目的: 通过构建含FGFR3不同位点突变的膀胱癌细胞系与类器官模型,检测上述模型对不同FGFR3酪氨酸激酶抑制剂的敏感性差异。方法: 构建野生型FGFR3、点突变型FGFR3(S249C、R248C、Y373C)和FGFR3-TACC3基因融合的细胞系。随后选取8种酪氨酸激酶抑制剂(TKI)并测试这些细胞的药物敏感性差异。利用蛋白质印迹法检测FGFR3下游通路蛋白质的磷酸化水平,探索不同稳转细胞系出现TKI敏感性差异的机制。构建膀胱癌患者肿瘤组织来源的类器官模型,重复上述实验,从类器官水平检测不同突变型膀胱癌类器官对不同TKI的敏感性差异。结果: 细胞系水平中FGFR3 R248C点突变和FGFR3-TACC3融合基因型细胞相较野生型FGFR3对TKI的敏感性增加5~10倍(P<0.05)。成功构建膀胱癌患者肿瘤组织来源类器官,证实类器官具备原位肿瘤的组织形态与遗传特征,并从类器官水平证实FGFR3 R248C点突变提高细胞对所有药物的敏感性,相比野生型可达1~5倍,此外FGFR3-TACC3融合基因和FGFR3 Y373C点突变明显改变细胞对药物的敏感性。结论: 成功构建含不同FGFR3突变的细胞系和类器官,并进一步证明不同突变型FGFR3对酪氨酸激酶抑制剂存在不同的敏感性,其中FGFR3 R248C点突变的细胞系及类器官均对所有TKI药物有高敏感性。
目的: IL-1受体辅助蛋白(IL-1R3)是炎症调控的潜在新靶点。筛选获得具有人鼠交叉结合活性的抗IL-1R3抗体,为炎症干预机制探究与新药开发奠定基础。方法: 基于对人源和鼠源IL-1R3氨基酸序列与结构的比对,采用交替包被人源和鼠源IL-1R3的策略对噬菌体抗体库进行筛选;将获得的抗体可变区基因克隆到真核表达载体,制备抗体样品;在分子和细胞水平对候选抗体的结合活性与功能活性进行评价;采用重新配对抗体轻链与重链的策略获得新抗体,尝试改善其特性。结果: 筛选获得5个具有人鼠交叉结合活性的抗IL-1R3抗体,其中4个对人源和鼠源IL-1R3的亲和力相当,均在10-7 mol/L水平;2个溶解度较好的抗体在细胞水平上具有阻断活性;重新配对候选抗体的轻链与重链,获得1个溶解度明显提升且结合活性有所改善的新抗体。结论: 优选获得2个具有人鼠交叉结合活性的抗IL-1R3抗体AET1907和4H6L,为后续深入探索奠定了物质基础。
甘蔗(Saccharum hybirds)宿根性直接关系到甘蔗生产成本和种植效益,品种、环境和栽培措施均会影响甘蔗宿根能力,但品种的种性是影响宿根性最关键因素。国内外从分子生物学层面解释甘蔗宿根性差异的文献鲜见报道,从转录水平分析不同宿根年限GR2号和ROC22号基因表达的差异。结果表明:转录组测序共得到100 558 条转录本和25 582 条Unigene。获得53 790 条Unigene的注释结果,分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库进行比对。GO功能注释共分成三大类,51小类,6 年宿根蔗注释到1 029 个差异基因,3 年宿根蔗注释到3 391 个差异基因。主要KEGG代谢通路有8 条,分别涉及植物激素信号转导,淀粉和蔗糖代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,苯丙素生物合成,同源重组,DNA复制,错配修复及植物病原体相互作用。筛选出脱落酸(ABA)相关差异基因6 个,分别为脱落酸不敏感蛋白2基因(ABI2)、bZIP转录因子超家族蛋白、碱性亮氨酸拉链型转录因子基因(ABI5)、aba响应元件结合因子1基因(ABF1)、G-box结合因子基因(GBFs)、aba响应元件结合因子基因(ABF)。以上差异基因将作为后期进行基因表达和功能分析的参考基因,并联合蛋白质组学深入分析影响甘蔗宿根性的分子机制。
