目的: 探究过表达miR-126-3p修饰的外泌体对顺铂化疗引起的大鼠卵巢早衰(premature ovarian failure,POF)的治疗作用。方法: 将45只SPF级雌性Wistar大鼠随机分为3组(NC组、POF组和EXO组),每组各15只。NC组腹腔注射同体积生理盐水,POF组和EXO组腹腔连续14天注射顺铂(1 mg/kg,溶解于生理盐水中)建立大鼠POF模型。构建过表达miR-126-3p的慢病毒载体转染人脂肪间充质干细胞(MSC),提取过表达miR-126-3p的外泌体备用。成功建立POF模型后,NC组和POF组注射PBS,EXO组尾静脉注射ADSCs-EXO-miR-126-3p。观察各组大鼠在造模后0周、1周、2周、3周和4周体重和血清中激素[抗米勒管激素(AMH)、促卵泡激素(FSH)、雌二醇(E2)]水平的变化,以及病理切片的变化情况。结果: 成功分离了人脂肪间充质干细胞并获得了过表达miR-126-3p的外泌体(P<0.01)。造模完成后,与NC组相比,POF组体重明显降低;卵巢重量显著减少(P<0.01);AMH(P<0.001)和E2(P<0.0001)水平显著降低,FSH显著升高(P<0.001);miR-126-3p表达水平显著降低(P<0.05);HE染色观察显示POF组卵泡数量明显减少;合笼测试结果显示POF组产仔数显著减少(P<0.01)。ADSCs-EXO-miR-126-3p治疗结果显示,EXO组体重逐渐升高,超过POF组,但是仍低于NC组;EXO组AMH和E2先降低后逐渐升高,超过POF组达到NC组激素水平;EXO组FSH先升高后逐渐降低,低于POF组达到NC组激素水平。与POF组相比,EXO组卵巢重量显著升高(P<0.01),与NC组无明显差异;miR-126-3p表达水平显著升高(P<0.001),与NC组无明显差异。HE结果显示EXO组与POF组相比卵泡数量明显增加,趋于正常水平。合笼结果显示,EXO组与POF组相比产仔数显著增加(P<0.000 1),与NC组相比无明显差异。结论: ADSCs-EXO-miR-126-3p可以改善卵巢功能,恢复激素水平,生育能力明显改善,减少不孕症的发生。
目的: 阐明抗菌肽BSN-25的生物学特性,构建其与USP45融合的乳酸菌表达体系并检测融合蛋白的抗菌活性。方法: 首先通过二倍稀释法确定BSN-25对鼠伤寒沙门菌和大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC),体外检测其红细胞溶血率和对IPEC-J2的毒性。其次,利用重叠延伸PCR法扩增usp45+bsn-25序列并与改造后的乳酸表达载体pNZ8148 6×His SPUSP45-11构建重组质粒。基因工程菌NZ9000 pNZ8148 6×His SPUSP45-11∷ usp45+ bsn-25 分泌的融合蛋白USP45+BSN-25通过Western blot鉴定并优化其表达条件。最后,浓缩的USP45+BSN-25体外用肠激酶消化后通过琼脂扩散法和微量二倍稀释法检测其抗菌活性。结果: BSN-25对10株临床多重耐药鼠伤寒沙门菌和大肠杆菌的MIC在3.13~6.25 μg/mL。BSN-25对兔红细胞不表现溶血,对IPEC-J2无毒。乳酸基因工程菌能分泌USP45+BSN-25,且最佳诱导条件是:温度26℃、乳链菌肽(nisin)浓度2.5 ng/mL、时间6 h。USP45+BSN-25肠激酶消化后对鼠伤寒沙门菌CVCC541表现抗菌活性。结论: BSN-25对多重耐药鼠伤寒沙门菌和大肠杆菌表现较强抗菌活性,无溶血和细胞毒性。构建的乳酸工程菌可分泌USP45+BSN-25,体外肠激酶消化后解离的BSN-25表现抗菌活性。
