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应用高压冷冻-冷冻替代技术研究Erastin对颗粒细胞超微结构的影响
王珍, 黄克让, 陈蕾, 周敏, 薛元夏
2023, 13 (4): 637-644.
摘要1217)   HTML3)    PDF (1904KB)(65)   

为了探究铁死亡对颗粒细胞超微结构的影响,采用高压冷冻-冷冻替代法(high pressure freezing-freezing substitution,HPF-FS)和常规化学固定法(chemical fixation, CF)对Erastin诱导处理的牛颗粒细胞和猪颗粒细胞超微结构进行研究。结果发现,与对照组相比,经Erastin诱导处理48 h的牛颗粒细胞和猪颗粒细胞的增殖受到显著抑制,ATP含量显著降低,ROS水平显著升高,指示颗粒细胞出现了铁死亡;电镜观察发现两个处理组的细胞均出现空泡化,线粒体变小,嵴断裂甚至消失,且对照组猪颗粒细胞的内质网比处理组的结构更丰富。与CF处理相比,HPF-FS技术对细胞超微结构的保存具有显著优势,胞质均匀、细胞膜界限清晰,线粒体、高尔基复合体、自噬泡、细胞核等结构清晰完整,更加接近于细胞瞬时生理状态。结果表明,利用HPF-FS技术能更加真实、全面地展现细胞的超微结构,为进一步研究颗粒细胞的凋亡调控机制及介导卵泡发育等相关研究提供参考。

基于机器学习的微生物溶解有机碳含量估测
马云鹏, 朱静, 崔兴华
2023, 13 (4): 645-653.
摘要1097)   HTML13)    PDF (1853KB)(123)   

微生物群落会对所处环境的宏观性质产生重要影响,但微生物存在数据高维、复杂、稀疏的特点,为了解微生物与生态环境之间的关系提出了新的挑战。机器学习的发展以及第二代DNA测序技术应用的普及为解决这一问题提供了一种新的方法。利用308个样本共44 d的植物凋落物分解实验的土壤微生物群和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)数据,并以1 709个细菌微生物操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)作为特征构建12种常用的机器学习模型,采用嵌入法、包装法以及嵌入-包装融合法进行特征选择,并选择梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)作为最优模型进行参数优化。模型采用均方根误差、平均绝对误差、线性拟合优度作为评价指标。结果表明,特征筛选后降低了数据维度,提升了模型精度,在仿真实验中,嵌入-包装融合法在应用模型中表现最佳。将嵌入-包装融合法与梯度提升决策树结合构建溶解有机碳预测模型,并通过实验验证了模型的有效性。研究结果为利用细菌微生物数据应用机器学习方法估测溶解有机碳提供了新思路。

烯壳氮化铁纳米磁珠用于捕获肺癌循环肿瘤细胞的初步研究
马文博, 潘逸群, 王群, 马壮, 王明连, 杨怡姝
2023, 13 (4): 628-636.
摘要90)   HTML4)    PDF (2262KB)(132)   

存在于血液中的循环肿瘤细胞(circulating tumor cell,CTC)在癌症的复发与转移中发挥重要作用,因此对循环肿瘤细胞的捕获已成为当前癌症研究的关键问题。抗体依赖性免疫磁珠捕获CTC的方法具有操作简便、快捷等特点,但存在样本量需求大和制备成本昂贵等问题。拟采用一种新型磁珠—等离子体修饰的烯壳氮化铁纳米磁珠(graphene-coated iron nitride magnetic beads, G@FeN-MB)开展捕获肺癌循环肿瘤细胞的初步研究。G@FeN-MB由多层石墨烯包覆,内核为氮化铁,与常用的氧化铁内核相比具有更强的磁响应性。石墨烯作为磁珠包覆壳层,相比市面上磁珠常用的SiO2壳层具有更低的质量、更高的稳定性和更好的生物相容性。将氨基烯壳氮化铁磁珠与羧基烯壳氮化铁磁珠分别通过直接吸附法和碳二亚胺法制备2种链霉亲和素磁珠,并偶联CTC表面标志物上皮细胞黏附分子(epithelial cell adhesion molecule,EpCAM)的抗体制备氨基免疫磁珠(amino immuno magnetic bead, AIMB)与羧基免疫磁珠(carbaxylic immunomagnetic bead, CIMB)。结果显示,2种免疫磁珠均可捕获A549细胞,AIMB的捕获效率略高于CIMB;为了模拟CTC捕获环境,取健康人血与A549细胞混合制备不同浓度的细胞混液,并利用捕获效率更高的AIMB捕获人血A549细胞,计算被捕获的A549及捕获效率,结果显示,AIMB捕获效率从66.25%~81.50%不等。研究结果证明了基于G@FeN-MB制备免疫磁珠方法的可行性,得到的AIMB可以用于肺癌CTC分选,展现出其应用于临床研究的前景。