植物基因的表达决定了植物的表型特征,而基因的表达受启动子的直接调控。启动子作为基因的一个组成部分,控制着基因表达(转录)的起始时间和表达程度。利用基因编辑技术对启动子进行定向编辑之后,会因为基因序列特有的重组排列、顺式表达等因素使得植物中的某个或某些基因的表达模式发生改变,进而影响基因功能。这些改变最终直接或间接地改变了植物的外在表型特征,而一些正向改变会对植物的品质起到优化和改良作用。综合近几年基因编辑技术对启动子的研究,主要从启动子的构成与分类、基因编辑技术和启动子编辑的研究进展这3个方面对启动子的编辑在植物中的应用进行了概述和总结,以期为启动子编辑技术应用于植物改良提供参考。
工业大麻是一种四氢大麻酚含量小于0.3%的大麻,含有多种生物活性成分,包括大麻素类、类黄酮类及萜烯类化合物。研究表明,工业大麻中的大麻素类化合物包括大麻二酚、四氢大麻酚和大麻萜酚等,类黄酮类化合物包括山柰酚和芹菜素等,萜烯类化合物包括单萜和倍半萜等,这些活性物质有多种生理功能。总结了近几年来工业大麻的抗癌、抗炎、抗氧化、镇痛、治疗癫痫及保护肝脏等多种生理功能的研究进展,以期为工业大麻在医药、化妆品等领域的应用提供一定理论依据。
磁珠(magnetic beads,MBs)是具有磁性的微小球形颗粒,在将分析物从复杂基质中分离出来以及固定配体等方面发挥关键作用。为了获得不同的识别及信号输出性能,MBs可以与各种反应基团进行功能化并发挥相应作用。对磁珠的性质、制备方法、功能化改性与搭载适配体的应用等方面进行了全面综述,总结了磁生物传感器所表现出的准确性、及时性、便携性、低成本,及在痕量水平上的信号放大等优势。最后,提出了磁珠潜在的应用挑战和未来方向。
随着《化妆品监督管理条例》及其配套文件的实施,对化妆品原料安全性和功效性都提出了更具体的要求。酵母能够合成多种生物活性物质且安全性高,利用酵母来获取化妆品功效原料已成为化妆品行业的创新突破口。概述了酵母作为细胞工厂生产活性糖类、多肽类、萜类、维生素、多酚类等天然产物方面的研究进展,梳理总结了酵母提取物以及酵母相关生物活性物质的美白、保湿、舒缓、防晒、抗皱等多种化妆品功效,并展望了酵母在化妆品原料领域的开发和应用前景。
双特异性抗体(bispecific antibody,BsAb)是具有两个特异性抗原结合位点的人工抗体,能够在靶细胞的两个功能分子之间或靶细胞与其他细胞类型之间发挥桥接作用,在抗血管生成、清除肿瘤细胞、调节肿瘤微环境和增强抗肿瘤免疫反应等方面具有广阔的应用前景,是生物医药领域重要的研究方向之一。全球已有近200种BsAb药物进入临床试验,其中7款药物已获批上市。我国有60余种BsAb药物,但大多数BsAb药物处于临床Ⅰ期或者Ⅱ期阶段,仅有Cadonilimab已获批上市以及KN046和AK112处于临床Ⅲ期。综述了BsAb药物的前沿进展及其在研发和转化过程中所面临的难点与挑战,并提出了合理可行的解决方案,以期为我国在BsAb药物的研发与布局提供参考。
抗生素的发现和使用是20世纪医学领域最伟大的成就之一。由于抗生素在微生物群-肠道-大脑轴方面研究中具有潜在价值,最近抗生素的使用在神经科学中的地位越来越突出。临床研究和实验数据表明,大部分的抗生素存在神经活性或神经毒性,可导致头痛、焦虑和抑郁、精神错乱、谵妄、精神病、躁狂和癫痫发作等不良反应。孕期暴露于抗生素同样会造成子代精神疾患患病率增加,如注意缺陷与多动障碍以及自闭症谱系障碍等。抗生素通过氧化应激、兴奋/抑制失调等多种机制介导神经毒性的发生。随着新型抗菌药物的出现,了解各种抗生素的潜在神经毒性对于确定抗生素治疗潜在的严重并发症至关重要。回顾了各类抗生素给药后可能出现的神经系统不良事件以及发生机制,以期为临床抗生素用药选择提供参考。
