目的: 研究蛋白质精氨酸甲基转移酶5(protein arginine methyltransferase 5,Prmt5)在小鼠脑血管发育、稳态维持中的功能,并考察脑血管内皮细胞特异性敲除Prmt5后对中枢神经系统的影响。方法: 利用脑血管内皮细胞特异性表达SP-A-Cre转基因小鼠和Prmt5条件基因打靶小鼠交配,构建脑血管内皮细胞特异性Prmt5敲除小鼠。利用H-E染色、免疫荧光染色、激光散斑成像、Sulfo-NHS-Biotin染料灌注等方法评价脑血管内皮细胞特异性Prmt5敲除小鼠脑血管结构、脑血流量、血脑屏障渗透性等;利用实时定量PCR进一步检测补体C1q(complement C1q,C1q)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素-1β(interleukin 1β,IL-1β)等细胞因子的表达水平。通过免疫荧光、Western blot等检测胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、S100钙结合蛋白β(S100 calcium-binding protein β protein,S100β)和补体C3(complement C3,C3)的表达,检测小鼠皮层、丘脑和小脑中星形胶质细胞活化水平。结果: 脑血管内皮细胞特异性敲除Prmt5导致血管损伤, C1q、TNF-α和IL-1β等炎症因子表达水平上调,活化星形胶质细胞比例明显增加。结论: 脑血管内皮细胞中Prmt5在小鼠脑血管稳态维持中发挥了重要功能。
目的: 研究去泛素化酶Usp13对棕榈酸诱导的肝实质细胞凋亡的影响,并对其机制进行初步探究。方法: 两步胶原酶灌注法分离小鼠原代肝实质细胞并采用棕榈酸处理;甘油三酯酶法及油红O染色检测肝实质细胞中脂质的累积;MTS和LDH试剂盒检测细胞活力;流式细胞术检测细胞凋亡;qPCR检测凋亡相关基因的表达以及免疫印迹法检测Caspase-3的活化。结果: 敲除Usp13基因并不影响棕榈酸诱导下肝实质细胞的甘油三酯累积,但导致细胞损伤加重,凋亡增加。机制研究显示,敲除Usp13促使肝实质细胞中抗凋亡基因Bcl-2、Bcl-xl表达下调,促凋亡基因Bid、p53表达上调,以及Caspase-3活化增强。结论: 初步揭示了Usp13调控棕榈酸诱导下肝实质细胞凋亡的机制,为深入研究Usp13调控非酒精性脂肪性肝炎的发生、发展奠定了基础。
在马的免疫学研究领域中,由于目前市场上缺乏商业化的马IgG单克隆抗体,使得对马的B细胞研究受到很大阻碍,IgG是B细胞受体(BCR)的重要构成成分,与B细胞分化成熟相关。为了获得马IgG特异性单克隆抗体,利用单个B细胞扩增技术进行抗体筛选。首先,将马IgG蛋白(EqIgG1-C)密码子优化后合成到真核表达载体pcDNA3.4上,纯化出抗原蛋白。随后,使用蛋白质免疫小鼠,分离脾细胞后利用流式细胞术分离特异性单个B细胞,扩增出抗体重链和轻链的可变区基因,用overlapping PCR方法扩增出线性化的完整抗体,并进行鉴定。结果从80个B细胞中获得了27株特异性重组单克隆抗体,并挑选出3株线性结合活性最强的抗体基因构建到表达载体上,共转染Expi293FTM细胞后表达纯化,经过ELISA和Western blot验证,显示获得的抗体可以和EqIgG1-C蛋白有良好的结合作用。使用该方法可以省时高效的获得特异性抗体,为马的免疫学研究提供了重要研究工具,为鼠单克隆抗体筛选提供了技术拓展。
