关凡 , 吴晓敏 , 黄河 , 曾朝阳 , 熊炜 , 范春梅
2022, 49(12):2253-2265. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0512
摘要:2022年诺贝尔生理学或医学奖授予瑞典生物学家斯万特·帕博(Svante P??bo),以表彰他在古人类基因组学和人类起源方面做出的决定性贡献。关于人类起源,存在各种学说,目前主流的观点是“走出非洲学说”。斯万特·帕博在开创一门新的学科——古人类基因组学的同时,一直在不断完善“走出非洲学说”。他借助各种生物学技术,从基因组学的角度去深入探究人类起源,发现我们身体内保留着一些来自古人类的基因印迹。这项研究意味着在研究某些疾病的时候可以追根溯源,而不是将眼光局限于基因本身,探究某个基因从哪里来将会是研究疾病的全新思路。本文总结了他在研究过程中对相关生物技术的革新、基于线粒体和核基因组对古人类的探究以及相关成果,并介绍了一些源自古人类的基因及其有关信息。
2022, 49(12):2266-2277. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0023
摘要:磁性纳米材料具有独特的磁学性质,可响应外磁场,产生力、热等效应。如在静磁场下将药物磁靶向递送至肿瘤部位;低频交变磁场下可将纳米药物主动渗透至病灶部位,实现瘤内均一分布;中频交变磁场作用下磁滞损耗产生热和增强的活性氧,用于肿瘤治疗。磁性纳米材料同时具有尺寸依赖的磁学性质以及表面多功能化等特点,可将磁靶向、分子靶向以及磁热疗联合。此外,磁性纳米材料具有磁共振成像性能以及纳米酶催化特性,使其在肿瘤诊疗一体化治疗方面获得了广泛应用。近年来,纳米给药系统不断被优化,基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗也得到了长足的发展。鉴于此,本文围绕提高靶向肿瘤治疗效果,从磁靶向药物治疗、被动靶向磁热疗和主动分子靶向磁热疗、纳米酶特性以及诊疗一体化应用等几方面出发,综述了基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗研究进展。
陈婷婷 , 程浩艳 , 李震 , 金保胜 , 陈炜睿 , 黄蕊 , 王文霞 , 郑俊霞
2022, 49(12):2278-2291. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0227
摘要:近年来,自组装无载体纳米药物由于具有高载药量、低毒副作用、合成方法简便等特点,在生物医药领域受到广泛关注,尤其在抗肿瘤和抗菌等方面具有广阔的应用前景和发展潜力。本文简述了无载体纳米药物自组装作用力,详细综述了目前自组装无载体纳米药物的制备方法,着重阐述了其在抗肿瘤、抗菌、抗炎和抗氧化等生物医学领域的应用及研究进展,最后讨论了无载体纳米药物面临的挑战和未来的发展方向,以期为合理设计更有效的自组装无载体纳米药物及其在临床应用提供理论依据。
2022, 49(12):2292-2304. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0361
摘要:前列腺癌(PCa)是全球最常见的男性泌尿生殖系统恶性肿瘤。手术、内分泌治疗、放疗和化疗是PCa的主要临床治疗选择。纳米药物递送系统具有良好的可控释放特性和较好的肿瘤靶向能力,并可通过增强的渗透性和保留(EPR)效应被动靶向肿瘤。通过精巧的设计组装和外表修饰赋予纳米递药系统与众不同的肿瘤治疗效果。本文介绍用于PCa治疗的先进纳米药物递送系统以及未来发展。
刘静 , 张昭寰 , 吴倩 , 陶倩 , 黄振华 , 潘迎捷 , 赵勇
2022, 49(12):2305-2327. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0005
摘要:细菌分泌系统(bacterial secretion systems)是一类存在于细菌细胞膜上的大分子复合物,是结构复杂的跨膜分子机器,可为多种细菌的效应物提供分泌途径。目前已经发现了9种细菌分泌系统,即T1SS~T9SS,在细菌的生存及致病力方面发挥着重要作用。随着X射线晶体学(X-ray crystallography)、核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)及冷冻电镜(cryo-electron microscopy,Cryo-EM)等技术手段的发展与应用,这些大分子复合物的三维结构也得到了一定程度的解析,极大增强了人类对于细菌分泌系统转运底物复杂机制的理解。因此,本文结合近年来关于细菌T1SS~T9SS的研究进展,对各分泌系统的结构信息进行了系统整合,总结了这些分泌系统的分子作用机制,并对其未来的发展方向进行了展望,以期为与细菌蛋白质分泌相关的致病、耐药、环境适应性等机制的研究奠定理论基础,为进一步开发以分泌系统结构为基础的小分子抑菌物质提供精准的三维靶标。