氢气是一种无色无味的惰性气体,随着氢分子医学的发展,研究人员发现氢气对多种疾病都有很好的预防和治疗效果,但有关氢干预治疗性效应的作用机制及其具体靶点尚不明确,这些问题都等待着人们深入探索。研究发现,氢气的抗氧化、抗凋亡、调节代谢等都与线粒体有关,同时线粒体还与氢化酶和氢化酶体具有一定程度的同源性,这些发现为氢分子作用机制的研究奠定了基础。对目前已知的与线粒体相关的氢分子作用机制进行了总结,讨论了氢代谢与线粒体之间的关系,以期为后续研究氢分子生物学效应的作用机制提供参考。
创伤可分为开放性创伤和闭合性创伤,创伤患者人群基数大,给社会和患者带来巨大的经济压力。尽管创伤救治领域不断发展,目前临床上治疗创伤的有效药物仍有待开发。氢气具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等生物学特性,近年来在多种疾病模型中展现出良好的治疗效果,尤其在创伤愈合和缺血再灌注损伤等疾病中崭露头角。从不同的创伤类型角度,重点综述了氢气在创伤治疗中的作用效果及可能机理,旨在为临床创伤救治提供理论基础和思路。
代谢性疾病(metabolic disease,MD)一直以来是健康领域面临的重大挑战,其发生发展与宿主的代谢和免疫存在密切联系。近年来基于肠道菌群的治疗策略层出不穷,特别是利用合成生物学改造的微生物,对于代谢性疾病的预防和治疗展现出良好的应用潜力。通过对微生物基因路线和代谢途径进行合理设计和改造,可以实现目标物质的稳定输出和精准投递,进而治疗疾病。着重综述了合成生物学在代谢性疾病预防和治疗中的研究进展,以期为改善和治疗代谢性疾病提供新的思路和方法。
黏蛋白是一类主要由黏多糖组成的高分子量糖蛋白,其主要分布在人体的各种管腔内表面,对上皮细胞起到保护和润滑作用。多项研究表明,黏蛋白在肿瘤的发生发展中扮演着重要角色,因此,部分黏蛋白被确定为肿瘤标志物,成为很有前景的肿瘤治疗靶点。综述了目前以黏蛋白为靶点的肿瘤治疗方案,包括小分子抑制剂、抗体疗法、疫苗等方面,以期为临床肿瘤诊治方法的发展与优化提供理论参考。
恶性肿瘤一直都是世界公认的危害人类健康的重大公共卫生问题,随着社会老龄化进程的加快及一些其他因素的影响,各种恶性肿瘤的发病率都呈现上升趋势,且大部分肿瘤发现时就已经进入晚期,疾病进展快,预后差。虽然近年来肿瘤治疗的新疗法不断涌现,且疗效显著,但仍存在不良反应严重、部分患者无效等问题。因此,多方面探索、开发抗肿瘤效果强、不良反应小且不容易耐药的新药候选化合物,特别是中草药来源的生物活性分子,具有很好的临床现实意义。苯乙醇苷类(cistanche deprived phenylethanol glycosides, CPhGs)是中药材肉苁蓉(荒漠肉苁蓉,Cistanche deserticola)中含有的一类活性成分,研究表明其具有抗肿瘤、免疫调节、抗氧化等多种生物学功能,展现出良好的应用前景。对肉苁蓉苯乙醇苷类的抗肿瘤作用和机制及目前的科学认识进行了简要总结,以期为肉苁蓉及其苯乙醇苷类萃取物的进一步研究及临床应用提供参考。
细胞程序性坏死是一种新发现的细胞死亡方式,该死亡方式兼具细胞凋亡与细胞坏死特征。近年来研究显示,程序性坏死在帕金森疾病发展过程中发挥重要作用。通过总结细胞程序性坏死的重要因子,如诱导因子(TNF-α和Caspase-8)、轴心蛋白(RIPK1、RIPK3、MLKL)和其他因素(炎症与氧化应激),讨论了程序性坏死发生机制和帕金森病之间的关系,以期为研究帕金森病发病机制与研发相关药物提供参考。