为了探究Sec分泌途径对地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis) 碱性蛋白酶产量的影响,对地衣芽孢杆菌 TCCC11470 (BL Δupp Δeps Δpgs)中的分子伴侣阻遏蛋白基因hrcA和基因组中3个Sec途径分泌的胞外蛋白酶基因epr、bpr和vpr进行叠加敲除。通过对比分析基因缺失前后的碱性蛋白酶酶活力发现,敲除菌株 TCCC11470ΔhrcA和TCCC11470ΔhrcAΔeprΔbprΔvpr在 42 h 的碱性蛋白酶酶活力分别达到 18 521.2 U/mL和20 048.5 U/mL,分别高出对照菌株 BLΔuppΔepsΔpgs (14 478.6 U/mL) 27.9%和38.5%。这一结果指出,通过改进Sec分泌通路可以显著提升碱性蛋白酶的催化效能,为构建优化的工业酶生产宿主提供了新思路和研究方向。
目的: 筛选能与癌胚抗原(carcinoembryonic antigen, CEA)高亲和力结合的纳米抗体(nanobodies, Nbs),用于今后开发CEA的快速检测方法。方法: 使用人CEA蛋白免疫双峰驼,以淋巴细胞cDNA为模板,采用巢式PCR扩增重链抗体可变区(VHH)基因,连接到pMECS载体,电转化TG1大肠杆菌,构建VHH cDNA文库。经辅助噬菌体M13K07感染后生成噬菌体展示文库,采用ELISA固相亲和淘洗方法,富集与CEA结合的VHH克隆,通过胞间质可溶性ELISA(PE-ELISA)筛选与CEA高结合的纳米抗体,并在WK6中进行IPTG诱导表达和亲和纯化。ELISA检测纳米抗体与CEA的结合特异性,竞争ELISA筛选配对纳米抗体构建夹心ELISA。结果: 构建获得了库容为2.8×108 cfu的VHH文库,菌液PCR表明VHH插入约为100%,随机挑取第2~3轮淘洗富集的90个克隆进行PE-ELISA检测,结果45个克隆为阳性,序列分析表明,它们编码7个纳米抗体序列。 在WK6中,这些纳米抗体以可溶形式表达,经Ni亲和层析获得了纯度接近90%的重组纳米抗体。间接ELISA显示7株纳米抗体均特异结合CEA, 其中2株纳米抗体3G2和3F4与CEA具有较高亲和力且呈浓度依赖,即使在高浓度(5 μg/mL)下也不与无关蛋白溶菌酶结合,表现出较高特异性。竞争ELISA结果显示,3G2和3F4在结合CEA中没有竞争作用,表明3G2和3F4结合在CEA的不同表位。将3F4作为捕获抗体,3G2作为检测抗体,建立了双纳米抗体夹心ELISA方法(2Nbs-ELISA法),其对溶液中CEA的检测限(limit of detection, LOD)为1.8 ng/mL。结论: 采用获得的两株CEA特异纳米抗体建立了夹心ELISA检测方法,对CEA的检测具有更高敏感性和特异性。
