目的: 长链非编码RNA(long non-coding ribose nucleic acid,LncRNA)是一类长度超过200 nt,但不具备蛋白质编码能力的RNA分子。越来越多的研究表明,LncRNA在胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)的谱系定向分化过程中具有重要功能。然而,LncRNA的上游调控机制仍不明确。方法: 通过RNA-seq(RNA sequencing)和ChIP-seq(chromatin immunoprecipitation sequencing)技术,系统鉴定ESCs中受Hippo-YAP(hippo-yes-associated protein)信号通路调控的LncRNA;通过ROSE软件进一步鉴定YAP通过超级增强子(super-enhancers,SEs)调控的LncRNA,并利用RT-qPCR(reverse transcription quantitative polymerase chain reaction)验证小鼠ESCs中受Hippo-YAP调控的LncRNA。结果: 通过ChIP-seq数据鉴定得到918个受Hippo-YAP调控的LncRNA,Mst1/Mst2(mammalian sterile 20-like kinase 1/mammalian sterile 20-like kinase 2)的缺失会显著影响LncRNA的表达,同时伴随其基因组位点上的组蛋白修饰重塑;进一步研究表明,Lncenc1等LncRNA受到SEs介导的Hippo-YAP信号通路的调控;实验证实,Mst1/Mst2敲除诱导的YAP过度激活可显著上调Lncenc1等LncRNA的表达,而在Mst1/Mst2敲除的ESCs中敲低YAP则能够消除SEs,从而逆转其异常上调。结论: 初步揭示了Hippo-YAP信号通路通过SEs调控一组干细胞相关的LncRNA的分子机制,为理解ESCs多能性维持和分化调控提供了新的视角。
目的: 筛选与Neuritin相互作用的蛋白并鉴定,探讨Neuritin促进神经突起生长的可能分子机制。方法: 利用酵母双杂交技术筛选与Neuritin相互作用的蛋白;构建重组质粒pcDNA3.1-His-Neuritin和pcDNA3.1-Myc-Syap1,转染至HEK 293细胞,利用免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,CO-IP)明确Neuritin与Syap1(synapse-associated protein 1)的相互作用;过表达和低表达Neuritin,利用Western blot检测Neuritin对Syap1表达水平的影响;利用间接免疫荧光观察Neuritin过表达对Syap1转运以及对SH-SY5Y细胞轴突形态的影响。结果: 对酵母双杂交阳性克隆进行测序和序列比对分析,共获得57条与Neuritin互作的蛋白,与Neuritin功能高度一致的Syap1列为候选蛋白;正向与反向CO-IP结果表明Neuritin和Syap1具有特异性相互作用;过表达和低表达Neuritin后,Western blot结果表明Neuritin是Syap1的负向调控因子;Neuritin过表达可以促进SH-SY5Y细胞中Syap1蛋白向轴突终末转运,并可促进轴突延长。结论: Neuritin与Syap1具有特异性相互作用,是Syap1的负向调控因子,并且过表达Neuritin可以促进Syap1蛋白向轴突终末转运和神经突起延长。
目的: 磷酸钙骨水泥具有良好的生物相容性、自固化能力和可塑性,提高其力学性能和成骨活性,同时调节降解速率等,以增强其治疗效果。方法: 将α-磷酸三钙(α-tricalcium phosphate,α-TCP)、α-半水硫酸钙(α-hemihydrate calcium sulfate,α-CSH)与矿化牛胶原(mineralized collagen,MC)进行复合,并分别用水和纳米丝素纤维溶液(nano-silk fibroin fibers,SFF)作为固化液制备复合骨水泥;对材料的结构和成分进行表征,研究材料的凝固时间、抗压强度、抗溃散性能、降解性能和成骨活性。结果: 随着MC含量逐渐提高,材料的凝固时间缩短;复合5 wt% MC和0.4 wt% SFF为固化液时骨水泥抗压强度达到最大,SFF可实现对骨水泥抗压强度和降解率的调节;MC和 SFF可协同促进MC3T3的细胞增殖和成骨分化。结论: 复合材料提高了单纯磷酸钙骨水泥的成骨活性,有望在骨科临床中有更广泛的应用。