增强子是生物体内重要的顺式基因表达调控元件,参与众多生物学过程,与癌症的发生发展及多种疾病的产生紧密相关。虽然基于生物信息学的方法可以对增强子进行鉴定和筛选,然而由于增强子与靶基因的位置和方向不确定,大大增加了深入研究增强子调控机制的难度。近年来,CRISPR/Cas技术的不断发展创新,为揭示和验证增强子的分子机制提供了可操作性。因此,在系统回顾CRISPR/Cas技术的发展过程及在生物学中的应用基础上,重点总结近年来CRISPR/Cas技术在增强子研究中的创新应用,包括不同CRISPR/Cas技术的作用原理及CRISPR/Cas技术如何编辑增强子等,以期为利用CRISPR/Cas技术研究增强子功能机制提供可行性参考。
作为组织工程研究中三大要素之一,组织工程支架可为细胞的附着、迁移和增殖提供理想的环境。传统的组织工程支架制备方法,如粒子沥滤法、相分离法及静电纺丝法等在理论和技术上已较为成熟,但由于大多需要有机溶剂的参与,在制备过程中仍存在有机溶剂难以去除,以及支架孔洞难以控制、连通性较差等问题。超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,SC-CO2)密度近似液体,黏度和扩散系数近似气体,具有流动性强、溶解能力大、传热效率高等特殊的理化性质,与传统工艺相结合,可在绿色温和的反应体系中有效规避上述问题,在组织工程支架制备及药物负载方面具有广阔前景。
近年来,随着计算机硬件、软件工具和数据丰度的不断突破,以机器学习为代表的人工智能技术在生物、基础医学和药学等领域的应用不断拓展和融合,极大地推动了这些领域的发展,尤其是药物研发领域的变革。其中,药物-靶标相互作用(drug-target interactions, DTI)的识别是药物研发领域中的重要难题和人工智能技术交叉融合的热门方向,研究人员在DTI预测方面做了大量的工作,构建了许多重要的数据库,开发或拓展了各类机器学习算法和工具软件。对基于机器学习的DTI预测的基本流程进行了介绍,并对利用机器学习预测DTI的研究进行了回顾,同时对不同的机器学习方法运用于DTI预测的优缺点进行了简单总结,以期对开发更加有效的预测算法和DTI预测的发展提供帮助。
延长健康寿命的跨度对每个人都有重要意义,百岁老人存在独特的肠道菌群特征,肠道微生物群是许多年龄相关变化的核心,菌群特征以及菌群基因组成改变都能影响机体寿命。一些饮食和药物要发挥延寿效果也离不开微生物的参与,微生物具有重要的介导和转化作用,益生菌和粪便移植等措施在动物模型中已被明确可以影响机体寿命。越来越多的研究表明微生物不仅能产生小分子化合物促进健康寿命跨度的增加乃至延长个体寿命如γ-氨基丁酸、荚膜异多糖酸,还能影响宿主的生物合成代谢如5-羟色胺,甚至间接参与宿主信号通路的调控。目前对于这些微生物的生物学功能以及对宿主寿命的影响还没有系统的总结,对肠道微生物影响寿命的证据以及生理机制进行综述,为改善老年期健康状况的干预措施提供参考。
白介素-6(interleukin-6,IL-6)作为一种多效的细胞因子,参与机体内众多生理与病理过程。研究表明,IL-6首先与自身受体(IL-6R、gp130)形成异源六聚体复合物,进而激活下游信号转导通路,最终发挥生物学功能。 IL-6信号通路异常活化及功能失调与多种疾病密切相关,如自身免疫疾病、慢性炎症、恶性肿瘤等。另外IL-6的异常表达在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)细胞因子风暴综合征(CSS)中也扮演重要角色。一般而言,阻断IL-6信号通路上的各关键节点,均可用于IL-6相关疾病的治疗。有别于阻断IL-6R或gp130等公共受体分子,阻断IL-6蛋白的治疗性单克隆抗体特异性更高,在临床研究中,部分品种显示出其独有的治疗特点及有益的疗效。现阶段只有1个靶向IL-6蛋白的单克隆抗体药物获美国FDA批准上市,以及超过8个治疗性单克隆抗体在临床研究阶段。重点对国内外靶向人IL-6蛋白的治疗性单克隆抗体及其临床应用进行综述。
