摘要:乳腺癌骨转移患者死亡率高达70%～80%，目前缺乏有效的治疗药物. 微流控芯片技术能够有效模拟骨组织的生化和生物物理微环境，便捷地实现模拟骨微环境中乳腺癌骨转移的研究，这将为探索乳腺癌骨转移的细胞和分子机制、进而进行抗乳腺癌骨转移药物高通量筛选提供有价值的技术方法和平台. 本综述简要介绍了乳腺癌骨转移的分子机制和治疗药物研究现状，详细阐述了乳腺癌骨转移的微流控芯片模型，分析了基于微流控芯片技术进行抗乳腺癌骨转移药物高通量筛选的优势和挑战，旨在为乳腺癌骨转移机制研究和药物筛选提供参考.

摘要:光遗传学技术利用光作为输入信号，能够精准地调控细胞的生理功能，同时具有高度的时间和空间特异性，使得构建高度动态的调控系统成为可能. 近年来，随着新型光敏蛋白的发现和光照系统的创新，基于光遗传学技术的光控系统的效率得到了显著提高. 通过合成生物学方法构造各种生物回路，光控系统在细菌中的应用也日益广泛. 将光控系统作为输入模块，与其他生物功能模块相结合，能够实现对基因表达、蛋白质活性以及细菌生理功能的调控. 本文主要介绍光遗传学技术的基本原理及其在合成生物学和调控细菌生命活动方面的应用.

摘要:鸣禽的鸣唱与人类的语言产生相似，是一种复杂的习得性行为. 因此，鸣禽可以作为研究人类语言学习与产生的重要模式动物. 鸣禽鸣唱受到相互联系的鸣唱控制核团调控. 多巴胺作为脑内重要的神经递质，参与调控哺乳动物多种活动. 多巴胺及其受体在鸣禽鸣唱相关神经核团大量分布. 近期研究表明，多巴胺通过调控鸣唱相关核团，促进鸣禽幼年期鸣曲学习、成年期鸣曲保持以及求偶性鸣唱的产生. 本文结合本课题组的研究工作，对近年鸣禽多巴胺系统调控鸣唱相关神经核团及鸣唱行为的研究进展进行了综述，并提出了多巴胺信号调控鸣禽鸣唱学习行为的潜在机制.

摘要:感觉皮层神经元的非经典感受野（简称“外周”）对经典感受野（简称“中心”）的调节作用广泛存在于哺乳动物中，被认为是感觉皮层神经元的基本特性. 以初级视皮层神经元为例，刺激其外周能有效地调节刺激其中心引起的反应，这种作用主要是抑制性的. 理解初级视皮层神经元的外周对中心的调节机制能够深入揭示哺乳动物的感觉皮层神经元信息处理的基本原则. 本文综述了引起初级视皮层神经元非经典感受野对经典感受野调节作用的神经环路机制和计算模型研究的进展.

摘要:慢性疼痛作为最常见的临床症状之一，已被认为是全球性的公共健康问题. 然而，目前急性疼痛转化为慢性疼痛（即疼痛慢性化）的机制尚不清楚，如何防治急性疼痛转化为慢性疼痛仍然是临床亟待解决的问题. 影像学研究表明，编码疼痛情绪、动机和记忆的脑区涉及皮层-边缘系统，而编码持续性疼痛的脑区也主要涉及该系统. 基于此，本文概述了慢性疼痛患者在情绪、动机和记忆等方面的行为异常，并详细讨论了慢性疼痛患者皮层-边缘系统的结构和功能变化. 其次，本文以慢性腰背痛为例，总结了可能预测疼痛慢性化的影像学指标，如内侧前额叶皮层与伏隔核以及海马的功能连接、背内侧前额叶皮层-杏仁核-伏隔核之间的功能连接均可预测1年后腰背痛疼痛慢性化的发展. 此外，基于现有的疼痛慢性化理论模型，本文指出疼痛慢性化可能涉及患者对负面情绪的强化学习以及奖赏和应激系统的功能失调. 最后，根据目前研究仍存在的问题和局限，本文对未来的研究方向和方法提出了建议.

摘要:噪声广泛存在于人和动物的生活环境中，从无脊椎动物到哺乳动物乃至人类，都会受到噪声的负面影响. 强烈的噪声会损伤听觉系统的结构和功能，引起噪声性听力损失（noise-induced hearing loss，NIHL）. 本文对噪声性听力损失的类型、影响因素、噪声所致不同程度听力损失形成的可能机制进行了总结，发现NIHL主要与突触结构肿胀、谷氨酸引起的可逆兴奋性中毒以及活性氧引起的氧化应激、细胞凋亡、带状体损伤、α激动型鸟嘌呤核苷酸结合蛋白（guanine nucleotide binding protein alpha stimulating，GNAS）基因的mRNA及其上游lncRNA Sept7的表达量上调等因素有关. 比较噪声暴露后不同物种听力损失情况的差异，发现鱼类和鸟类由于具有毛细胞再生能力而能够较快从听力损伤中恢复，啮齿类较容易受到噪声影响，而回声定位鲸类噪声暴露后的暂时性听觉阈移较小，非常有趣的是回声定位蝙蝠在噪声高强度暴露后未表现出暂时性听觉阈移的现象. 上述结论提示，对不同物种的比较生理研究可深入揭示NIHL机制，并为听力保护以及噪声所致的听力损伤后修复等提供理论参考.

