21世纪初兴起的合成生物技术被誉为影响世界未来的颠覆性技术之一，其在农业中应用将为世界性农业生产难题提供革命性解决方案，培育农业碳经济和氨经济等生物经济新形态，引领细胞农业、低碳农业和智能农业等新动能和新业态革命。简要总结了国际合成生物技术的发展现状与趋势，深入探讨了我国农业合成生物技术创新的发展战略与总体目标。
Pirins（简称PRNs、PIRs）是含有Cupin结构域的基因家族，属于功能各异的Cupin超家族成员之一。PRN蛋白的N端结构域含有金属离子结合位点，在原核和真核生物中高度保守。人hPRN可作为转录因子辅因子和氧化还原感受器参与癌症发生过程，是癌症治疗的潜在靶点。植物PRNs基因家族一般含有多个成员，其生物学功能尚未得到深入研究。概述了PRNs蛋白的基本结构及其生化特征，并综述了PRNs在人、微生物和植物中的生物学功能，以期为进一步解析水稻等作物中PRNs的功能提供一定线索，并为基因编辑等生物育种技术改良作物提供新的靶点。
自2007年发现吸氢可有效保护脑缺血再灌注损伤以来，氢气的生物学作用被陆续发现。富氢水或富氢生理盐水作为主要的氢气干预方式已广泛应用于基础医学和临床研究中，并且已被证实对多种疾病有很好的预防和治疗作用。以往关于富氢水或富氢生理盐水的研究多是针对其医学效应的介绍，通过介绍富氢水或富氢生理盐水干预后体内氢浓度的变化情况、对正常生理功能的影响、对疾病的保护作用以及对肠道菌群的影响，并对不同动物实验中富氢水或富氢生理盐水的氢气浓度、干预介入时间点、干预时长以及每次干预剂量进行阐述，以期为氢分子基础研究提供一定的理论依据。
氢分子已被证实具有广泛的生物学效应，研究表明，氢气对多种疾病具有显著的治疗作用。近年来，国内外关于氢分子临床应用的报道较多，为疾病治疗提供了新的途径。饮用富氢水或注射富氢生理盐水是常用的氢气摄入方式，因其摄入简单、安全性高得到了临床广泛地关注。主要综述了富氢水在代谢性疾病、神经系统疾病、炎症性疾病、肿瘤、皮肤病及运动疲劳等的临床研究进展，旨在为富氢水和富氢生理盐水的临床应用及作用机制研究提供理论参考。
随着核酸纳米技术的飞速发展，核酸自组装纳米载体已成为药物递送领域的研究热点。针对核酸自组装纳米载体在药物递送中的应用进展进行了系统综述，讨论了不同的核酸自组装策略，阐述了多种靶向递送和药物控制释放方法，同时，总结了核酸自组装纳米递送载体在蛋白质药物、核酸药物、小分子药物和纳米药物递送中的应用，并针对该领域的挑战和未来发展趋势进行了总结和展望，以期为药物递送领域和新型药物系统研究提供参考。
早期抗体药物是鼠源单克隆抗体，存在免疫原性强、半衰期短等问题。历经数十年的发展，抗体药物从最初的鼠源单抗，逐步发展为人鼠嵌合抗体、人源化抗体及全人源化抗体。通过片段重组、位点修饰、药物偶联等方法，科研人员研发了包括抗体融合蛋白、抗体偶联药物、双特异性抗体、小分子抗体片段等形式多样的抗体药物。抗体药物在恶性肿瘤、自身免疫病、感染性疾病的治疗上发挥重要作用。通过对抗体药物人源化历程，不同类型的抗体结构和特点，以及抗体药物在新型冠状病毒肺炎治疗中的应用进行综述，并对抗体药物的发展前景进行展望，以期为我国抗体药物的研发提供参考。
音猬因子（sonic hedgehog，SHH）是一种分泌蛋白质，可在发育过程中控制神经祖细胞、神经元和神经胶质细胞的形成。研究发现，海马是学习和记忆中至关重要的大脑区域，SHH在海马神经元回路的形成和可塑性中发挥重要作用，可介导海马神经的发生和突触的可塑性调节。海马神经元树突中SHH受体的激活是跨神经元信号通路的组成部分，该信号通路可加速轴突的生长并增强谷氨酸从突触前末端的释放。SHH信号通路转导受损可导致中枢神经系统损伤和相关疾病（如自闭症、抑郁症和神经退行性疾病等）发生。因此，控制SHH信号通路转导，如使用SHH通路抑制剂或激动剂可能有助于相关疾病的治疗。综述了SHH信号通路的海马神经可塑性及其在中枢神经系统发育和相关疾病中的影响，以期为阐明SHH信号转导受损导致的海马神经受损和中枢神经系统相关疾病的机制奠定一定的理论依据。
