目的:通过生物信息学方法分析阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)中与星形胶质细胞相关的糖代谢通路,为揭示AD患者的星形胶质细胞在大脑中的糖代谢过程提供理论基础。方法:首先根据细胞特异性表达基因将AD患者和健康人脑组织单细胞转录组学测序结果进行降维分析,再根据星形胶质细胞不同亚型的基因表达特征进行细胞分群,对星形胶质细胞差异表达基因进行基因注释(Gene Ontology. GO)、信号通路分析(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)以及基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis, GSEA),采用转录调控网络分析与AD的星形胶质细胞相关的转录辅助因子。结果:所有细胞降维分析结果显示AD患者脑内星形胶质细胞和兴奋性神经元数量显著减少;星形胶质细胞降维分析结果显示其可以被进一步分为6个亚群,其中在AD患者中减少的星形胶质细胞主要为RASGEF1B+SLC26A3+亚群和NRGN+CALM1+亚群;GO分析结果显示AD患者与健康对照星形胶质细胞差异表达基因主要与轴突发生、神经元的迁移、胶质细胞分化、体内锌离子稳态、突触传递的正调控、血管运输有关。KEGG结果显示,上述差异基因主要与PI3K-Akt信号通路、AMPK信号通路、钙信号通路有关。GSEA分析结果显示,AD患者差异基因在糖酵解/糖异生通路中得到富集,其中丙酮酸激酶PKM、PFKL、ACSS1、乳酸脱氢酶LDHB在AD患者星形胶质细胞中下调。转录调控网络分析结果显示,星形胶质细胞中差异表达转录辅助因子有5个,其中PKM、SOX2、SOX9在AD患者星形胶质细胞中下调。SREBF1和BCL6在AD患者星形胶质细胞中上调。结论:AD患者脑内兴奋性神经元和星形胶质细胞数量降低,以及星形胶质细胞糖酵解相关基因下调。结合星形胶质细胞作为神经元的主要乳酸供应细胞,其数量减少和糖酵解能力减低提示星形胶质细胞供能不足可能是AD发生的机制之一。
目的:探讨XIAP(X-linked Apoptosis Inhibitor of Protein)介导的PTEN neddylation修饰对结肠癌细胞系SW480增殖和迁移能力的影响以及临床意义。方法:利用免疫组织化学技术对人结直肠癌及癌旁组织芯片中neddylation E3连接酶XIAP的表达情况进行检测,通过Western blot验证临床标本中人结直肠癌与癌旁组织中XIAP的表达情况;利用Co-IP检测SW480细胞系内源PTEN与XIAP的相互作用;利用CRISPR Cas9技术构建XIAP敲除的SW480细胞系,免疫沉淀技术检测XIAP 敲除的SW480细胞系中PTEN的neddylation修饰水平;变性条件下裂解临床结直肠癌与癌旁组织,利用免疫沉淀技术检测人结直肠癌与癌旁组织中PTEN 的 neddylation修饰水平;分别在XIAP敲除的SW480 细胞系与对照组 SW480 细胞系中回转或不回转FLAG-PTEN-Nedd8融合质粒来模拟恢复或者不恢复 SW480 细胞系中 PTEN的neddylation修饰水平,分别采用CCK8与Transwell实验探索XIAP-PTEN neddylation调控轴对SW480 细胞增殖与迁移的影响。结果:结直肠癌组织中XIAP表达高于癌旁组织;结肠癌细胞SW480中PTEN与XIAP具有相互作用;敲除XIAP抑制了PTEN neddylation修饰水平;结直肠癌组织PTEN neddylation修饰水平高于癌旁组织;敲除XIAP显著抑制SW480细胞的增殖和迁移能力,而过表达FLAG-PTEN-Nedd8融合质粒可挽救这种抑制作用。结论:在结直肠癌中,XIAP的蛋白质表达水平明显高于癌旁组织;XIAP介导的PTEN neddylation修饰水平明显高于癌旁组织。同时XIAP主要通过介导PTEN neddylation修饰促进了结肠癌细胞SW480的增殖和迁移。
