CRISPR/Cas9系统能高效便捷的进行基因编辑,在多个领域深受青睐并广泛使用,其传递方法引起国内外大量研究学者的关注。细胞外囊泡(EVs)作为天然的纳米级载体,来源广泛,是一种极具吸引力的CRISPR/Cas9系统传递载体。与常规病毒载体或非病毒载体相比,EVs在安全性、容量、穿透力、靶向性和改造潜力等方面都具有明显优势,有望成为传递CRISPR/Cas9系统的最佳载体。总结了CRISPR/Cas9系统常见的传递策略和加载方式,将EVs与其他载体进行比较,并对EVs传递CRISPR/Cas9系统的优势及国内外研究进展、应用等进行综述,以期为基因编辑递送领域的发展提供帮助。
细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞衍生的具有单层膜结构的纳米囊泡,在细胞和组织间传递生物活性物质,如蛋白质、核酸、代谢分子等。线粒体细胞外囊泡(mitochondrial contents-containing EVs, mitoEVs)是近期发现的EV新亚型,以线粒体组分为主要内容物,如线粒体DNA、线粒体RNA、线粒体相关蛋白质及损伤的线粒体颗粒或活性线粒体。MitoEVs外排有助于维持自身细胞的线粒体稳态、恢复靶细胞的代谢状态及参与免疫微环境调节。MitoEVs携带的生物学信息可能成为疾病诊断的重要靶点,其中的活性线粒体成分在多种疾病治疗中展现出潜在效用。综合而言,对mitoEVs的形成机制、功能及提取鉴定技术进行综述,并对其未来临床应用前景进行展望,可为疾病诊断标志物的开发和治疗提供潜在靶点和思路。
外泌体(exosome)是指从细胞膜上脱落或由细胞分泌的双层膜结构的纳米级囊泡状小体,直径为40~150 nm,它可以包裹DNA、mRNA、microRNA、circRNA、蛋白质等。包括肿瘤细胞在内的几乎所有活细胞都能分泌外泌体,在细胞通信、信号转导、包裹递送、肿瘤治疗和诊断中均起关键作用。外泌体具有独特的生物学特性,优良的肿瘤归巢性和对递送药物靶向性使外泌体成为癌症诊断中极具吸引力标志物和有效的肿瘤治疗工具,因此,对外泌体作为纳米材料更全面的研究,必将加速其在治疗肿瘤的研究进展。总结了外泌体的靶向递送功能,以及外泌体在肿瘤诊断、免疫疗法、肿瘤微环境、药物耐药性等癌症治疗相关问题,期望对基于外泌体在肿瘤治疗中的开发和评估提供思考。
阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性病变,大约占痴呆病例的70%,目前尚未发现治愈方法,仍然以对症治疗为主要治疗方案。星形胶质细胞外囊泡(ADEVs)中含有蛋白质、核酸、脂质等多种成分,是一种细胞间通信的重要方式。ADEVs在生理条件下通过维持神经元活性、促进神经发生和增强突触可塑性等过程改善AD,在病理条件下参与促进神经炎症及抑制神经突生长等过程加剧AD病理。就ADEVs对AD发展的多方面影响进行综述,以期为ADEVs治疗AD的潜在用途提供理论依据。
肝纤维化是肝脏疾病治疗领域的一大难题。间充质干细胞可用于治疗肝纤维化,但因其可能的致癌性、促癌性及移植所需细胞量大等问题受到限制。近年来,间充质干细胞外泌体以更小的体积、更低的免疫原性、无致癌性等优势逐渐成为研究热点。然而,间充质干细胞外泌体在临床应用上也受到限制:首先,目前对不同种类间充质干细胞外泌体的提取与鉴定缺乏更为标准统一的方式;其次,间充质干细胞外泌体治疗肝纤维化的机制尚不清晰;最后,间充质干细胞外泌体治疗存在靶向活化的肝星状细胞(aHSC)能力弱、外泌体产量低、载药能力和递送效率低等问题。鉴于以上原因,对引起常见间充质干细胞外泌体提取效果差异的因素、间充质干细胞外泌体改善肝纤维化的机制及其优化策略进行综述,为间充质干细胞外泌体治疗肝纤维化提供新理解、新思路。
减少乳酸和氨积累一直是动物细胞培养的一个目标,保持培养过程中较低浓度葡萄糖和谷氨酰胺的工艺控制法是最便捷和高效的优化策略。基于在线拉曼检测技术和比例-积分-微分(proportional-integral-derivative, PID)自动反馈控制技术,实现了BHK-21细胞伪狂犬病毒(pseudorabies virus, PRV)疫苗生产过程中低葡萄糖浓度(0.5 g/L左右)和低谷氨酰胺浓度(1.5 mmol/L左右)控制,乳酸和氨积累量分别降低了26.0%和30.3%,病毒接毒时pH维持在6.75以上,并利用在线活细胞检测技术确定了最佳补料时间、最佳接毒时间及最佳收毒时间。经过补料操作后,细胞比生长速率最大值延迟了12 h,且细胞高活性状态维持了更长时间(24~48 h),在保持单细胞产毒能力的同时,有效提高了接毒时的细胞密度,最大病毒滴度达到高糖对照组的10倍及手动流加组的1.4倍。替代传统手动补料操作,成功建立了基于低葡萄糖和谷氨酰胺浓度以及在线拉曼和在线活细胞检测的BHK-21细胞反应器过程分析技术(PAT)控制的PRV疫苗智能生产工艺,为实现生物药物的智能制造奠定了基础。