骨关节炎（osteoarthritis，OA）是一种以进行性关节软骨的退化、骨赘形成及软骨下骨硬化为病理特征的疾病。近年来研究发现，关节滑膜的炎症也是骨关节炎发病的重要病理机制。骨关节炎患者体内血清及滑液中包含大量滑膜细胞和软骨细胞的代谢产物，如胶原蛋白降解产物、C反应蛋白降解产物、透明质酸、细胞因子和糖蛋白等，这些滑膜或软骨细胞的代谢产物与骨关节炎密切相关，它们在骨关节炎滑膜病变的发生和发展过程中发挥重要作用，能够一定程度反映骨关节炎患者体内关节滑膜的炎症程度及骨关节炎的进展程度。早期骨关节炎的滑膜病变在医学影像学检查中难以被识别和诊断，因此，寻找与骨关节炎滑膜病变相关的特异性生物学标志物有助于骨关节炎滑膜炎的早期诊断及进展评估。综述了以上各种滑膜或软骨细胞代谢产物与骨关节炎骨膜病变相关关系的研究进展，以期为未来开发相应的生化检测手段和药物提供理论依据。
光是影响植物分枝的重要外在环境因素，但光信号因子HY5（ELONGATED HYPOCOTYL5）是否调控植物分枝目前尚不清楚。创制了HY5转基因超表达植株，并获得商业化T-DNA插入突变体纯合植株。通过比较野生型（WT）、超表达植株（HY5-OE）、突变体（hy5-215）的分枝数目发现，与野生型相比，超表达植株分枝数目显著增加，而突变体分枝数目则显著减少。进一步比较这些遗传材料的拟南芥植株分枝的负调控关键因子BRC1（BRANCHED1）转录本水平差异，发现与野生型相比，超表达植株中BRC1转录本显著下调、突变体中显著上调。研究结果表明，HY5通过抑制拟南芥分枝关键负调控因子BRC1的转录水平，进而促进拟南芥的分枝。研究结果为阐明HY5调控分枝的生物学功能提供了一定的理论依据。
铁是细胞生理代谢的重要金属元素，是多种氧化还原酶类、过氧化物酶类的重要组成部分。革兰氏阴性菌中，胞内铁转运、储存和利用主要由铁吸收调节蛋白Fur（ferric uptake regulator）调控。水稻根际联合固氮菌——施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）A1501基因组中含有一个fur同源基因，但其具体功能尚不清楚。比较了A1501中fur基因及其编码蛋白的序列特征，并通过实时荧光定量PCR（real-time quantitative，qRT-PCR）和Western blotting杂交方法测定了fur基因和Fur蛋白的表达特性，结果发现fur基因表达水平与环境中铁浓度呈负相关，在铁限制条件下高表达，铁过量条件下表达受抑制。构建了fur基因突变株和功能回补株，表型测定发现fur突变影响了A1501的碳源代谢谱，并导致A1501对过氧化氢胁迫敏感。胞内铁含量测定表明，fur突变株内的铁含量为野生型的1.3倍，进一步qRT-PCR测定表明fur突变影响了铁离子转运系统及过氧化物酶编码基因的表达。研究结果为解析根际微生物胞内铁平衡调节及根际环境适应机制奠定了理论基础。
为构建弧菌铁蛋白受体pvuA重组质粒，提高其在大肠杆菌BL21中的表达产量，优化表达条件，并为其免疫原性研究奠定基础，从副溶血弧菌基因组DNA扩增了弧菌铁蛋白受体pvuA基因，构建了重组质粒pET-28a(+)-ferric vibrioferrin receptor，转入大肠杆菌BL21并经异丙基硫代半乳糖苷（isopropyl β-D-thiogalactoside，IPTG）诱导表达蛋白。