目的:构建原核表达系统,制备靶向前列腺特异性膜抗原(prostate-specific membrane antigen,PSMA)多价纳米抗体并初步评价其生物学活性。方法:Bglbrick法构建多价纳米抗体表达载体,转化至大肠杆菌表达并利用亲和层析法纯化。联合蛋白质电泳和Western blot验证纯化产物,BCA法检测表达量。通过免疫荧光和流式细胞术定性评估PSMA特异性亲和能力,细胞ELISA法定量检测PSMA亲和水平,流式细胞术检测内吞效率。结果:成功构建靶向PSMA单价、二价、三价和四价纳米抗体大肠杆菌表达菌株。发酵结果表明四种纳米抗体均能在摇瓶水平实现高效可溶表达,其中二价纳米抗体表达量最高[(259.14±23.56) mg/L],单价纳米抗体表达量最低[(100.58±6.27) mg/L]。亲和实验结果证实四种纳米抗体均能特异性识别并结合PSMA阳性肿瘤细胞,与单价纳米抗体相比,二价、三价和四价纳米抗体对PSMA亲和能力分别提高了3.32倍、2.29倍和2.03倍。最后的内吞实验显示四种纳米抗体均能被PSMA阳性肿瘤细胞高效摄取,30 min内的摄取率均在80%以上。结论:靶向PSMA的多价纳米抗体,尤其是二价纳米抗体,具有比单价纳米抗体更高的产量和亲和水平,且具备不亚于单价纳米抗体的内吞效率,是未来基于PSMA肿瘤诊疗试剂开发的重要候选。
毛白杨‘LM50’具有速生、抗逆、不飞絮等优良特性,是木本植物进行遗传转化的理想材料。长期无性繁殖会导致优良性状衰退,在进行组织培养时,往往出现外植体不定芽分化和生根困难等问题。通过花药培养可以在较短时间内使毛白杨复幼,从而消除因外植体老化带来的负面影响,为转化研究提供理想的材料。与此同时,期望通过花药诱导创制单倍体植株,为基因组学研究和倍性育种提供材料。以山东冠县毛白杨基因库的‘LM50’为试验材料,对其花药发育时期与花芽形态的关系进行鉴定,选择单核靠边期的花药进行试验,探究了生长素和细胞分裂素在花药愈伤组织形成、不定芽分化及不定芽生根中的作用,建立了毛白杨花药离体再生体系,采用流式细胞仪和染色体压片计数法对诱导获得的再生植株进行了倍性鉴定。进一步利用花药培养再生植株的叶片建立了分化率高、生根率高的植物再生体系。小孢子发育时期与花芽外部形态特征对比表明,花芽长度为(1.98 ± 0.06) cm,1/4花序露出芽鳞的花芽,此时小孢子大部分处于单核靠边期;选择处于此时期的花药诱导形成愈伤组织,愈伤组织诱导率最高的培养基为H + 1.00 mg/L NAA + 1.00 mg/L BA,诱导率约为28.89%;愈伤组织进一步分化为不定芽,最佳分化培养基为MS + 0.05 mg/L NAA + 0.50 mg/L BA,分化率约为22.23%;不定芽接种至生根培养基,最佳生根培养基为1/2 MS + 0.30 mg/L IBA,生根率约为93.30%;利用流式细胞仪和染色体压片法对花药培养的27株再生植株进行倍性鉴定,鉴定植物均为二倍体;再生植株叶片分化成芽的最佳培养基为MS + 0.10 mg/L TDZ + 0.10 mg/L NAA + 0.50 mg/L BA,分化率高达92.23%。该叶片分化产生的不定芽的生根培养基与愈伤组织诱导不定芽生根的培养基相同,生根率一致。研究获得了毛白杨‘LM50’花药诱导再生植株,并建立了再生植株的叶片培养体系,可用于该优良无性系的快速繁育和毛白杨的遗传转化研究,为毛白杨的分子设计育种奠定了基础。
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)及其还原态是生物体通用的氧化还原辅酶和重要小分子,参与胞内众多代谢反应,因此调控NAD水平不仅难以选择性作用于代谢途径,还常常产生意外的生物学效应。最近研究发现利用非天然辅酶烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(nicotinamide cytosine dinucleotide,NCD),可构建正交的氧化还原催化体系,为调控胞内代谢提供了新机遇。为实现在产油酵母圆红冬孢酵母中建立NCD介导的氧化还原代谢,采用农杆菌介导转化方法,在基因组整合表达密码子优化的NCD合酶(NcdS)编码基因NCDS,获得系列有效表达NcdS的工程菌株。酶偶联法分析发现,工程菌细胞裂解液NcdS酶活达8.1×10-3 U/OD600 nm。通过高效液相色谱法(HPLC)和超高分辨率质谱检测,确定细胞裂解液可催化合成NCD。在培养基内补加5.0 mmol/L烟酰胺核糖后,工程菌胞内合成NCD达41.6 μmol/L。对工程菌进行发酵和油脂提取,发现胞内表达NCD合酶未导致细胞产油性能降低,后续可通过表达其他NCD偏好性酶,有望在圆红冬孢酵母中建立受NCD调控的油脂合成代谢体系。