苯丙烷代谢是植物重要的次生代谢途径之一,其代谢产物在植物的生长发育中发挥着重要作用。肉桂酸脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)是苯丙烷代谢途径的关键酶之一,在棉花纤维品质形成中起着十分重要的调节作用。为了更好地了解CAD基因家族在二倍体雷蒙德氏棉(D5)和亚洲棉(A2)、四倍体陆地棉(AD1)和海岛棉(AD2)基因组中的数量和分布情况,通过生物信息学方法,在雷蒙德氏棉、亚洲棉、陆地棉和海岛棉全基因组中分别鉴定出16、16、28和25个CAD基因家族成员,进一步分析了这些CAD家族成员进行基因结构、染色体定位、保守域、进化关系及CAD基因在陆地棉不同器官组织中的表达等。结果表明,4个棉种全基因组分别编码16、16、28和25个CAD基因。亚细胞定位将这些棉花CAD基因的表达产物均定位于细胞质。雷蒙德氏棉有14个CAD成员基因分布在5条染色体上,亚洲棉有13个CAD成员基因分布在5条染色体上,陆地棉28个CAD成员基因、海岛棉25个CAD基因分别分布在10条染色体上;内含子/外显子结构分析表明,CAD基因结构较为复杂,均含有内含子和外显子;功能结构域分析发现,有棉花CAD蛋白具有高度保守的ADH_N和ADH_zinc_N 2个功能域;根据系统发育分析结果,将CAD基因家族分成3个亚类。大部分CAD基因在陆地棉的不同器官中均有表达,部分在棉花纤维中表达量较高。分析结果为进一步研究棉花CAD基因家族各成员的功能奠定了理论基础。
为了探讨紫花苜蓿、黑麦草和玉米这3种植物在不同种植模式下对土壤中重金属的富集效果和受重金属毒害的胁迫效应。通过盆栽土培实验,模拟5个不同浓度复合重金属(Zn、Cd、Cr)的污染条件,在单作、间作和间作添加微生物菌剂3种模式下种植3种植物,待45 d收获后测定植物的株高、根长、鲜重、植物叶绿素、根际土壤和植物体内重金属含量等生理指标。结果表明,苜蓿在3种种植模式下生理指标呈“低浓度促进,高浓度抑制”现象,玉米和黑麦草变化趋势不明显,苜蓿在单作模式下长势优于其他2种模式,玉米和黑麦草则反之。在间作模式中,低浓度重金属条件下土壤pH下降明显。3种植物地上和地下部重金属含量随着土壤重金属浓度的升高而增加,3种植物在间作加菌种植模式下对土壤重金属的富集和转运系数均比其他2种模式高。其中,苜蓿在单作种植模式下对Zn的转运系数为1.25,而在间作加菌模式下高达2.37。黑麦草和玉米在间作加菌种植模式下对Cd的富集系数均大于1。黑麦草在间作加菌种植模式下,对Cr的富集系数高达2.29,转运系数为0.87。3种植物在间作加菌种植模式下,对不同浓度梯度重金属的耐受性明显好于其他种植模式。黑麦草在间作加菌种植模式下的生理指标较其他2种模式效果好,在低浓度的重金属胁迫下显著降低了土壤pH,提高了植物叶绿素含量。玉米在间作模式下对高浓度Cd的富集系数大于1。总之,3种植物在间作加菌模式下对重金属的富集效果最好,建议在尾矿修复中推广应用。
为拓展马铃薯淀粉渣资源化利用途径,探讨马铃薯淀粉渣作为食用菌栽培基质替代原料的可行性。以马铃薯淀粉渣为试验材料,通过袋栽方式,探究不同马铃薯淀粉渣配比(0、4%、8%、12%、16%和20%)的培养料对金针菇菌丝体生长特性和产量的影响。通过测定菌丝体长势、菌丝生长速度、出菇产量和金针菇生物学效率等指标,筛选马铃薯淀粉渣在金针菇栽培基质中的最佳添加比例。结果表明,在普通基础配方中添加不同比例的马铃薯淀粉渣对金针菇的生长及产量均有不同程度的影响。其中,马铃薯淀粉渣最佳加入量为12%。金针菇栽培的最佳配方为马铃薯淀粉渣12%,棉籽壳20%,玉米芯24%,木屑20%,麦麸15%,石膏1%和玉米粉8%,在此栽培基质配方下金针菇菌丝体生长浓密,颜色洁白,菌丝生长速度(0.333 cm·d-1)较其他试验组快,子实体生物学效率(71.61%)和产量(214.8 g·袋-1)最高。结果表明,适量添加马铃薯淀粉渣替代基础培养料中的部分棉籽壳可以促进金针菇的生长。因此,马铃薯淀粉渣作为金针菇栽培基质的替代原料具有可行性。