摘要:子宫内膜癌（endometrial cancer，EC）是最常见的妇科恶性肿瘤，其发病率逐年上升. 近年来，随着靶向治疗在临床上的广泛应用，探索与研究新靶点成为实现子宫内膜癌精准治疗的重要一环. 越来越多的研究发现，E3泛素连接酶斑点型锌指结构蛋白（speckle-type POZ protein，SPOP）对子宫内膜癌的发生发展起到了重要的抑制作用. 本文将介绍泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system，UPS）SPOP的结构、功能，探讨调控和影响SPOP的因素以及SPOP在子宫内膜癌中的突变情况和相关底物. 重点围绕SPOP 的下游三条信号通路：雌激素受体α（estrogen receptor-α，ERα）介导的信号通路、溴结构域和端外蛋白（bromodomain and extraterminal protein，BET）通路及锌指和BTB结构域蛋白3（zinc finger and BTB domain-containing protein 3，ZBTB3）通路，对它们抑制子宫内膜癌发生发展的分子机制进行总结，以期为SPOP作为新的子宫内膜癌治疗靶点提供理论基础.

摘要:人脑是一个高效、可靠的信息处理系统，它主导着个体的认知、情感、意识与行为，这些功能的实现需要不断地消耗代谢能量. 大脑的能量需求主要被神经元信息编码所消耗，相应的亚细胞过程包括产生和传导动作电位、维持静息电位以及突触传递. 神经元编码信息的主要载体是动作电位序列，它的产生与传导贡献了大脑的大部分代谢消耗. 动作电位的能量消耗受离子通道的生物物理特性控制. 生物物理特性的细胞特异性和空间异质性使得动作电位对代谢能量的利用效率呈现高度可变性，它为理解神经元代谢消耗的规律、起因与结果带来了挑战. 本文首先介绍参与神经元编码的亚细胞过程及它们在大脑和小脑皮层中的代谢消耗，然后详细梳理近年来关于动作电位代谢消耗的研究成果，重点讨论影响其能量效率的生物物理因素和放电形状特性，并归纳总结放电消耗的特点，最后对未来神经元编码的代谢消耗研究进行展望.

摘要:链霉菌是重要的工业微生物，能够合成众多具有生物活性的次级代谢产物，如抗生素、抗肿瘤药物以及免疫抑制剂等.次级代谢产物的合成受到多层次严格调控，深入开展相关机制研究将对工业菌株的高效育种提供重要理论指导. 链霉菌中存在的两类关键信号传导系统，包括双组分系统（two-component system，TCS）和胞质外功能σ因子（extracytoplasmic function σ，ECF-σ），它们在次级代谢过程中发挥着重要的调控功能，但至今对于它们如何协同调控次级代谢的分子机制知之甚少. 在前期研究工作中，我们在链霉菌模式菌株——天蓝色链霉菌中鉴定了一个参与抗生素生物合成调控的基因簇sigQ-afsQ1-4，其中sigQ编码ECF-σ因子（σ^Q），afsQ1/Q2编码一对TCS，afsQ3/Q4分别编码脂蛋白和跨膜蛋白. 研究证实，TCS AfsQ1/Q2为抗生素生物合成的激活因子，sigQ的转录受到AfsQ1/Q2的直接调控，但σ^Q的功能正好相反，参与抗生素合成的负调控，即σ^Q对AfsQ1/Q2的功能存在拮抗作用. 在前期工作基础上，本研究通过基因缺失突变体构建、转录分析等对sigQ/afsQ1-4基因簇内的基因功能及其相互作用关系进行了系统研究，并对σ^Q参与AfsQ1/Q2功能的拮抗机制进行了深入研究. 结果显示，sigQ的缺失可显著下调膜蛋白基因afsQ4的表达，而在sigQ缺失突变体（?sigQ）中导入afsQ4可以很好回补突变体表型，由此表明afsQ4是σ^Q 的下游调控靶点，σ^Q的调控功能可能一定程度上是通过AfsQ4来实现. 进一步体外磷酸化实验分析发现，组氨酸蛋白激酶AfsQ2的磷酸化水平在afsQ4的基因缺失突变体显著降低，表明σ^Q 可以借助膜蛋白AfsQ4拮抗AfsQ1/Q2的功能，最终协同调控抗生素的生物合成.

摘要:大脑皮层中兴奋和抑制系统之间的动态平衡决定了皮层神经元对刺激的反应特性. 已有研究表明，二甲双胍能够诱导γ-氨基丁酸受体向突触后膜聚集，增强神经系统的抑制效果. 本课题进一步探讨了二甲双胍对初级视觉皮层兴奋和抑制系统平衡的调节作用，以及其改善小鼠视觉功能的潜力. 实验使用成年雄性小鼠，实验组（metformin）10只每天给予二甲双胍250 mg/kg，对照组（control）6只每天给予0.3 ml生理盐水，灌胃处理3周. 结果发现二甲双胍可以显著升高囊泡GABA转运蛋白VGAT和突触后抑制性递质受体相关蛋白Gephyrin的合成. 此外，它显著降低突触后兴奋性受体GluA1和GluN1的表达. 多通道电极电生理记录结果显示，二甲双胍作用下小鼠初级视觉皮层的自发放和诱发放显著降低，而信噪比、方向和方位选择性显著增加. 实验结果表明，二甲双胍可以通过降低兴奋突触、增强抑制突触，调节初级视皮层的兴奋——抑制平衡，提高信息处理能力，增强视觉功能.