抗体药物偶联物(antibody-drug conjugates,ADC)是一类由单克隆抗体和小分子细胞毒性药物通过连接子偶联而成的新型生物治疗药物。与传统的细胞毒药物相比,ADC具有靶向性强、毒副作用小等优势,在临床上展现较好的治疗潜力。其中,抗体部分通过与肿瘤细胞表面的靶向抗原结合,精准地将小分子细胞毒性药物递送至肿瘤部位,从而实现肿瘤特异性杀伤效果,是影响ADC疗效的核心要素之一。对近年来ADC药物中抗体的组成及其作用靶点的研究进展进行了综述。
糖尿病是继癌症和心血管疾病之后危害人类健康的第三大疾病。1型糖尿病或2型糖尿病治疗需要每日注射或持续输注外源性胰岛素,以调节体内血糖达到正常水平。然而目前胰岛素的治疗手段受到低血糖风险的限制。以生物材料为载体构建递送系统可提高胰岛素的生物利用度,减少不良反应的发生。因此,基于智能胰岛素递送系统的研究开发对提高胰岛素给药的可控性是必要的。对近年来胰岛素的不同给药方法进行综述,阐述智能胰岛素递送系统的作用机制,并探讨不同给药方法下智能胰岛素递送系统的研究现状及存在的问题。
纤维素是来源广泛且储量较大的低成本可再生资源,但其结构致密难以利用。目前降解纤维素需要多种纤维素酶协作,而游离纤维素酶成本高、难以重复利用等问题限制了其广泛应用。利用酵母表面展示技术,可以将多个纤维素酶分别与锚定蛋白融合后共展示在细胞表面,从而构建酵母表面展示纤维素酶体系。这一体系可高效降解纤维素,一方面可以充分发挥表面展示的优点,如易回收、稳定性好、操作简单、成本低;另一方面可以将纤维素有效地降解为葡萄糖,并具有代谢产生物乙醇的潜力。阐述了酵母表面展示体系的构建原则,总结了影响展示体系效率的因素,介绍了这一技术在降解纤维素中的应用,为构建高效酵母表面展示纤维素酶体系及其他多酶体系提供参考。
细菌外膜囊泡(outer membrane vesicles,OMVs)是在细菌生长过程中分泌出的一种直径为20~300 nm的膜性小泡。由磷脂、脂多糖、蛋白质、RNA或DNA等组成。OMVs包含大量细菌抗原,通过启动信号转导通路增强细胞因子和共刺激分子的表达,促进抗原呈递,有效激活免疫系统。OMVs中的毒力因子可以传递给宿主细胞,刺激细菌-宿主细胞之间的相互作用,具有内在的抗肿瘤活性。另外OMVs有利于进行工程设计,还可作为高效的药物运载体,实现免疫治疗和化疗-光疗的结合,从而提高药物的抗癌能力。OMVs在肿瘤免疫、肿瘤工程疫苗和载药等方面具有良好前景,被认为是抗肿瘤治疗的新型手段。从OMVs的结构组分、产生机制和抗肿瘤机制等方面概述了OMVs在肿瘤治疗中的研究进展,为将来OMVs的深入研究和临床应用提供参考。
目的:评价新型冠状病毒(SARS-CoV-2)重组S1蛋白和S蛋白疫苗对SARS-CoV-2的免疫保护效果。方法:将SARS-CoV-2重组S1蛋白和S蛋白分别联合氢氧化铝佐剂以0.1 μg/只、1 μg/只、5 μg/只、10 μg/只不同剂量接种6~8周BALB/c纯系健康雌性小鼠。第二次免疫后采血通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清中IgG抗体效价,通过假病毒中和试验比较免疫小鼠血清对SARS-CoV-2野生型株(WT)、英国株(B.1.1.7)、巴西株(P.1)、印度株(B.1.617.2)、Mu毒株(B.1.621)和南非株(501Y.V2-1)六种假病毒毒株中和活性效价,取脾细胞通过酶联免疫斑点技术(ELISpot)检测免疫小鼠的细胞免疫水平。结果:SARS-CoV-2重组S和S1蛋白都能诱导小鼠产生较强的IgG抗体水平。免疫S1蛋白的小鼠血清对SARS-CoV-2野生型株、英国株、巴西株有明显的中和活性,免疫S蛋白的小鼠血清除了对SARS-CoV-2野生型株、英国株、巴西株有明显中和活性之外,对印度株也有明显的中和活性,两种蛋白质免疫的小鼠血清均对野生型株中和效果最强。S蛋白免疫的小鼠脾细胞能够显著诱导出γ干扰素(IFN-γ)和白介素-4(IL-4)的产生。S蛋白诱导产生的IgG抗体、中和抗体、细胞免疫水平均高于S1。结论:SARS-CoV-2重组S蛋白疫苗能够诱导产生较强的保护性免疫应答。