白介素-5(IL-5)是一种同源二聚体细胞因子,是嗜酸性粒细胞(eosinophilic,EOS)增殖、活化和成熟的重要调节因子。抗IL-5单克隆抗体能阻断IL-5与IL-5受体亚单位α(IL-5Rα)结合,已成功用于治疗嗜酸性粒细胞哮喘。目前上市的单克隆抗体药物需要反复注射给药,严重影响了患者的依从性,而且注射给药的全身暴露率高。为获得适合吸入给药的抗体,在羊驼天然库中通过3轮淘选,挑取单克隆通过Phage ELISA初筛,共获得461个阳性克隆,其中50个为序列独特的分子,最终选择30个分子进行重组表达纯化。通过ELISA结合、ELISA阻断、FACS阻断、TF-1增殖抑制等实验对候选抗体进行体外活性检测,成功获得一个具有阻断IL-5和IL-5Rα结合的纳米抗体AIL-A96-Fc。通过与人和猴IL-5的ELISA结合实验表明,该分子具有良好人猴交叉活性,而且在FACS阻断实验和ELISA阻断实验中,AIL-A96-Fc表现出良好的阻断效果。该开发方法不仅提供了一个靶向IL-5的候选纳米抗体AIL-A96-Fc,也为后续开发更多靶向IL-5的候选纳米抗体提供了指导意义。
目的: 酪氨酸羟化酶(TH)是多巴胺合成的限速酶,其对于帕金森病发生有着重要意义。外泌体是由细胞分泌的直径30~200 nm的微囊泡,被认为是可通过血脑屏障的潜在药物载体。拟利用古菌核糖体蛋白L7Ae和Kt环的结合特性,获得高效包载酪氨酸羟化酶mRNA的外泌体(TH-Kt-Exo),以实现mRNA药物穿越血脑屏障的递送。方法: 通过构建带有Kt环的TH mRNA重组质粒,以及外泌体膜蛋白CD63和L7Ae融合表达的重组质粒pCMV-CD63-L7Ae-His,共转染HEK293F细胞,通过超速离心方法收取细胞分泌的外泌体,通过qPCR检测外泌体中TH mRNA的含量并转染受体细胞。结果: 与单一酪氨酸羟化酶质粒转染得到的外泌体TH-Exo相比,利用该方法获得的外泌体TH-Kt-Exo在TH mRNA的装载水平上有显著提高。此外,该外泌体能够将其装载的mRNA转运至受体细胞中。结论: 通过L7Ae和Kt环的特异性结合,可以有效提高目的mRNA在外泌体中的包载。
目的: 有毒动物毒腺分泌大量结构多样和功能丰富的活性多肽,是多肽药物开发的天然宝库。目前仅有一小部分有毒动物活性多肽被研究,因此有必要建立一种更加高效的活性多肽挖掘方法。方法: 以指形龙隙蛛为研究对象,通过对毒腺样本进行转录组测序、数据分析与多肽挑选,多肽重组表达制备,体外活性筛选和动物模型体内活性评价等方法,进行抗凝活性多肽的开发。结果: 筛选到一种凝血因子Xa抑制剂PDBPE-001,多肽分子量为9 889.82 Da,由92个氨基酸残基组成,有4对二硫键。该多肽可通过重组表达的方式高效制备,对凝血因子 Xa的抑制活性呈浓度依赖性,其半抑制浓度约为0.807 μmol/L。在体内血栓模型中,30 mg/kg PDBPE-001能起到良好的抗血栓效果。结论: 首次从指形龙隙蛛中获得了一个新型Factor Xa抑制剂,为新型抗凝血药物开发提供了一个全新的先导多肽分子。
以兴安落叶松成熟合子胚为外植体,开展落叶松离体器官发生的探究。实验选用多种培养基,以6-BA和2,4-D等生长调节剂进行愈伤组织和不定芽诱导,进行了不定芽伸长和生根诱导。结果表明:愈伤组织在1/2 MS+2 mg/L 2,4-D培养基中诱导率最高,愈伤组织诱导率为91.11%;不定芽的诱导培养基为1/2 MS+1 mg/L 6-BA+0.07 mg/L 2,4-D,不定芽诱导率为87.78%;不定芽伸长培养基为MS+0.20 mg/L 6-BA+0.01 mg/L 2,4-D+1 mg/L活性炭,不定芽伸长率达到48.33%;不定根生根培养基为1/2 MS+1 mg/L IBA,不定根诱导率达到36.67%;落叶松的再生苗移植成活率已达到了100%。上述研究成果为落叶松组培器官再生技术和进一步稳定遗传改良工作提供了良好的理论基础和实验依据。