李波男 , 宁港 , 孙天松 , 吴悔 , 何清湖 , 唐乾利 , 周兴
2022, 49(12):2328-2341. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0302
摘要:外泌体(exsomes)是一类具有生物活性的双层脂质组成的小囊泡,可携带不同类型的信息物质与受体细胞结合,通过信息传递与物质交换,促发受体细胞的表型发生变化。本文总结了在睾丸微环境中,外泌体通过调节细胞因子促进睾丸微环境中细胞增殖、调节细胞免疫维持睾丸免疫环境、调节氧化应激修复受体细胞功能、调节细胞自噬改善生精能力、调节细胞凋亡改善精子发生、调节细胞因子影响睾酮分泌等机制维持睾丸微环境稳态,并对外泌体在男科相关疾病预防、诊断、治疗中的作用进行归纳,外泌体在男性不育、勃起功能障碍、精索静脉曲张、性腺功能减退、前列腺癌等疾病诊疗中具备明显优势。外泌体作为一种新兴的应用物质,随着外泌体工程和提取工艺的不断优化,以及相关机制研究的不断深入,外泌体在男科疾病中的临床运用成为可能,有望成为治疗男科疾病的新手段。
谢哲 , 李一帆 , 王小祥 , 潘翔 , 张逸莲 , 曹倩 , 田浩宇 , 殷桂草
2022, 49(12):2342-2354. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0048
摘要:外泌体是一种包含了复杂RNA和蛋白质的膜性囊泡,其主要来源于细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中。外泌体在肿瘤微环境中介导细胞间通讯,其功能取决于来源的细胞类型。环状RNA是一类由前体mRNA反向剪接生成的非编码RNA,在外泌体中富集且稳定表达。外泌体环状RNA在疾病中发挥了重要的调控作用,其作为肿瘤标志物和治疗靶点的临床应用前景与价值现已成为研究热点。本文就外泌体环状RNA在泌尿系统肿瘤中的研究进展作一综述。
2022, 49(12):2355-2363. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0279
摘要:血管钙化是一种细胞介导的主动生物学过程,类似于骨重塑,在急慢性心脑血管事件的发生与演进过程中发挥了重要的推动作用。近年来有关血管钙化的机制与防治研究逐渐受到广大学者的关注,但遗憾的是,精准的分子与细胞靶向治疗尤其是能在临床推广应用的成果却罕有出现。新近的研究显示,糖尿病动脉粥样硬化斑块中存在成骨细胞表型和功能失调的破骨细胞表型,成骨细胞与破骨细胞调控的失衡可能是动脉粥样硬化斑块内钙化形成的关键环节。已知由巨噬细胞分化而来的破骨细胞是机体内唯一有骨吸收特性的细胞,具备促钙化消退的潜能。因此,探索促斑块内巨噬细胞源性破骨细胞骨吸收活性的研究是一个有望为钙化防治带来新突破的方向。然而,目前关于破骨细胞在血管钙化中的作用和相关调控机制仍存在争议。基于该领域的研究进展和本课题组的实验结果,本文凝练出了羧甲基赖氨酸(CML)通过STAT3调控NFATc1-GNPTAB信号介导斑块内巨噬细胞破骨化吸收障碍的假说,并从血管钙化的概念与机制、破骨细胞与血管钙化间的关系、血管钙化中破骨细胞的调控机制以及破骨细胞作为血管钙化治疗靶点4个方面进行简要阐述,希望为后续血管钙化的精准防治提供新的切入点。
侯鑫行 , 周丕宇 , 宫鹏云 , 付嘉乐 , 刘超 , 王海鹏
2022, 49(12):2364-2386. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0345
摘要:数据非依赖采集(DIA)是蛋白质组学领域近年来快速发展的质谱采集技术,其通过无偏碎裂隔离窗口内的所有母离子采集二级谱图,理论上可实现蛋白质样品的深度覆盖,同时具有高通量、高重现性和高灵敏度的优点。现有的DIA数据采集方法可以分为全窗口碎裂方法、隔离窗口序列碎裂方法和四维DIA数据采集方法(4D-DIA)3大类。针对DIA数据的不同特点,主要数据解析方法包括谱库搜索方法、蛋白质序列库直接搜索方法、伪二级谱图鉴定方法和从头测序方法4大类。解析得到的肽段鉴定结果需要进行可信度评估,包括使用机器学习方法的重排序和对报告结果集合的假发现率估计两个步骤,实现对数据解析结果的质控。本文对DIA数据的采集方法、数据解析方法及软件和鉴定结果可信度评估方法进行了整理和综述,并展望了未来的发展方向。