α-氨基酸酯酰基转移酶(Aet)能够高效且高选择性地催化合成丙谷二肽(Ala-Gln),但较低的稳定性限制了其在生物合成中的应用。为解决该问题,对来源于Sphingobacterium siyangensis AJ2458的Aet进行了固定化。经过固定化材料筛选,最终采用纳米花固定游离酶,并优化了包埋时间、配比及最适反应条件,同时对固定化酶的形态、稳定性及可重复利用性进行了表征与评估。研究结果表明,由40 mmol/L PBS溶液(pH 7.4)、200 mmol/L CuSO4溶液和0.55 mg酶量制备的纳米花[Aet @(Cu)3(PO4)2]具有良好的形态结构。固定化酶的最适温度和pH分别为25℃和8.5,相较于游离酶,其稳定性显著提高。固定化酶的比酶活达到4 689.00 U/mg,相较于游离酶的2 794.64 U/mg提高1.68倍;丙谷二肽产量达到71.24 mmol/L,较游离酶的42.44 mmol/L提高67.86%。经10次重复使用后,其酶活仍保持在初始值的75%以上。综上,纳米花固定化不仅显著提升了Aet的稳定性和酶活,还实现了酶的可重复利用及酶与产物的快速分离,展现出良好的应用潜力。
目的: 构建断裂内含肽Npu DnaE表达系统,在原代细胞和小鼠体内外源表达Dicer蛋白。方法: 选择特定位点将Dicer蛋白序列截断为N段和C段,N段与Npu DnaE内含肽的N段(Npu DnaEN)相连接,Npu DnaE内含肽的C段(Npu DnaEC)与蛋白基因序列C段相连接,分别构建相关表达质粒,或利用腺相关病毒(AAV)载体构建表达系统,由Npu DnaE介导的反式剪接生成完整Dicer蛋白(Npu-Dicer)。结果: 293T细胞、小鼠原代成纤维细胞(MLFs)和小鼠体内成功表达Npu-Dicer。筛选得到756截断位点的Npu-Dicer(Npu-Dicer-756),具有较好表达效果。小RNA Northern blot杂交分析和RT-qPCR表明Npu-Dicer具有与全长Dicer一致的功能活性。结论: 验证了断裂内含肽Npu DnaE介导的反式剪接机制在MLFs和C57BL/6小鼠中表达Dicer蛋白的可行性,为后续的生物学功能研究提供了技术支持。
成簇规律间隔短回文重复(clustered regulatory interspaced short palindromic repeat,CRISPR)基因编辑技术以其卓越的精准度和简便的操作性,为基因组编辑领域带来了革命性进展。诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)凭借其无限增殖能力、多向分化潜能以及伦理兼容性,已成为疾病建模、药物筛选和细胞治疗的理想平台。iPSC为人类疾病机制研究和个性化疗法的开发提供了稳定的细胞来源,而CRISPR基因编辑技术对iPSC基因组的精准操控能力则有效克服了传统疾病模型中物种差异和遗传异质性的局限。两者的协同应用极大推动了再生医学与疾病研究的突破性进展。从CRISPR基因编辑系统的技术原理与发展历程,系统综述了CRISPR基因编辑技术与iPSC技术在以下3个方面的应用,即调控细胞分化网络、疾病模型构建及基因工程化细胞治疗,并探讨CRISPR与iPSC技术结合应用可能面临的风险与挑战。
生物3D打印技术通常是指利用计算机辅助来定向精准沉积水凝胶、生物分子、活细胞等生物材料,从而构建具有复杂3D仿生组织的先进技术。近年来,生物3D打印技术在细胞传感器领域得到广泛关注,两者相结合,不仅能有效避免传统细胞修饰电极造成的误差,还可以实现批量化制备3D仿生微组织传感界面,推动传感机制从单一细胞层面向复杂组织层面的跃迁,并实现技术革新。从细胞传感器和生物3D打印的基本概念和工作原理出发,分析细胞传感器的特点与研究价值,以及目前存在的问题;介绍生物3D打印技术的优势、不同分类方法及其适用范围;针对生物3D打印技术在细胞传感器应用研究中涉及的生物墨水制备、细胞支架结构设计和3D细胞培养等关键技术进行重点阐述,展示了生物3D打印技术在细胞传感器方面的最新研究进展;最后,对生物3D打印技术在细胞传感器发展中的挑战与机遇进行展望。
场效应晶体管(FET)生物传感器因其快速响应特性、微型化架构优势及高通量检测潜力,已成为生物标志物检测领域的重要研究方向。纳米材料通过其独特的物化特性以及与微电子学、生物传感技术的多维协同,为FET传感器在医疗诊断与环境监测等领域的性能突破奠定了基础。研究FET生物传感器的基本结构与工作原理,系统综述基于零维(0D)、一维(1D)、二维(2D)及三维(3D)纳米材料FET生物传感器的最新研究进展,阐述其在柔性可穿戴传感、单分子检测及机器学习辅助优化等前沿技术的创新突破,并探讨未来5年的挑战与发展趋势,为构建高精度、多场景兼容的新一代生物传感系统提供参考。
