目的: 肺炎克雷伯菌是临床常见的多重耐药菌,急需寻找新型治疗制剂。借助噬菌体的特异性杀菌作用,构建小鼠多重耐药肺炎克雷伯菌肺炎模型并评估噬菌体雾化治疗效果。方法: 从医院污水中分离获得肺炎克雷伯菌噬菌体,通过测定噬菌体一步生长曲线、裂菌谱和全基因组测序,评估噬菌体作为候选噬菌体抗菌制剂的杀菌效力。使用高毒力耐药肺炎克雷伯菌进行小鼠滴鼻攻毒,将纯化的噬菌体液进行小鼠雾化治疗。检测小鼠雾化治疗后肺组织中的细菌载量、噬菌体效价和免疫相关基因表达水平,比较肺组织病理切片的变化,使用荧光标记的白蛋白评估小鼠肺部屏障功能的完整性。结果: 分离获得一株肺炎克雷伯菌噬菌体vB_KpnP_SY201(SY201),属于短尾噬菌体科。一步生长曲线表明其感染20 min后即可进入裂解期,并可高效裂解高毒力耐药肺炎克雷伯菌HG-KP-3,具有作为治疗制剂的应用潜力。同时,全基因组测序结果验证其无毒力基因或整合酶位点,具备治疗的安全性。在小鼠急性肺炎治疗中,噬菌体雾化治疗相较于滴鼻治疗能在肺部聚集更多的噬菌体。噬菌体雾化治疗可使肺部细菌载量减少至未治疗组的1/30。肺组织病理切片和荧光标记白蛋白观察结果表明,雾化治疗组的小鼠肺组织结构基本恢复,未见炎性浸润和病灶,屏障功能恢复,且免疫相关基因IL-6、IL-1β和TNF-α的表达下降。以上结果均提示噬菌体雾化吸入方法可有效治疗小鼠肺炎。结论: 噬菌体制剂雾化治疗方法具有良好的临床应用潜力,是治疗耐药性细菌肺部感染的潜在优质策略。

目的: 探究铁调素(hepcidin)在肝纤维化过程中发挥的抗纤维化作用及其调控的主要靶细胞。方法: 构建含有hepcidin的重组腺相关病毒AAV-hepcidin,肝组织切片Masson染色和实时荧光定量PCR(qPCR)评估过表达hepcidin对四氯化碳肝纤维化模型的保护作用。利用qPCR、免疫印迹及免疫荧光标记检测膜铁转运蛋白(ferroportin,FPN)在小鼠原代肝星状细胞(p-HSCs)和巨噬细胞RAW 264.7中的表达差异。检测含有hepcidin的条件培养基对转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)刺激下p-HSCs活化的作用,检测柠檬酸铁铵(FAC)对p-HSCs活化及铁死亡的影响,以及hepcidin对RAW 264.7极化的影响。结果: 冰冻切片和酶联免疫吸附试验(ELISA)结果显示,hepcidin在小鼠肝脏内实现高表达。肝组织Masson染色和qPCR结果显示,发生肝纤维化时,过表达hepcidin的小鼠肝组织纤维化程度较对照组减轻。FPN在RAW 264.7中的表达量高于其在p-HSCs的表达量。经含有hepcidin的条件培养基和TGF-β1处理后,q-PCR和蛋白质印迹法结果显示,hepcidin对p-HSCs的活化无明显抑制作用。经FAC刺激后, FAC对p-HSCs的活化及铁死亡相关指标无明显作用。含有hepcidin的条件培养基和脂多糖(LPS)处理RAW 264.7后,炎症相关基因及蛋白质的表达水平均较对照组下降,说明hepcidin可以有效抑制巨噬细胞向M1型极化。结论: Hepcidin在肝纤维化进展过程中起保护作用,其主要通过抑制小鼠肝巨噬细胞向M1型转化发挥抗纤维化作用。

人溶菌酶是c型溶菌酶的典型代表,其内部含有的抗菌肽序列可以在体外表现出多种生理活性,如杀菌、抗病毒等。尝试对人溶菌酶C端的一个抗菌性“螺旋-环-螺旋”(helix-loop-helix, HLH)结构序列进行重组表达,构建了游离型毕赤酵母表达质粒pPICZαA-HLH-pARS,经过电击转化至毕赤酵母X33(Pichia pastoris X33)中,成功获得人源抗菌肽HLH的重组毕赤酵母表达菌株。甲醇诱导表达72 h后,上清液中的分泌表达产物与人源抗菌肽HLH分子量理论值(4 kDa)一致,其表达量为58.6 mg/L,抗菌活性为260 U/mL。接下来,对人源抗菌肽HLH结构中连接两个螺旋中间loop环的5个氨基酸残基进行点饱和突变从而构建了突变基因文库,并结合酶级联荧光高通量筛选方法进行高杀菌活性突变体的筛选,得到了抗菌肽突变体2-1 A10、2-1 C10、2-2 A2。为设计改造相关位点以提升其他抗菌肽的杀菌活性,尤其是针对革兰氏阴性菌的杀菌活性提供了有效策略。