在单因素试验的基础上，以菌体初始浓度、诱导时间、诱导温度、诱导剂浓度为自变量，菌体蛋白浓度为响应值，根据响应面法的Box-Benhnken中心设计原理，研究自变量及其交互作用对弧菌铁蛋白产量的影响，利用Design-Expert和响应面分析相结合的方法对诱导条件进行优化。IPTG诱导获得的重组蛋白以包涵体的形式存在，优化后最终确定重组弧菌铁蛋白受体pvuA最佳表达条件为菌体初始浓度OD600=0.6，诱导时间10 h，诱导温度37 ℃，IPTG浓度为1.0 mmol·L-1，此时包涵体沉淀中蛋白含量最高，为11.00 mg·mL-1。构建了弧菌铁蛋白受体pvuA的大肠杆菌重组表达质粒，通过优化表达条件提高了纯化蛋白产率，为研究弧菌铁蛋白受体蛋白的多克隆抗体的制备和应用奠定了基础。
C反应蛋白（C-reaction protein，CRP）是反映机体炎症的有效标志物，早期检测是判断炎症相关疾病的关键，因此，研制CRP新型检测制剂具有重要意义。利用噬菌体表面展示技术对CRP特异性亲和配体进行了筛选，采用固相肽合成技术对目标配体进行了合成，并经生物标记、高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）分析及质谱（mass spectrometry，MS）鉴定，成功制得检测CRP的荧光探针。经3轮筛选、ELISA检测、重组噬菌体测序及序列比对后得到1个目标配体肽：S-P-H-N-R-S-N-L-V-Q-E-L；经肽合成及生物标记获得1种CRP荧光探针：FITC-（Acp）-S-P-H-N-R-S-N-L-V-Q-E-L。研究结果为CRP的有效检测提供了一种新型制剂。
为了分析丙酮酸激酶M2型（pyruvate kinase M2，PKM2）在不同肿瘤中的表达情况及其与肿瘤患者临床预后的关系，并探索PKM2对肿瘤细胞增殖和迁移的影响及其作用机制，用TCGA数据库和免疫印迹分析了33种肿瘤中PKM2的表达情况，探索了PKM2与不同肿瘤患者预后的关系。在肺癌细胞系中过表达PKM2，利用CCK8和Transwell方法分析PKM2对肺癌细胞增殖和迁移能力的影响。利用免疫印迹检测不同肿瘤细胞中过表达和敲低PKM2对热休克蛋白90α（Hsp90α）分泌的影响以及上皮-间质转化（epithelial-mesenchgmal transition，EMT）相关蛋白的变化。TCGA数据分析显示，PKM2在包括乳腺癌、肺癌等15种肿瘤中高表达，且9种肿瘤中PKM2的高表达与肿瘤的预后具有显著相关性。在肺癌细胞中过表达PKM2后，肺癌细胞的增殖和迁移能力显著增强。过表达PKM2能够显著增加乳腺癌和肺癌中Hsp90α的分泌。敲低PKM2能够抑制N-钙黏蛋白（N-cadhesion）和波形蛋白（Vimentin）的表达，促进E-钙黏蛋白（E-cadhesion）的表达。研究结果表明，PKM2在多种肿瘤中高表达且与肿瘤预后显著相关，能够通过影响Hsp90α的分泌以及上皮-间质转化相关蛋白的表达从而促进肿瘤的进展。PKM2有望成为潜在的广谱肿瘤标志物和治疗靶点。
探讨长链非编码RNA LINC00885对人食管癌细胞EC109增殖、迁移与侵袭的影响。构建LINC00885基因过表达质粒（pcDNA3.1-LINC00885）和shRNA敲低质粒（pLKO.1-LINC00885）。分别采用集落形成实验检测EC109细胞增殖能力；划痕实验检测EC109细胞横向迁移能力；Transwell实验检测EC109细胞纵向迁移能力及侵袭能力；流式实验检测LINC00885对于细胞周期的调控；实时定量PCR方法检测LINC00885 mRNA转录水平；Western blot检测BMP7及上皮间充质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）通路相关蛋白（VIMENTIN、β-catenim和ZO-1）表达水平。