为研究纤维素酶酶解法提取大花红景天中红景天苷的最佳工艺,在单因素和正交实验数据的基础上,以红景天苷得率为响应值,进行响应面分析设计,考察酶用量、酶解温度、酶解pH对红景天苷得率的影响。结果显示,最佳提取工艺条件为:纤维素酶用量为药材重量的0.36%,酶解温度45 ℃、酶解pH 5.5,提取率为1.39%±0.31%。研究结果表明,该提取方法可减少酶用量,节能环保,有效提高红景天苷的提取率,可应用于大花红景天中红景天苷的提取。研究结果可为大花红景天中红景天苷产品的开发及应用提供科学参考。
探究山药提取物(Dioscorea oppsita extract,DOE)对中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary cells,CHO)生长及抗体表达的影响。通过添加不同浓度的DOE,采用流加培养的方式,分别测定细胞密度、细胞活力、细胞上清中抗体表达量、单抗体含量,检测抗体电荷变体并分析抗体的糖基组成及相对含量和蛋白相对结合活性,以及在细胞生长过程中测定细胞内丙二醛(malondialdehyde,MDA)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的活性。结果表明,5 mg·mL-1 DOE可以明显地促进CHO细胞的生长,提高活细胞密度、细胞活力和SOD活性并降低MDA含量、提高细胞内抗体和单抗含量。添加DOE在一定程度上能够改变抗体某些糖型含量,且随着DOE浓度的增加,糖型G0F和Man5相对含量呈现先降低后缓慢增加的趋势,G1F糖型含量则逐渐升高,G0则变化较小相对较稳定。添加DOE后,抗体中酸性电荷变体、主峰和碱性电荷变体含量均不存在统计学差异(P>0.05),其抗体相对结合活性均保持在参比品的102%~135%之间,DOE不影响抗体的结合活性。综上所述DOE在细胞培养过程中对细胞的生长、抗体的表达方面发挥着重要作用,添加5 mg·mL-1 DOE对细胞生长的促进作用和抗体表达效果最佳,研究结果为中药提取物对CHO细胞的生长及抗体表达方面的研究提供了参考。
测定慢病毒载体p24蛋白含量的商业化试剂盒存在成本高、检测线性范围窄和货源可控性差等不足,为解决上述问题,采用由一对鼠抗p24蛋白的单克隆抗体作为捕获抗体与检测抗体,其中检测抗体进行生物素偶联来建立p24蛋白定量的双抗体夹心ELISA检测方法。通过方阵滴定法确定双抗夹心ELISA实验中的包被抗体与检测抗体的最佳工作浓度。对该方法进行了标准曲线线性范围、定量下限、准确度、精密度、特异性等的考察。取本公司自主研发生产的6个批次的慢病毒载体样品进行p24蛋白定量检测和放置稳定性来考察方法的适用性。实验结果显示,双抗夹心ELISA方法中包被抗体和生物素标记检测抗体的最优工作浓度分别为0.8 μg·mL-1和0.005 μg·mL-1,方法在1.25~80.00 ng·mL-1浓度区间有最佳线性,相关系数r2>0.95。批内和批间检测高、中、低质控品的回收率在80%~120%之间,变异系数均小于10.0%,定量检测下限为1.25 ng·mL-1。同一种慢病毒载体6批次的p24蛋白含量检测结果均在30%偏差范围内,4批次样本放置8 h的稳定性检测结果偏差均在10%范围内。对双抗体夹心ELISA法进行了优化开发和全面验证,旨在提升慢病毒载体p24蛋白含量的定量检测水平,以及为慢病毒载体工艺开发、质量控制和批次之间质量的一致性研究提供重要的数据支撑和理论依据。