目的: 原核表达黄粉虫(Tenebrio molitor)抗菌肽TmAMP1m,研究其单独使用及与传统抗生素联用时的抑菌活性,并探索其与传统抗生素联用产生协同效应的机制。方法: 构建原核表达载体pET-30a-TmAMP1m,转化大肠杆菌Escherichia coli BL21异源表达,SDS-PAGE鉴定重组蛋白,对重组蛋白进行纯化、定量,测定其单独使用及联用的抑菌效果,并探索联用时产生协同效应的机制。结果: 通过原核表达得到了目的蛋白TmAMP1m,经过蛋白质纯化后得到了浓度为57 μg/mL的黄粉虫抗菌肽TmAMP1m,测定了TmAMP1m的抑菌谱,发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白念珠菌、铜绿假单胞菌、枯草芽孢杆菌、痤疮丙酸杆菌等常见菌有抑菌效果;测定了TmAMP1m对部分菌的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度;测定了黄粉虫抗菌肽TmAMP1m与传统抗生素氨苄青霉素、庆大霉素、环丙沙星、头孢吡肟、米诺环素、多黏菌素B等的联用效果,发现其与部分抗生素联用时对部分菌有协同作用;联用时,抑菌组合对细菌细胞膜有明显的破坏作用,导致细胞内容物外流;对呼吸链脱氢酶有明显抑制效果。结论: TmAMP1m与抗生素联用有很好的抑菌效果,在对细菌细胞膜的破坏、细菌呼吸链的影响方面均有加强。

为了量化凝血酶-抗凝血酶 III 复合物(TAT)的浓度,创建并评估了一种用于检测 TAT的化学发光免疫分析法(CLIA)。首先在血浆中提取凝血酶(T)和抗凝血酶(AT),在体外反应生成TAT作为免疫原制备单抗,通过筛选获得1E9、16G4和1D7三株可特异性识别TAT复合物的杂交瘤细胞株。进一步筛选配对后,以单抗16G4偶联生物素作为捕获抗体,1D7标记辣根过氧化物酶作为检测抗体,建立了双抗夹心的检测方法。最佳反应流程为两步法,每步孵育时间为10 min,检测限为 0.6 ng/mL,小于25 min即可获得检测结果。测试结果与希森美康试剂盒测试结果之间的强相关性(R²=0.976 9),表明试剂对 TAT的检测具有等同性。进一步研究中将所有试剂优化并集中于一个单人份的卡条上,结合全自动化学发光分析仪进行定量检测,方便快捷。

脂质纳米颗粒(lipid nanoparticles, LNPs)是一类由脂质分子组成的纳米级载体,通常包括可离子化脂质(Ionizable lipids)、磷脂(phospholipids)、胆固醇(cholesterol)以及聚乙二醇化脂质(PEGylated lipids)四种关键成分,用于包裹和保护mRNA分子,以确保其在体内的稳定性和有效递送。LNP-mRNA递送系统,即脂质纳米颗粒介导的mRNA技术,作为mRNA的高效递送工具,在肺部疾病治疗上已经展现出巨大的应用前景。近年来,随着COVID-19疫苗的成功应用,LNP-mRNA技术得到了快速发展和广泛关注。综述了LNP-mRNA递送系统在不同肺部疾病治疗中的研究进展,包括其设计原理、优化策略、体内外试验结果及临床应用前景。特别关注了LNPs的靶向性以及在治疗肺遗传性疾病、感染性疾病和肺癌等方面的应用。此外,还讨论了当前面临的挑战和未来的发展方向,为LNP-mRNA技术在肺部疾病治疗中的应用提供了科学依据和策略指导。

病毒样颗粒(virus like particle, VLP)是含有特定病毒的一个或多个结构蛋白的自组装纳米级颗粒,具有强免疫原性,它们在结构和构象上与天然病毒相似,但不含有病毒基因组,这使得VLP成为一种安全且有效的生物学工具。近年来,VLP在疫苗开发、药物递送、基因编辑等领域取得了显著进展。概括了VLP的结构特性,不同VLP表达系统的优缺点,VLP的纯化策略,以及VLP在疫苗、药物递送、基因编辑、肿瘤免疫治疗等方面的应用,以期为VLP技术的研究和应用提供参考,使其在生物医药领域发挥更大作用。