目的:以乙型肝炎病毒核心抗原HBcAg为载体,构建呈现新冠病毒刺突蛋白受体结合域的病毒样颗粒,并鉴定其免疫原性,为新冠病毒疫苗的开发提供新思路。方法:在乙型肝炎病毒核心蛋白氨基酸编码序列第78和81位插入新冠病毒刺突蛋白受体结合域(RBD),并通过柔性linker(G4S)3进行连接,序列优化后将融合基因克隆到原核表达载体pET-28a(+),转化表达菌Rosetta,在自诱导培养基中诱导表达,菌体破碎后经蔗糖密度梯度离心,透析浓缩的方法纯化病毒样颗粒。SDS-PAGE、Western blot、透射电子显微镜检测和鉴定VLPs。将制备的VLPs与佐剂等比例混合经皮下免疫BALB/c小鼠,ELISA检测小鼠血清中特异性抗体,分析该HBc-RBD VLPs的免疫原性。结果:在自诱导培养基中,大肠埃希菌可表达部分可溶的VLPs,经蔗糖密度梯度离心纯化后在透射电子显微镜下可以观察到病毒样颗粒的存在。动物实验表明HBc-RBD VLPs刺激小鼠产生了特异性抗体。结论:在原核表达系统中成功表达了展示RBD抗原的VLPs,并通过小鼠实验初步验证了免疫原性,为新冠病毒疫苗的研发提供了新方向。
自新型冠状病毒肺炎在2019年年末暴发以来,如何高效防控疫情一直是紧急的全球公共安全事件。疫苗是有效阻止病毒感染人体、保护高危人群免于疾病快速进展以及遏制疫情进一步扩大的手段之一,其中亚单位疫苗的主要成分为特定的病毒抗原蛋白或多肽,通过加入疫苗佐剂提高抗原的免疫原性。由于机体仅针对重组蛋白表面的特定抗原表位进行识别并产生抗体,因此亚单位疫苗具有较高的保护能力和安全性。通过对目前已上市及处于临床阶段的各类新型冠状病毒亚单位疫苗进行梳理,介绍了各类亚单位疫苗的抗原设计策略和佐剂选择、整体保护能力及研究进展,并对亚单位疫苗的应用及技术优势进行分析,期望能为亚单位疫苗研发及全球疫情防控提供参考。
人类遗传资源是指含有人体基因组、基因等遗传物质的器官、组织、细胞等遗传材料及其产生的数据等资料。我国人类遗传资源极其丰富,合理利用人类遗传资源对推动我国生命科学、生物医药和临床研究具有重要意义。为有效保护、管理和利用我国人类遗传资源,管理部门严格依法依规开展人类遗传资源行政审批。通过梳理2021年我国人类遗传资源采集活动行政许可情况,结合工作实际,对存在问题进行分析,并提出对策建议。
随着全球资源的日益枯竭,为了应对环境、气候、资源问题以及粮食安全危机,各个国家纷纷探寻能够实现人类社会可持续发展的经济模式——生物经济。我国近日发布了《“十四五”生物经济发展规划》,首次将生物经济上升至国家战略发展高度。生物经济以生命科学和生物技术发展为核心,形成包括生物医药、生物农业、生物制造以及生物能源等新兴产业,是支撑未来可持续发展潜力较大的经济发展模式。概述了全球生物经济的演进规律、各个国家生物经济的发展概况以及我国生物经济的产业发展情况,并在百年未有之大变局叠加新冠疫情的复杂形势下,提出了关于我国未来生物经济发展的相关对策建议。
生物经济的概念自提出以来,美国、欧盟、英国、日本等都积极开展路线图规划和实施相关项目部署,以培育国内新的经济增长点,掌握未来国际竞争的主动权。近年来,生物科技领域创新与产业飞速发展,生物经济有望在国民经济中发挥更加凸显的作用和贡献,主导引领经济形态的新一次轮换。为了更好的掌握全球生物经济的发展现状和规模,对美国、欧盟和日本等几个具有代表性的国家/地区的生物经济测算方式开展了比较分析。在此基础上结合生物经济的定义,提出我国生物经济测算框架并得到初步测算结果,为我国生物经济发展决策提供科学的数据支撑。最后,对我国生物经济未来发展规模做出展望,同时也对我国生物经济测算框架的下一步改进进行了讨论。
2019年是南非转基因作物商业化种植的第22年,3种主要转基因作物:棉花、玉米和大豆共种植了268万公顷,在全球所有转基因作物生产国中排名第八位,在非洲大陆排名第一位。这样一个具有超高转基因作物应用率的国家,有关其转基因商业化进程及现状鲜有系统介绍。综合1996~2019年的国际农业生物技术应用服务组织(International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications,ISAAA)的报告及其他数据资料,对南非转基因作物批准和种植情况、自主研发情况、安全管理制度、进出口情况及公众接受度做了概述,并以此为基础对我国转基因产业提出建议。