在过表达LINC00885的EC109细胞中，细胞的增殖能力、迁移能力及侵袭能力均显著增强，BMP7蛋白表达升高；而在敲低表达LINC00885的EC109细胞中，细胞的增殖能力、迁移能力与侵袭能力均显著降低，BMP7蛋白表达也随之降低。另外，在过表达LINC00885的EC109细胞中，EMT通路蛋白VIMENTIN、β-catenim表达水平显著升高，而ZO-1表达水平显著降低。通过探究LINC00885对食管癌细胞增殖、迁移能力的影响，旨在验证LINC00885在食管癌中的功能，以期为临床治疗食管癌奠定理论基础。
为探讨长链非编码RNA锌指核转录因子反义链1（zinc finger nuclear transcription factor antisense RNA 1，ZFAS1）在结直肠癌中的表达及生物学功能，通过实时荧光定量PCR检测ZFAS1在结直肠癌中的表达水平，并分析其表达水平与患者临床病理特征之间的关系。利用细胞功能学试验检测ZFAS1对结肠癌细胞生长及迁移能力的影响，敲低ZFAS1，检测其潜在靶基因锌指核转录因子1（zinc finger nuclear transcription factor X-box binding 1-type containing 1，ZNFX1）在结肠癌细胞系中的表达量，并通过细胞功能学试验检测ZNFX1对结肠癌细胞生长及迁移能力的影响。结果显示，ZFAS1在结直肠癌细胞中高表达，敲低ZFAS1可以抑制结肠癌细胞的生长及迁移；敲低ZFAS1后，ZNFX1的表达上调；ZNFX1在结肠癌细胞系中低表达，过表达ZNFX1可以抑制结肠癌细胞的生长及迁移能力。研究结果为阐明ZFAS1在结直肠癌中的作用机制奠定了一定的理论基础。
为研究天然色素花色苷（anthocyanins，ACNs）对铅中毒引起的脏器损伤的保护作用，构建了铅暴露大鼠模型，灌服不同剂量的ACNs溶液和强力排铅药二巯基丁二酸（dithioglysuccinic acid, DMSA），连续3周，于末次给药24 h后考察脏器中的铅含量、组织病理学、血液及脏器生化指标；并采用综合生物标志物响应（integrated biomarker responses, IBR）评估ACNs对铅致发育期大鼠肝脏和肾脏氧化损伤的修复能力。实验结果表明，铅大量存在于大鼠的肝脏和肾脏组织中，造成脏器病理学结构及氧化损伤；而ACNs可促进铅排出机体，改善组织病理学结构，使血清中转氨酶、肌酐等生化指标水平明显好转，并升高肝和肾抗氧化酶的活性，减少还原性物质的含量，改善铅诱导组织的氧化损伤；IBR分析结果显示，ACNs可使铅损伤的脏器得到明显的修复。结果表明，ACNs营养干预可有效拮抗铅致机体的氧化损伤，从而有效修复铅损伤的肝肾组织。
为了探究人参皂苷Rg1对阿尔茨海默症（Alzheimer's disease, AD）大鼠模型脑源性神经营养因子/酪氨酸激酶受体B（BDNF-TrkB）信号通路的影响，选取75只SD大鼠随机分为空白对照组、模型组、低剂量Rg1组、中剂量Rg1组及高剂量Rg1组，每组15只。取各组大鼠脑组织制备脑片，除空白对照组外，其他组加入Aβ1-42试剂制备AD模型，低剂量Rg1组、中剂量Rg1组和高剂量Rg1组分别使用60、120、240 μmol·L-1 Rg1处理。采用HE染色观察脑组织病理损伤，TUNEL染色检测脑组织细胞凋亡，比色法测定脑片中乙酰胆碱（acetylcholine，Ach）、5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）水平和乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase，TChE）活力，蛋白质印迹法检测各组脑片中切割后半胱氨酸蛋白酶-3（Cleaved Caspase-3）、B淋巴细胞瘤-2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）、Bcl-2相关蛋白X（Bcl-2 associated X protein，Bax）及BDNF-TrkB信号通路相关蛋白表达情况。