蛋白质的非正常表达往往会直接或间接导致癌症的发生。目前,靶向特定蛋白质的小分子抑制剂在肿瘤治疗领域中得到了广泛使用。然而,小分子抑制剂存在易使机体产生耐药性、靶蛋白范围有限及毒性较高等问题,限制了其临床应用。由此,蛋白质水解靶向嵌合体技术应运而生。蛋白质水解靶向嵌合体(proteolysis-targeting chimaeras, PROTACs)是一种人工合成的小分子化合物,由靶蛋白配体、连接体和E3泛素连接酶配体三部分组成。它可以利用人体自身的泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system, UPS)使目标蛋白质泛素化并降解,在一定程度上解决了过度使用小分子抑制剂而产生耐药性的问题,且具有低毒性的优点。因此,综合我国发病率排名前五的癌症,总结在癌症领域利用已有小分子抑制剂开发的PROTACs的设计及应用,以期予以新药研究人员启发,扩展小分子靶向抑制剂的使用,突破难以成药位点的药物选择。
癌症是导致人类死亡的主要原因之一。尽管现代医学在癌症治疗方面取得了重大进展,但由于癌症的异质性、耐药性和治疗副作用等问题,传统治疗手段仍存在局限性。随着科学技术的不断发展,细菌治疗在肿瘤治疗领域展现出巨大潜力。细菌因其生存特性具有天然的肿瘤靶向能力,并含有大量免疫激活物质,可调节肿瘤微环境并激活免疫系统以达到杀伤肿瘤的目的。部分细菌还能通过多种途径直接杀伤肿瘤细胞并抑制肿瘤血管生成。此外,科学家们在深入探索过程中发现,细菌联合放疗、化疗和免疫治疗等方法逐渐成为细菌治疗的主流策略。并可根据临床需求,将外源性基因导入细菌以发挥特定功能。细菌疗法通过与多种治疗方式联用来克服各自的治疗缺陷,提高肿瘤的治疗效果并降低其毒性副作用。从细菌治疗的基本原理、常用于肿瘤治疗的细菌种类、细菌治疗的优化策略及临床试验和案例等方面进行综述。希望通过充分发挥细菌的治疗潜力,为癌症患者提供更加有效的治疗手段。
细胞代谢重编程对维持细胞稳态、细胞生长与增殖等细胞过程发挥着重要作用,并广泛参与恶性转化等病理过程。随着高通量分子检测技术的发展,人们发现有些代谢酶不仅能通过催化细胞内各种生化反应参与细胞代谢调控,同时还能结合RNA分子。这些代谢酶不具备经典的RNA结合域。已有研究显示它们可能通过一种负反馈机制调控其结合mRNA的运输、稳定性或翻译,从而将基因表达调控与细胞代谢联系起来。除此之外,酶的代谢产物也可能参与RNA与代谢酶相互作用的调控。重点从近年来发现的具备RNA结合能力的代谢酶、代谢酶与RNA的相互作用方式、RNA结合蛋白的鉴定与验证、代谢调控机制以及这些代谢酶与RNA相互作用如何调控复杂的细胞活动和疾病的发生发展过程进行综述。
细胞外囊泡是细胞释放的具有磷脂双层膜结构的天然纳米颗粒,参与体内细胞信号转导、肿瘤发生发展、免疫调节、延缓衰老等多种生理病理过程,在疾病诊断及治疗中表现出巨大潜力。既往研究认为,高纯度细胞外囊泡的制备易受杂质蛋白污染,制约了细胞外囊泡在生物标志物和药物运载系统方面的研究及转化应用。近两年,部分学者将合成纳米颗粒领域的蛋白冠这一概念引入细胞外囊泡领域,认为蛋白冠是细胞外囊泡表面的固有成分,并显著影响细胞外囊泡的生物学功能,为细胞外囊泡研究提供了新思路。概述了当前细胞外囊泡表面蛋白冠的研究现状,围绕该蛋白冠的形成过程、化学组成、生物功能、鉴定方法等展开,以期为细胞外囊泡及其蛋白冠的进一步研究提供参考。