非洲猪瘟(African swine fever, ASF)是一种由非洲猪瘟病毒(African swine fever virus, ASFV)引发的急性且高度传染性的动物疾病,其致死率极高,对全球的生猪产业造成了巨大的经济损失,并严重阻碍了产业的健康发展。ASFV属于Asfarviridae科的DNA虫媒病毒,深入研究其抗原表位对开发检测方法和疫苗至关重要。随着抗原表位不断被发现,基于酶联免疫吸附技术和免疫层析技术的血清学检测方法已被广泛应用于检测猪血清中的抗体,用以快速评估猪群的疫病状态。已有研究通过筛选和鉴定如p30、p54、p72和CD2v等在ASFV感染过程中诱导特异性抗体反应的蛋白质,利用单克隆抗体和生物信息学工具,定义了众多线性和构象表位,为诊断检测方法和疫苗的开发奠定了基础。然而,病毒基因组的复杂性给疫苗和抗病毒药物的研发带来了巨大挑战,商业化的ASFV疫苗和治疗药物尚未问世,研究人员不断探索包括亚单位疫苗在内的多种疫苗策略,并通过基因编辑技术,开发出了一些有潜力的候选疫苗,但仍需进行更深入的研究以提高疫苗的安全性和有效性。因此,对国内外ASFV抗原表位研究、相关抗体检测技术及抗ASF疫苗研发方面的最新进展进行总结,旨在为开发新型高效检测技术和病毒疫苗提供参考及启示。

癌症是一种严重威胁人类健康的疾病,传统的治疗手段如化疗和放疗等虽具有较好治疗效果,但在临床上也表现出较明显的副作用。自美国学者William Coley使用化脓性链球菌缓解肉瘤的研究发表后,由于天然细菌具有自我推进和群体感应的能力,而肿瘤细胞内的氧浓度梯度保证细菌的定向迁移,营养物质的富集也保证了细菌增殖而不会被免疫系统消灭,细菌重新被用作治疗肿瘤的手段。细菌能导致肿瘤细胞死亡,但同时也会抑制宿主的免疫反应,损害机体对肿瘤的免疫效果,因此用于抗肿瘤治疗的细菌需要经过基因工程改造,如删除毒力因子基因或在细菌细胞壁前添加启动子保证其在缺氧条件下才会达到致死条件。此外,细菌还可作为药物的递送载体靶向治疗肿瘤,以达到高效精准地药物控释。综述了细菌及其作为递送载体在抗肿瘤治疗中的应用,详细介绍了细菌基因工程降低自身毒性的方案以及细菌载体与其他抗肿瘤疗法的联合应用,并为未来可能的研究提供了优化后更安全、高效的治疗方案。

代谢重编程是恶性肿瘤的重要标志之一,是肿瘤细胞通过改变代谢模式提供能量促进其发生、发展和转移的机制。外泌体是由多种细胞分泌的具有脂质双层膜结构的胞外小囊泡,可通过其内容物(如蛋白质、核酸等生物活性分子)实现细胞间的信息传递,参与调控细胞的生物学功能。微RNA(microRNAs,miRNAs)是一类大小为19~25个核苷酸的短链非编码RNA。研究表明miRNAs可通过外泌体递送介导细胞间通信,在细胞代谢重编程中发挥重要的调控功能。就外泌体miRNA对肿瘤细胞及其微环境中其他细胞代谢重编程的影响进行综述,以期为外泌体miRNAs在调节肿瘤代谢中的作用研究提供新思路。

非洲猪瘟(African swine fever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(African swine fever virus, ASFV)感染引起的一种急性、出血性、烈性传染病,死亡率可高达100%,对畜牧业造成严重影响。ASFV已在非洲、欧洲及亚洲等多地蔓延,因其结构复杂且具备独特的免疫逃避机制,使得疫苗研发工作未曾取得突破性进展。系统阐述了近期 ASFV 研究的新进展。在探讨免疫逃避机制方面,深入阐释了 ASFV 运用多种蛋白质对宿主免疫系统实施调控的具体方式。详细阐明了ASFV通过干扰cGAS-STING、RIG-I-MAVS及JAK-STAT等关键信号通路,抑制干扰素生成,从而削弱宿主抗病毒能力的机制;进而剖析了ASFV编码的各类蛋白质在调控炎症反应、细胞凋亡、焦亡、自噬以及影响抗原提呈功能等诸多免疫相关进程中的作用机制,这些研究有助于深化对 ASFV 与宿主免疫相互作用的理解。未来 ASF 研究方向,一方面应借助持续革新的生物学技术,持续深入探究 ASFV 未知基因的功能及其在免疫逃逸中的作用机制,以探寻更多广谱疫苗及药物的潜在靶点;另一方面,需加强疫苗研发工作,设计出更具针对性与有效性的疫苗。此外,须强化 ASF 综合防控措施,实施分区防治,最终实现对 ASF 的有效防控。