与空白对照组相比，模型组脑组织细胞凋亡数、Cleaved Caspase-3、Bax/Bcl-2及TChE水平显著增加，5-HT、Ach、BDNF及TrkB蛋白表达量显著降低（P<0.05）；与模型组相比，低剂量Rg1组、中剂量Rg1组和高剂量Rg1组脑组织细胞凋亡数、Cleaved Caspase-3、Bax/Bcl-2及TChE水平显著降低，5-HT、Ach、BDNF及TrkB蛋白表达量显著增加（P<0.05），且具有剂量依赖性。人参皂苷Rg1可有效保护阿尔茨海默症模型大鼠脑组织，抑制神经细胞凋亡，其作用机制可能与激活BDNF-TrkB信号通路相关。通过分析人参皂苷Rg1对AD大鼠模型的保护机制，以期为人参皂苷Rg1用于治疗AD奠定理论基础。
为了探讨雌激素（estrogen，E2）对SD大鼠肾脏缺血再灌注（ischemia-reperfusion，I/R）肾小管上皮细胞Cx43蛋白表达的影响，选取32只健康雌性SD大鼠作为实验材料，所有雌性SD大鼠均先实施去卵巢（ovariectomized，OVX）处理，之后32只雌性OVX SD大鼠随机分为OVX组、OVX+假手术组、OVX+I/R组、OVX+I/R+E2组，每组8只。去卵巢2周后，OVX组不进行任何处理，OVX+Sham组进行假手术处理，OVX+I/R组进行缺血再灌注处理，OVX+I/R+E2组在进行缺血再灌注处理前，连续3 d予以雌激素处理。通过比较各组SD大鼠血肌酐水平、尿素氮水平、肾脏HE染色及Paller评分，评价肾脏组织损伤程度，并通过免疫组化和蛋白印迹法分析各组SD大鼠肾小管上皮细胞中Cx43蛋白的表达位置及水平。与OVX组比较，OVX+I/R组血清BUN、SCr水平明显升高（P<0.05）；与OVX+I/R组比较，OVX+I/R+E2组血清BUN、SCr水平明显降低（P<0.05）。HE染色观察发现，与OVX组相比，OVX+I/R组肾小管扩张明显，部分细胞碎裂坏死，Paller评分明显升高（P<0.05）；与OVX+I/R组相比，OVX+I/R+E2组可见肾小管轻度扩张，细胞结构较为完整，Paller评分明显下降（P<0.05）。通过免疫组化发现，OVX+I/R组Cx43蛋白在肾小管上皮细胞中阳性表达高于OVX组及OVX+Sham组（P<0.05），OVX+I/R+E2组Cx43蛋白表达低于OVX+I/R组（P<0.05）。Western blotting结果显示，与OVX组相比，OVX+I/R组Cx43蛋白在肾小管上皮细胞中表达量增加，肾脏损伤后肾小管上皮细胞Cx43表达明显上调（P<0.05）；与OVX+I/R组相比，OVX+I/R+E2组经过雌激素干预后，肾脏功能损伤减轻，肾小管上皮细胞Cx43的蛋白表达量下调（P<0.05）。结果表明雌激素可减轻肾缺血再灌注损伤造成的肾脏损伤，其可能是通过调节肾小管上皮细胞中Cx43的表达实现的。研究结果为临床治疗肾脏缺血再灌注损伤提供了新的思路。