近年我国细胞免疫治疗发展迅速,从零基础直追国际前沿水平。在细胞免疫疗法蓬勃发展的背后,将基因导入靶细胞并使其进行表达的基因递送载体技术的支持不可或缺。如何更加安全高效地进行基因转递也是困扰行业发展的重要瓶颈之一。通过总结目前细胞治疗领域主要应用的载体技术发展现状,并对比已经上市产品的工业化生产流程,以期为后续载体技术的发展提供参考。
铋(bismuth,Bi)作为一种低毒性重金属,已被用于合成各种具有独特结构和物理化学特性的纳米材料。合成的铋基纳米材料具有良好生物相容性、高X射线衰减系数、循环半衰期长、稳定性高、优异的光热转换效率和光催化能力等特点。由于这些特点,铋基纳米材料在组织工程、抗菌和癌症治疗等生物医学方面得到广泛应用。据报道,铋基纳米材料已被制成药物用于疾病治疗。与传统抗菌药物相比,铋基纳米材料在抗菌领域的应用可有效避免细菌耐药性的发生。综述了铋基纳米材料的特性、抗菌机制及其在抗菌领域的研究进展,最后提出了铋基纳米抗菌材料未来的研发方向。
高效生物生产碳氢化合物是解决石油等液体燃料短缺的有效手段之一,而微藻油是生产可持续生物燃料的可靠选择。布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)是一种由单细胞组成的不定形群体绿藻,能够积累大量碳氢化合物,最高含量可达其干重的75%,因而受到广泛关注。近年来随着对葡萄藻生物学特性和生长生理的不断深入研究,提高了其规模化培养及其碳氢化合物工业化生产的可行性。从生物学特性、碳氢化合物合成途径及调控因子、多组学研究和规模化培养技术几方面简单叙述了布朗葡萄藻作为新型产油微藻生产碳氢化合物的潜力,为探索利用布朗葡萄藻大规模工业化生产生物燃料提供参考,从而加速该微藻资源的开发利用。
基因调控工具在蓝藻合成生物学领域的应用尤为重要,可实现基因表达调控、工程株开发以及附加经济产物的生产。小RNA调控工具是基于小RNA的靶向特异性调控原理,并与合成生物学相结合,进行靶基因特异性调控的定量、全局调控工具。它将小RNA与其靶标作为互作反应模块,并以诱导表达开关、支架序列与伴侣蛋白等作为辅助模块。这类工具已被应用于高附加经济产物合成与藻株对燃料与化学品的耐受性修饰。根据小RNA工具的不同调控特性,对近年来小RNA调控工具的种类、调控原理、辅助模块的选择与改造,以及在合成附加经济产物、提高蓝藻耐受性实验中获得的研究进展进行综述,探讨小RNA工具在应用中可能存在的问题及未来发展前景,为设计高效、精确的分子编辑工具提供参考。
靶向蛋白质降解技术是一类利用机体内天然存在的蛋白质清理系统来降低靶蛋白水平的技术,对其基础研究和产业发展现状进行分析,发现近年来靶向蛋白质降解技术发展进入快车道,随着研究的推进可降解靶蛋白和可招募E3泛素连接酶资源不断拓展,降解剂分子的稳定性、功效获得进一步提升,实现可控、精准降解,与此同时,基于技术原型创新,使该技术能够在靶向降解胞内蛋白质基础上,实现胞外和膜结合蛋白质、蛋白质聚集体以及RNA、脂质、细胞器和病原体等非蛋白质物质的靶向降解。靶向蛋白质降解技术也为针对“不可成药”靶点的新药开发提供了新思路,引领制药行业新浪潮,为癌症、自身免疫性疾病等疾病治疗提供新手段。