目的: 获得能够特异性水解白头翁皂苷H3侧链鼠李糖基的酶(PSGaseⅠ)并研究其酶学特性,以期为提高白头翁皂苷H3生物利用度及开发其药用价值提供基础。方法: 采用DEAE Sepharose Fast Flow阴离子交换柱,从Absidia sp. P3800r发酵产生的酶液中分离纯化PSGaseⅠ;系统测定该酶的分子质量、最适反应pH及稳定性、最适反应温度及热稳定性、金属离子对酶活力的影响、酶反应动力学参数(Km、Vmax、kcat、kcat/Km),并分析其底物特异性。结果: PSGaseⅠ的分子质量约为53 kDa,最适反应pH为5.0,在pH 4.0~6.0范围内酶活力稳定;最适反应温度为40℃,在20~40℃范围内酶活力稳定;K+、Na+、Mg2+、Ca2+对酶活力无明显影响,而Cu2+、Zn2+、Fe3+则表现出显著抑制作用;酶反应动力学参数显示,Km为1.93 mmol·L-1,Vmax为0.072 9 mmol·L-1·h-1,kcat为0.038 s-1,kcat/Km为19.6 L·mol-1·s-1;底物特异性分析显示,PSGaseⅠ可有效水解pNP-α-L-吡喃鼠李糖苷和白头翁皂苷H3的鼠李糖苷键,对人参皂苷Re的鼠李糖苷键仅有微量水解活性,而对黄酮类物质的鼠李糖苷键无作用。结论: 成功分离纯化了具有特定水解活性的PSGaseⅠ,并明确了其基本酶学性质。该酶的获得为通过生物转化大规模制备高生物利用度的次级皂苷以及系统开展其药用价值与应用开发研究奠定了基础。
N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)修饰是动物mRNA内部最普遍的修饰,能够通过甲基化酶和去甲基化酶进行动态调节。靶向编辑RNA m6A修饰对于研究特定m6A位点的功能,阐明特定m6A存在与表型结果之间的关系以及通过靶向m6A开发分子疗法至关重要。规律成簇的间隔短回文重复序列系统及相关蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated protein,CRISPR-Cas)系统具有高效性、易操作性和良好的靶向精确性,被广泛用于基因编辑,特别是通过利用m6A甲基化酶和去甲基化酶与Cas9/Cas13失活变体融合,已开发了一系列基于CRISPR-Cas系统的RNA m6A编辑工具,并成功应用于哺乳动物细胞、干细胞及植物中,有助于揭示m6A在基因表达、病毒感染和发育调控等方面的功能。总结不同类型m6A编辑工具的系统构建、PAM/PFS(protospacer adjacent motif/protospacer flanking sequence)要求、脱靶效应和编辑窗口,并讨论各类工具的优缺点和应用前景,为m6A编辑工具的进一步发展和应用提供参考。
疫苗佐剂作为增强疫苗免疫原性的重要组成部分,在现代疫苗学中发挥着至关重要的作用。回顾疫苗佐剂的历史演变及作用机制,重点探讨铝基佐剂、乳液型佐剂和核酸佐剂等创新型佐剂的最新进展。铝基佐剂通过颗粒形成抗原吸附、激活炎症级联反应和促进T细胞刺激等方式增强免疫反应,乳液型佐剂通过抗原库效应和局部炎症作用放大免疫原性,而像CpG寡核苷酸这样的核酸佐剂则通过直接激活B细胞和树突状细胞,促进Th1型免疫反应及记忆T细胞的生成。综述这些新型佐剂在应对新兴病原体中的潜在应用,特别是它们在提高疫苗效力和持久性方面的重要意义。此外,还强调了佐剂开发在下一代疫苗设计中的关键作用,为创造更安全、更有效的疫苗佐剂提供理论基础。
口服疫苗(oral vaccine)凭借其激发黏膜免疫反应的效应,成为防御以消化道为主要感染途径的病原体侵袭的重要免疫屏障。随着疫苗接种技术的不断发展,口服疫苗因其便捷性、无痛接种以及能够同时诱导有效的黏膜、体液和细胞免疫的优势,已成为消化道传染病防控研究的热点。然而,由于消化道环境及黏膜免疫机制的复杂性,口服疫苗在胃肠道中容易受到胃酸和消化酶的破坏导致抗原失活,从而降低免疫效果。开发各种递送系统和新型黏膜佐剂以提升口服疫苗的免疫效力,已成为当前疫苗研究的重点。综述黏膜免疫及口服疫苗作用机制、递送载体、黏膜佐剂以及口服疫苗开发所面临的挑战,以期为口服疫苗的研究与开发提供参考。
溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)的一种亚型,属于慢性、复发性肠道炎症性疾病,其病因尚未明确。UC治疗中,口服给药因依从性好、安全性高、操作方便且能直接作用于肠黏膜,成为理想的给药方式。然而,口服给药在体内易受胃肠生理环境的干扰,导致药物的生物利用度不高,治疗效果不佳。大量研究证明天然多糖在人体胃液、小肠液中不降解,结肠中微生物产生的酶可将天然多糖降解为单糖或低聚糖。以天然多糖作为UC给药载体材料不仅具有良好的生物相容性、降解性和生物活性,还可通过范德华力、氢键和静电吸引等非共价键作用黏附于肠黏膜层,能够显著提高药物的靶向递送效率,被认为是目前UC治疗较为理想的药物载体材料。将天然多糖制备成水凝胶、微球、纳米颗粒等形式,不仅可以提高药物的生物利用度,还能实现协同治疗效果。UC治疗用天然多糖载体材料中,海藻酸钠因具有相对较好的溶解性、降解性、pH响应性且靶向性较强,成为最为常用的UC载药用天然多糖载体材料。综述天然多糖海藻酸钠的性质、修饰改性及其在UC治疗中的剂型设计、应用效果、作用机制、目前的挑战及未来发展方向,以期为UC治疗用药物递送系统的开发和应用提供思路。
拉曼光谱技术作为一种非侵入性、高灵敏度的过程分析技术(process analytical technology,PAT),凭借其化学特异性强、无需样品预处理等优势,近年来在生物制药领域展现出显著的应用潜力。系统综述拉曼光谱的技术原理及分类,重点阐述拉曼光谱技术在生物制药全流程中的关键应用,分析该技术的核心优势(如实时性、非破坏性)与局限性(如信号强度和分辨精度问题),进一步提出拉曼光谱技术融合人工智能(artifical intelligence,AI)算法可突破传统分析瓶颈,推动传统生物制药向智能制造发展。未来,拉曼光谱与AI的深度结合,不仅将加速新型PAT传感器的研发,还将为工艺优化与质量控制提供多维数据支持,助力生物制药行业向数字化、智能化方向转型升级。
基于胞外电子传递(extracellular electron transfer,EET)的微生物电化学(microbial electrochemistry,MEC)技术作为一种结合了分子生物学、微生物学和电化学的新兴技术,近年来在微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)、微生物电合成(microbial electrosynthesis,MES)等应用领域展现出良好的发展前景。EET作为化学基础,对MFC的反应速率和库伦效率具有重要影响。强化EET是进一步提升微生物电化学反应速率的基本手段,其策略主要包括合成生物学改造和材料学改造。从直接电子传递(direct electron transfer,DET)和间接电子传递(mediated electron transfer,MET)两方面系统性地总结提升EET的策略,旨在为利用合成生物学手段改造细胞以提升胞外电子传递速率,扩大MFC技术的应用范围提供参考。
可视化检测技术具有直观性和便捷性的优势,但在灵敏度和痕量分析方面存在局限性。滚环扩增技术(rolling circle amplification,RCA)作为一种新兴的核酸等温扩增技术,具有高灵敏、高特异性等优点,在体外诊断及食品安全检测等领域极具应用前景。将可视化检测与RCA技术相结合,可极大提高检测灵敏度,具有即时检测(point-of-care testing,POCT)的潜力。综述RCA技术的原理、类型、信号放大机制以及基于RCA的各类可视化生物传感器(包括荧光、比色等生物传感器),旨在为RCA技术在快速可视化检测领域中的开发与应用提供新的思路。
以人工智能为代表的新一代信息技术辅助新药研发,显著提升了新药研发效率和成功率,大幅降低了研发成本,初步证实了人工智能在辅助新药研发中的实用性和巨大潜力。我国高度重视生物技术与信息技术的融合发展,在政策专项支持下,我国人工智能辅助新药研发得以迅速发展,但该领域短板仍旧明显,包括缺欠良好的科技竞争与科研生态、缺乏高质量数据、缺欠研发大模型的政策引导与支持体系、缺少复合型人才、缺失关键共性平台等。我国既有良好的生物医药产业基础,又有蓬勃发展的人工智能技术,宜借势抢占先机,从优化科技竞争与科研生态、提升数据资源整合共享能力、支持生物基础大模型发展、加强高端复合型人才的培养、完善关键共性技术平台建设、打造人工智能制药产业良好生态等方面着手,提前谋划布局人工智能制药产业,推动生物医药产业加快创新转型、提质增效。