目的：利用Cre/iDTR系统特异性剔除Kupffer细胞,探究Kupffer细胞在对乙酰氨基酚(APAP)诱导的药物性肝损伤中的作用。方法：腹腔注射1 μg白喉毒素(DT),流式细胞术检测注射后肝脏Kupffer细胞的清除效率。接着将Clec4fCre/iDTR小鼠分为4组,分别是对照组、注射DT组、注射APAP组及注射DT和APAP组,饥饿18 h后腹腔注射300 mg/kg APAP,建立急性药物性肝损伤模型。酶联免疫吸附试验(ELISA)和细胞因子微球检测(CBA )技术检测血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)的释放和炎症因子的分泌;苏木精-伊红(HE)染色和原位末端转移酶标记法(TUNEL)染色检测肝组织的坏死和肝细胞的凋亡;免疫组织化学检测肝脏炎性细胞的浸润;免疫印迹法检测肝组织中信号通路的活化;定量聚合酶链反应(qPCR)检测肝脏中炎症因子的mRNA表达水平。结果：清除Kupffer细胞,降低APAP模型血清中ALT、AST转氨酶的释放,减轻肝组织坏死和肝细胞凋亡。与对照组相比,清除Kupffer细胞抑制血清中TNF-α、IL-6等炎症因子的分泌,减少肝脏F4/80+、Ly6G+细胞的浸润,降低TNF-α、IL-6等炎性因子的mRNA水平以及JNK炎症通路的活化。结论：清除Kupffer细胞可显著缓解APAP诱导的药物性肝损伤,明确了Kupffer细胞在APAP致肝损伤中的重要作用。
免疫细胞功能受共抑制受体和共刺激受体的调控。免疫检查点抑制剂在肿瘤治疗中被广泛应用,但其疗效受到免疫抑制性肿瘤微环境的影响。靶向共刺激受体的激动性抗体或其对应的配体等免疫激动性药物能增强免疫系统的抗肿瘤反应,成为新一代肿瘤治疗策略。介绍近年不同类型免疫激动性药物,并综述基于抗体靶向的免疫激动性药物在肿瘤免疫治疗领域中的研究进展,以期为下一代免疫激动性药物的研发提供新思路。
信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)疫苗作为一种革命性生物制品,在传染病预防和治疗领域展现出巨大潜力。与新型DNA疫苗相比,mRNA疫苗避免了基因组整合的风险,并且与已被广泛应用的蛋白质疫苗相比,其无细胞的生产方式显著加快了研发速度,提高了生产效率。mRNA疫苗能够编码多种抗原,适应多种病原体变体,同时具备编码抗原和佐剂的双重功能,有效激发强烈的免疫反应。然而,mRNA稳定性、免疫原性和安全性的进一步优化,以及递送系统的效率提升,特别是脂质纳米颗粒(LNPs)的应用,仍是该技术发展的关键挑战。在全球范围内,mRNA疫苗在新冠感染等疾病的成功应用推动了疫苗研发新方向,预示着其在更广泛疾病预防和治疗中的潜在作用。综述了mRNA疫苗的序列优化策略、递送系统的最新进展以及其在传染病中的应用,旨在为未来研究和应用提供全面的参考。
快速准确的分子诊断在食品安全、疾病诊断、环境监测等生命科学领域发挥重要作用。成簇规则间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及相关蛋白(CRISPR-associated protein,Cas)组成的CRISPR/Cas系统因具有高灵敏度、高特异性、便捷性及快速等优势,已成为精确检测核酸靶标的重要分子诊断工具。基于CRISPR/Cas系统的检测通过预扩增步骤提高靶标浓度,但也随之带来气溶胶污染、操作复杂和检测周期长等问题。因此需要积极开发更多免扩增策略,在最大限度保证灵敏度的同时,一步式实现对靶标的检测。综述了免扩增CRISPR系统的重要性,重点阐述了反应影响因素及相关策略对体系的优化作用,以及数字芯片法、表面增强拉曼光谱法和电化学金属电极法对信号放大效果的前沿进展,并对CRISPR/Cas系统的即时检测应用进行展望,以期为免扩增CRISPR/Cas检测系统的发展提供理论指导。
虾青素是一种深红色酮类胡萝卜素,自然界中主要由藻类、细菌和浮游植物产生。作为天然色素和抗氧化物质在日化用品、医药行业、食品保健业、水产畜牧业有广泛应用。相较于天然提取和化学合成,利用异源微生物合成虾青素是一种绿色环保、经济高效的方法。概述虾青素生物合成路径,对微生物合成虾青素的研究现状和酵母合成虾青素的工程化策略进行总结,并对未来发展方向进行了展望。
丙谷二肽(L-alanyl-L-glutamine,Ala-Gln)是一种重要的二肽,其在体内可分解为L-谷氨酰胺(L-Gln),该氨基酸具有不可替代的生理生化作用。传统化学法合成Ala-Gln存在污染高、转化率低、纯度低等缺点,并伴随有毒副产物产生,这限制了其规模化应用。随着生物学的快速发展,研究者们解析了Ala-Gln的合成方式,并对菌株进行了定向改造,为绿色高效生产Ala-Gln开启了新纪元。主要对Ala-Gln的应用、传统化学法和生物法合成Ala-Gln的研究进展进行综述,旨在探索如何利用合成生物学、基因组学等学科技术改造Ala-Gln的代谢途径,高效生产Ala-Gln,为Ala-Gln产业化提供理论基础。