巨核细胞与血小板是造血系统中一组独特的亲子细胞。经典模式下,数量少且体积大的巨核细胞借助血流剪切力释放大量体积小且无核的血小板进入外周血,参与机体止凝血等过程。近年来,随着细胞分离与组学技术的发展,领域内对于巨核细胞和血小板分子特征的探索不断深入,但目前对于两者在分子水平关系上的研究相对有限。利用近期报道的大肠杆菌急性感染条件下小鼠骨髓巨核细胞和血小板的转录组数据,对感染后巨核细胞和血小板转录组的变化进行了对比分析。结果发现,感染后巨核细胞转录组的变化程度弱于血小板,且二者变化的基因存在差异。感染后巨核细胞和血小板共同上调的基因主要富集了抗原呈递的功能。血小板特异性上调基因的数量远高于巨核细胞特异性上调的基因及二者共同上调的基因,主要富集了细胞定植、转运、炎症反应及血小板活化等生物学过程。研究结果为探究巨核细胞和血小板的RNA继承关系及血小板的功能多样性提供了重要的数据支撑。
为了探讨铁死亡相关长链非编码RNA(long non-coding RNAs, lncRNA)在预测肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)患者临床预后方面的价值,基于铁死亡相关lncRNA构建了预后风险模型,用于评估HCC患者的生存及预后状况。从癌症基因组图谱(the cancer genome atlas, TCGA)数据库中收集HCC患者的转录组及临床数据,通过R软件包“LIMMA”鉴定出HCC与正常组织之间差异表达的lncRNA和mRNA,从FerrDB数据库中收集铁死亡相关mRNA。将上述mRNA取交集后得到差异表达的铁死亡相关mRNA,通过GO和KEGG分析阐明这些差异表达的mRNA在HCC中的作用。通过Pearson相关性分析得到了与铁死亡相关mRNA具有显著相关性的差异lncRNA。将这些lncRNA纳入Cox回归分析构建铁死亡相关lncRNA的预后风险模型。运用Kaplan-Meier(KM)生存分析、决策曲线分析(decision curve analysis, DCA)、受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线分析及独立预后分析评估该预后风险模型的准确性。研究共鉴定出17个铁死亡相关lncRNA(ZFPM2-AS1、AC012073.1、AL031985.3、AC026401.3、POLH-AS1、SNHG21、LINC00205、LINC00942、AP001469.3、AL139384.1、AC145207.8、AC090772.3、AL603839.3、SNHG10、AC099850.1、MKLN1-AS和AL928654.1),它们是HCC潜在的预后生物标志物。通过这些铁死亡相关lncRNA构建的预后模型,其曲线下面积(area under curve, AUC)达到0.801。根据模型计算的风险评分将患者分为高风险组和低风险组,Kaplan-Meier曲线分析结果表明高风险组的总生存期较短。基因集富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)结果表明,免疫和肿瘤相关通路在高危人群中被激活。多因素独立预后分析表明,该预后风险模型是HCC的独立预后因素(HR:1.229,95CI:1.171~1.290)。研究结果提示基于17个铁死亡相关lncRNA构建的HCC预后风险模型是预测HCC患者预后的可靠工具。