猪白细胞抗原I(swine leukocyte antigen I, SLA-I)类分子在细胞免疫应答中扮演着核心角色,主要通过提呈细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte, CTL)表位诱导杀伤性的细胞免疫应答,杀伤被病毒感染的靶细胞,从而清除体内的病毒。SLA-I类分子的高度多态性结构是其能够提呈多样化抗原肽的关键。其α1和α2结构域共同构成了抗原多肽结合槽,这决定了与之结合的抗原表位的特异性。因此,根据SLA-I类分子抗原提呈机制,特别是SLA-I类分子的结构与表位肽结合特征,可建立基于SLA-I类分子的功能性抗原表位筛选系统。综述了猪SLA-I类分子的结构和功能,以及其相关抗原表位筛选最新研究进展,加深了对SLA-I类分子功能的理解,为建立重要猪源病毒表位疫苗研制平台提供依据。
作为重要的模式生物,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)在抗衰老研究中发挥了关键作用。随着基因编辑技术的不断发展,酵母不仅为衰老机制研究提供了可靠的实验平台,还为抗衰老策略的筛选和验证提供了重要工具。酵母在抗衰老方面的应用已经扩展至药物筛选、功能食品开发等领域,尤其在发现天然抗衰老物质和调节衰老通路的研究中取得了良好成果。综述了酵母作为抗衰老研究模式生物的最新进展,并讨论了其在衰老机制探索、抗衰老应用及未来发展方向上的潜力。
生物胺属于含氮的低分子量有机化合物,广泛分布于发酵类食品及某些天然食品中,具有多种生理调节功能,如影响神经活动和免疫反应。然而,若摄入过量,生物胺可能对健康产生不良影响,如头痛、恶心、过敏反应及心血管疾病等,因此控制其含量是保障食品安全的重要任务。多铜氧化酶(multicopper oxidases,MCOs)能够将生物胺氧化,生成对应的醛类、氨及水,因而在分解生物胺方面展现出巨大的应用潜力,在食品领域中其主要应用于有毒生物胺的降解,提升食品安全性。然而,MCOs在实际应用中仍面临催化效率低、酶稳定性差、降解率不足及菌株产酶量较低等挑战,限制了其在发酵食品工业中的广泛应用。针对上述问题,近年来通过对MCOs进行分子改造和重组表达,改善其催化性能和稳定性,优化表达系统以提高其酶活性和产量,已经取得了一定的进展。通过这些技术手段,能够提高MCOs的催化效率、降解能力及应用稳定性,从而使其在食品工业中得以更好地应用。对生物胺的重点降解酶MCOs的分子改造和重组表达进行了综述,并阐明了其在发酵食品安全控制领域的巨大应用潜力。
梳理了欧盟生物经济战略从碎片化走向成熟的演变历程,分析其与非传统安全的统筹机制与成效。认为欧盟通过欧委会议程主导、成员国协同推进、技术机构深度参与的三维模式,构建了涵盖政策框架、机构协调、资金支持与风险监管的综合性统筹体系。生物经济战略提高了欧盟粮食生产效率、气候治理能力和能源独立性。虽然欧盟仍面临成员国政策协调不足、安全治理松散、保护主义抬头及政治右倾掣肘等挑战,但我国可以积极学习欧盟的经验,通过构建相应的法律框架,加强各方协调等方式推动生物经济的发展和安全目标的统筹。
生物安全作为影响人类社会生活与安全的重要议题,其概念内涵一直处于动态演化过程中,这也为生物安全治理带来了困境。日本作为较早参与全球生物安全治理的国家之一,针对不同的生物安全议题逐渐形成了一种多层次治理体系。在个体层次上注重生物安全规范和危机意识的塑造,强化对生物安全威胁的认知。在社会层次上注重多元行为主体的协同参与,通过“官民协作”应对突发性生物安全危机事件。在国家层次上注重相关政府部门间的协同合作,着力构建以危机管理为核心的“司令塔”式的应对体制,以提升生物安全危机应对能力。生物安全作为我国国家安全的重要组成部分,应坚持在总体国家安全观指导下,从个体、社会、国家三个层次来审视生物安全治理议题,并不断深化生物安全观教育、完善生物安全法规制度建设、健全多元主体协同治理机制,从而提升我国生物安全治理能力,增强我国在全球生物安全治理领域的话语权。