为了探究雷帕霉素对糖尿病肾病大鼠足细胞生物学行为及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路的影响，采用链脲霉素腹腔注射构建糖尿病肾病大鼠模型，将正常大鼠体内取出的足细胞设为对照组，模型大鼠体内取出的足细胞设为糖尿病肾病模型组（DN组），取2 mg·kg-1雷帕霉素干预DN组足细胞，并将其设为雷帕霉素组（RAPA组）。采用3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴盐[3-（4，5-dimethylthiahiazo-z-y1）-2，5-diphenytetrazoliumromide，MTT]法检测足细胞增殖水平，Transwell检测细胞迁移和侵袭能力，流式细胞术检测细胞凋亡水平，Western blot法检测上皮-间充质转化标志物[E-钙黏蛋白（E-cadherin）、N-钙黏蛋白（N-cadherin）、波形纤维蛋白（vimentin）]、mTOR和核糖体S6激酶1（S6K1）蛋白表达水平。结果显示，与对照组相比，DN组细胞增殖水平显著被抑制，细胞迁移、侵袭水平显著升高，细胞凋亡率显著增加，上皮-间充转标志物E-cadherin表达显著下调，N-cadherin和Vimentin表达显著上调，mTOR/S6K1信号通路被显著活化（P<0.05）。与DN组相比，RAPA组细胞增殖水平显著升高，细胞迁移、侵袭水平显著降低，细胞凋亡率显著降低，E-cadherin表达显著上调，N-cadherin和Vimentin表达显著下调，mTOR和S6K1的蛋白表达显著被抑制（P<0.05）。结果表明，雷帕霉素通过抑制mTOR信号通路，促进足细胞体外增殖，抑制细胞迁移、侵袭、凋亡和上皮-间充质转化，发挥对糖尿病肾病大鼠足细胞的保护作用。
为了探讨地塞米松对子代大鼠海马轴突的影响，建立了孕期地塞米松暴露（prenatal dexamethasone exposure, PDE）模型。Wistar大鼠于孕中晚期皮下注射地塞米松（0.2 mg·kg-1·d-1），部分子代于孕20天（GD20）、出生后12周（PW12）处死取海马样本，检测海马糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor, GR）活化指标以及轴突损伤指标。PDE子代胎鼠海马GR活化，GR、糖皮质激素调节激酶1（glucocorticoid-regulated kinase 1, SGK1）和FK506结合蛋白（FK506 binding protein 5, FKBP5）表达显著增加。轴突损伤指标包括生长相关蛋白43（growth associated protein-43,GAP43）、信号素3A（semaphorin 3A, SEMA3A）和集聚蛋白（agrin）表达明显升高。而PDE成年子代大鼠海马GR无明显活化，轴突损伤指标GAP43、SEMA3A和AGRIN表达明显升高。研究结果证实PDE通过活化胎海马GR引起轴突发育损伤，且轴突损伤可延续至出生后。
以线性表位肽P14（a3127-148）作为抗原建立适合免疫治疗的抗肾小球基底膜（anti-glomerular basement membrane，GBM）病大鼠模型。采用大鼠后脚垫三点注射P14（a3127-148）与弗氏佐剂乳化物的方法进行单次免疫，免疫前后每周采集24 h尿样和血样，所有大鼠在免疫后7 w处死。大鼠免疫后，肾炎模型组在各时间点的24 h尿蛋白、尿蛋白肌酐比值（albumin/urine creatinine ratio，ACR）、血肌酐及血尿素氮均明显高于对照组（P<0.05）；循环抗P14（a3127-148）IgG抗体水平明显高于对照组(P<0.001)；PAS染色可见节段性纤维素样坏死，富于细胞型新月体；免疫组化染色可见肾小球有明显的中性粒细胞和巨噬细胞浸润；免疫荧光检测可见IgG沿GBM呈强线性沉积；电镜观察到GBM的断裂和收缩；而对照组均未见改变。HE染色在所有大鼠中均未观察到肺部病变。使用P14（a3127-148）线性肽免疫WKY大鼠成功建立了大鼠抗GBM病模型，有助于开发更为特异的免疫疗法。
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