和QPSM-H组各一只大鼠进行snRNA-seq

利用网络药理学和snRNA-Seq来研究中药复方芪珀生脉颗粒(QPSM)治疗心房颤动(AF)的分子机制和潜在靶点,网络药理学鉴定了QPSM治疗AF的52种活性成分和119个潜在靶点,富集了45条通路途径,其中钙途径影响最大。snRNA-seq确定心肌细胞是对药物治疗反应中差异表达最多的细胞,9个差异表达基因富集在钙信号通路;使用高效液相色谱(HPLC)方法对QPSM进行了成分分析,并使用分子对接来验证潜在的靶点,证实QPSM的核心成分与钙信号通路中的关键因子紧密结合。另外的实验表明,QPSM增加了单个心肌细胞的钙瞬变(CaT)和收缩性,通过增加CACNA1C和SERCA2a的表达以及减少CAMK2B和NCX1的表达来实现。本研究系统地阐明了QPSM通过调节钙转运蛋白在维持心肌细胞钙稳态中的作用,可能为AF的药物开发提供新的思路。


【基于骨髓基质细胞的 As2O3-靛蓝配伍机制的探究(药物组合机制的研究)

发表期刊:Biomedicine & Pharmacotherapy

影响因子:6.529

作者单位:军事科学院军事医学研究院辐射医学研究所

样本信息:选择三氧化二砷(As2O3:A)、丹参酮IIA(T)和靛玉红(I)分别作为雄黄、靛蓝和丹参的代表性活性化合物,使用scRNA-seq)评估ATI(药物组合)的药物机制和兼容性


使用scRNA-seq的ATI组合的相容性的药物机制。结果表明,在小鼠急性早幼粒细胞白血病(APL)模型中,Lepr-MSCs、OLCs和BMECs是ATI靶向的敏感细胞群。根据scRNA-seq数据,ATI可以调节小鼠APL模型中骨髓间充质谱系细胞的成骨分化、成脂分化和内皮细胞迁移的相关基因,并改善白血病小鼠Lepr-MSCs、OLCs和BMEC的正常造血相关基因表达和不良预后。在ATI的联合应用中发现了最强的监管效果。ATI组合具有维持造血微环境稳定和促进造血以辅助APL治疗的潜在机制。本研究从造血微环境的整体角度阐明了ATI调节BMSCs的潜在机制,拓宽了对ATI在BMSCs中兼容性的科学理解。


【通过多组学联合探究黄酮对昼夜节律紊乱小鼠肠道菌群和下丘脑节律基因的调节作用(药物作用的研究)

发表期刊:Nutrients

影响因子:5.9

作者单位:宁波大学食品科学与工程系

样本信息:小鼠分为三组:正常对照组、恒定黑暗组、恒定黑暗+施用青钱柳黄酮(CPF)组,取下丘脑进行scRNA-seq

本文采用非靶向代谢组学、单细胞转录组测序分析方法,研究了青钱柳黄酮(CPF)对昼夜节律紊乱小鼠肠道菌群、代谢物和下丘脑节律基因的影响。结果表明,CPF可改变由昼夜节律紊乱引起的肠道菌群和代谢产物的特定组成和功能。通过相关性分析发现,这些肠道微生物与代谢产物存在一定的相关性,提示CPF可能通过调节某些有益代谢产物的释放,从而帮助肠道菌群恢复肠道环境。通过单细胞测序发现,CPF能够调节了与昼夜节律、髓鞘形成和神经退行性疾病相关的基因表达。




在当前医学研究的前沿,单细胞技术的应用为探索中医药疗效提供了全新的视角和方法。通过单细胞技术,研究人员可以深入分析中药治疗过程中细胞层面的变化和互动,揭示中药复杂的分子机制和药效网络。这些研究不仅加深了我们对中医药治疗机制的理解,还为中西医结合提供了科学依据。


参考文献


1.Liu T, Bai M, Liu M, Li T, Liao Y, Zhao C, Yao M, Wang J, Wen A, Ding Y. Novel synergistic mechanism of 11-keto-β-boswellic acid and Z-Guggulsterone on ischemic stroke revealed by single-cell transcriptomics. Pharmacol Res. 2023 Jul;193:106803. doi: 10.1016/j.phrs.2023.106803. Epub 2023 May 23. PMID: 37230158.

2.Zhang W, Xia S, Ou J, Cao M, Cheng G, Li Z, Wang J, Yang C. A single-cell landscape of triptolide-associated testicular toxicity in mice. J Pharm Anal. 2023 Aug;13(8):880-893. doi: 10.1016/j.jpha.2023.04.006. Epub 2023 Apr 14. PMID: 37719193; PMCID: PMC10499588.

3.Yu D, Yang P, Lu X, Huang S, Liu L, Fan X. Single-cell RNA sequencing reveals enhanced antitumor immunity after combined application of PD-1 inhibitor and Shenmai injection in non-small cell lung cancer. Cell Commun Signal. 2023 Jul 10;21(1):169. doi: 10.1186/s12964-023-01184-3. PMID: 37430270; PMCID: PMC10332015.

4.Shi S, Mao X, Lv J, Wang Y, Zhang X, Shou X, Zhang B, Li Y, Wu H, Song Q, Hu Y. Qi-Po-Sheng-Mai granule ameliorates Ach-CaCl2 -induced atrial fibrillation by regulating calcium homeostasis in cardiomyocytes. Phytomedicine. 2023 Oct;119:155017. doi: 10.1016/j.phymed.2023.155017. Epub 2023 Aug 7. PMID: 37597360.

5.Zhang X, Chen H, Huang X, Xu H, Li Y, Yuan H, Yu J, Gao Y. Single-cell transcriptomics profiling the compatibility mechanism of As2O3-indigo naturalis formula based on bone marrow stroma cells. Biomed Pharmacother. 2022 Jul;151:113182. doi: 10.1016/j.biopha.2022.113182. Epub 2022 May 25. PMID: 35643069.

6.Sun Y, Ho CT, Liu Y, Zhan S, Wu Z, Zheng X, Zhang X. The Modulatory Effect of Cyclocarya paliurus Flavonoids on Intestinal Microbiota and Hypothalamus Clock Genes in a Circadian Rhythm Disorder Mouse Model. Nutrients. 2022 May 31;14(11):2308. doi: 10.3390/nu14112308. PMID: 35684108; PMCID: PMC9182649.


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供稿:科服事业部

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