母乳寡糖(HMOs)结构复杂,迄今为止已鉴定出超200种不同的结构,其中有6种研究较为充分:2'-岩藻糖基乳糖(2'-FL)、3-岩藻糖基乳糖(3-FL)、乳糖-N-四糖(LNT)、乳糖-N-新四糖(LNnT)、6'-唾液酸乳糖(6'-SL)和3'-唾液酸乳糖(3'-SL)。这些HMOs的营养必要性和安全性得到了广泛认可,作为食品安全成分已在欧美等地获批上市。然而,大多数HMOs是母乳独有的,难以分离,有限的可用性极大阻碍了它们在食品和医疗领域的使用。迄今已有多种提取或合成HMOs的方法被报道,其中化学合成法步骤多、产率低、立体选择性差;全细胞合成法也面临着来自成本、生产效率和安全性等诸多挑战;而生物酶法合成具有不使用有毒试剂、方便大规模生产,应用酶级联催化及酶固定化合成方法降低生产成本、提高产量等优势,被用来合成多种HMOs。对含量高、产量高及被明确认可作为食品添加剂HMOs的生物酶法合成进行总结,并指出生物合成手段的优势与不足,展望其未来的发展方向。目前,实验室规模的HMOs合成与工业规模生产之间仍存在差距,但随着计算机技术、分子生物学等领域的快速发展,生物酶法合成HMOs的前景广阔。

褪黑素作为哺乳动物中重要的激素,不仅可以调节昼夜节律周期和促进睡眠,同时在抗氧化、抗炎等方面也具有显著作用。随着对褪黑素需求的增加,传统生产方式已不能满足人们的需求,微生物异源合成褪黑素因其低成本、可持续性等优点而受到广泛关注。褪黑素在不同生物中的合成途径存在差异,通过代谢工程优化、酶的挖掘与表征等研究,已经在微生物合成褪黑素方面取得了丰硕成果。对近年来微生物合成褪黑素的策略和合成途径进行了综述,同时也指出了存在的瓶颈,为后续提高产量及实现工业化生产提供了有效参考。

酯酶是全球商业化的重要酶类,其最有趣和有待被探索的来源之一是古菌酯酶。古菌酯酶通常表现出广泛的pH、温度和底物特异性,不同程度的对金属离子、溶剂和盐的耐受性,以及特定的区域、化学和立体选择性,是重要的工业生物催化剂,在医药、化工、环境生物修复、食品加工等领域具有巨大的应用潜力。然而,目前只有少数古菌酯酶被描述,且由于古菌酯酶产量低、稳定性差等原因阻碍了其进一步被挖掘和应用。对嗜盐古菌酯酶和超嗜热古菌酯酶两大古菌酯酶的分布、酶学性质表征和应用前景进行了综述,介绍了固态发酵、基因工程策略、固定化技术和纳米技术等能够显著提升古菌酯酶产量与性能的相关技术,并对古菌酯酶的后续开发与应用进行了展望。

生物安全实验室是进行生物安全相关研究的关键基础设施和重要平台。从科学技术史的角度,系统回顾并分析了中国生物安全实验室的发展历程及其在总体国家安全中的作用。梳理了生物安全实验室在不同历史阶段的建设与发展,重点强调了其在科学研究和技术进步中的关键作用。此外,还探讨了相关法律、法规、制度和标准的建设历程,通过研究中国生物安全实验室的发展,明确其对国家安全、传染病防控等领域的重要性,为促进中国生物安全实验室的发展提供重要科学支撑。

生物塑料作为解决塑料污染问题的有效途径,受到全球范围内的广泛关注。从国家战略、研发态势、竞争格局、应用场景等多个角度探讨了全球生物塑料领域发展现状与趋势。研究发现,全球生物塑料领域的专利数量呈现稳步增长态势,中国已成为生物塑料领域专利申请的领先国家,而美国和日本在高价值专利方面占据领先地位。国外专利申请以欧美企业为主,中国专利申请则由科研院所和高校主导。总体来看,全球生物塑料产业正处于快速发展期,随着技术进步和政策支持,其市场潜力巨大,应用领域也在不断拓宽。然而,生物塑料的产量与传统塑料相比仍有较大差距,未来发展需要在提升产量、降低成本及增强市场竞争力等方面实现突破。