microRNAs(miRNAs)是真核生物体内高度保守的非编码小分子RNA,具有多种生物学功能,参与疾病发生和发展、细胞增殖和分化等多种病理及生理过程的调控。miR-138作为一种肿瘤抑制因子已在肿瘤发生与治疗中被广泛研究和应用,同时在心血管及神经系统疾病、成骨分化、脂肪生成及卵巢功能维持等生命过程中具有调控作用。在总结分析miR-138相关功能最新研究进展的基础上,对miR-138的潜在研究方向进行了分析、讨论和展望,旨在为进一步深入探明miR-138的生物学功能提供参考和理论依据。
三维基因组学是近年兴起的研究基因组三维空间和结构的学科,是在基因组序列、基因结构及其调控元件的基础上对基因组序列在细胞核内的三维空间结构,及其对基因复制、转录、修复和调控等生物过程中的功能进行的研究。随着高通量测序技术的出现和改进,三维基因组学相关研究也得到快速发展。重点介绍三维基因组的发展历程、研究技术、结构层次,并总结近年来三维基因组学在动物遗传育种方面的应用。
伤口诱导的去分化因子(WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION,WIND)是AP2/ERF家族成员之一。植物AP2/ERF (APETALA2/ETHYLENE RESPONSE FACTOR)是一个庞大的转录因子基因家族,存在于所有的植物中。目前大部分关于WIND转录因子的研究都局限在模式植物拟南芥中,在其他植物中鲜有研究。总结了近年来WIND基因在植物伤口信号响应、愈伤组织形成、植物生长和代谢及表观遗传调控中的作用,为后续进一步探究该基因的功能及其应用提供理论基础。
为维持生长所需,革兰氏阴性菌需要从外界摄取多种营养物质。分子量小于600 Da的分子可以通过自由扩散的方式通过革兰氏阴性菌的外膜,而大分子物质则需要特殊的转运系统才能将其转运至革兰氏阴性菌的胞内。革兰氏阴性菌对大分子营养物质的识别和转运主要由TonB依赖性受体负责完成。所有革兰氏阴性菌中均有TonB依赖性受体的存在,然而不同种类的革兰氏阴性菌拥有TonB依赖性受体的数量不同且功能各异。最近研究表明,TonB依赖性受体不仅参与了铁、血红素、锰、锌、镍、维生素、碳水化合物等多种营养物质的摄取,而且参与了蛋白酶的分泌。为对TonB依赖性受体提供更为深入和系统的理解,详细介绍了目前已知的TonB依赖性受体的功能及结构,以期为更进一步探知TonB依赖性受体未知功能提供可参考依据。
寡糖是多糖经过降解后得到的小分子活性物质,具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒和免疫调节等多种生物活性,是功能食品开发领域研究的热点。目前,寡糖的分离和制备主要采用离子交换色谱、凝胶渗透色谱以及两者联用的方法,分离时间长、制备成本高,难以实现寡糖的规模化分离和制备。膜分离技术(membrane separation technology,MST)是一种利用膜的选择性渗透作用,实现两组分或者多组分分离的技术,具有操作简单、分离效果好、高效节能等优点,特别是能够直接放大应用于规模化的分离工程,因此在寡糖等小分子的分离和制备等方面具有巨大的应用潜力。系统总结了膜分离技术在寡糖分离与制备领域的最新进展,综述了用于分离和制备寡糖的膜分离技术分类、分离工艺及其应用现状,并对目前膜分离技术用于大规模分离和制备寡糖过程中面临的挑战进行了讨论。
20世纪以来,干细胞与再生医学技术一直是国际生物医学领域的热点前沿之一,它为保障人类生命健康、改善人类生存质量和延长人类寿命发挥不可替代的巨大作用。因此,美国、欧洲国家、日本和中国等科技大国均将该领域纳入了国家科研与产业发展的重点战略中,并通过专项扶持、政策补贴、立法保障等方式激励该领域的创新发展。通过对近年来国际科技战略和科技研发态势的梳理分析,发现该领域的国际战略布局规律,揭示我国在该领域的领先优势与弱点,为我国未来干细胞与再生医学技术发展提出相关参考建议。