杨豪 , 邓卓雅 , 孙芳 , 雷光林 , 程晋霞 , 于洪妤 , 田崇瑜 , 张绍庚 , 杨鹏辉
2022, 49(12):2387-2397. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0019
摘要:目的 拯救携带OX40L的重组溶瘤流感病毒株,全面鉴定并评价其靶向杀伤肝癌细胞的效果。方法 将编码OX40L的基因片段嵌合在A/PuertoRico/8/34(PR8)的NS片段特定位置,利用反向遗传学技术(reverse genetics,RG),与PR8流感病毒的剩余7个骨架质粒pHW191-PB2、pHW192-PB1、pHW193-PA、pHW194-HA、pHW195-NP、pHW196-NA、pHW197-M共转染COSⅠ/MDCK细胞,成功拯救获得重组溶瘤流感病毒,命名为rFlu-OX40L。经血凝、TCID50方法测定病毒滴度;重组病毒纯化后电镜观察病毒形态特征及大小分布;检测MDCK细胞病毒生长曲线;MTS法检测重组病毒对肝癌细胞活力的影响;流式细胞术检测重组病毒诱导肝癌细胞死亡方式;利用肝癌荷瘤小鼠模型评价重组病毒rFlu-OX40L在动物体内的抗肿瘤效果。结果 重组溶瘤流感病毒rFlu-OX40L可在鸡胚中稳定传代,HA效价达27~8,病毒滴度可达 7~8 LgTCID50/ml;重组病毒rFlu-OX40L与流感病毒PR8生长曲线相一致,72 h达高峰;MTS结果显示,3 MOI重组病毒可显著降低肝癌细胞活力,且对正常肝细胞无明显影响,呈时间和剂量依赖性;流式细胞结果显示,重组病毒可显著诱导肝癌细胞凋亡,呈时间和剂量依赖性;利用肝癌荷瘤小鼠模型,瘤内注射重组溶瘤流感病毒rFlu-OX40L较PR8、PBS对照组,小鼠脾细胞中CD3+、CD4+、CD8+、CD45+、CD69+ T细胞数量呈现显著升高趋势。结论 携带OX40L的重组溶瘤流感病毒rFlu-OX40L在体内外均可选择性杀伤肝癌细胞,有望为肝癌的临床治疗提供新的免疫治疗策略。
2022, 49(12):2398-2409. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0189
摘要:目的 肝星状细胞(HSCs)是肝纤维化(HF)过程中细胞外基质(ECM)的主要来源,在HF的发生发展中起着重要作用。二氢杨梅素(DMY)具有保肝作用,但机制不清。本研究观察了DMY对枸橼酸铁铵(FAC)诱导HSC-T6细胞活化的影响,并探讨了可能的机制。方法 采用MTT法检测细胞活力,ELISA法检测培养上清中ECM主要成分的含量,普鲁士蓝染色观察HSC-T6细胞铁沉积,比色法测定HSC-T6细胞总铁含量,钙黄绿素法检测细胞内游离铁水平,透射电镜观察HSC-T6细胞超微结构。蛋白质免疫印迹法检测铁蛋白重链1(FTH1)、α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、核受体辅活化子4(NCOA4)、微管相关蛋白1轻链3(LC3)和p62/SQSTM1的表达。结果 与FAC组比较,DMY+FAC组细胞培养液中ECM主要成分、细胞内总铁和游离铁水平、细胞中α-SMA、NCOA4和LC3-Ⅱ表达以及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值均显著降低,而FTH1和p62蛋白表达显著上调。雷帕霉素部分阻断DMY抑制FAC诱导的HSCs活化的作用。结论 DMY可抑制铁超载诱导的HSCs活化,其机制可能与抑制铁自噬有关。
于子洋 , 杨瑞琴 , 黄阳 , 秦皓 , 胡灿 , 朱军 , 王萍 , 郭洪玲 , 梅宏成
2022, 49(12):2410-2420. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0317
摘要:目的 人体组织的稳定同位素组成与其生长期间的个体饮食情况、所处环境及代谢状况有关。人头发一经长出便不再与身体进行物质交换,化学性质稳定,易于采集,是研究人体组织稳定同位素组成的良好对象。构成人体的氧、氢元素主要来自于所摄入的水和食物,其中氧、氢稳定同位素组成会通过角蛋白的形式被记录于头发当中。不同地区居民头发中氧、氢稳定同位素组成差异可被用于推断人的饮食情况、生活地域和活动轨迹信息,在法庭科学等研究领域具有重要意义。方法 本研究利用元素分析仪-稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)对国内不同地区常住居民头发样本进行氧、氢稳定同位素比值检测和分析。结果 部分城市间居民头发δ18O和δ2H存在显著性差异,整体δ18O和δ2H存在显著正相关性。对所得稳定同位素数据进行判别分析推断头发的地域来源,其交互验证整体判别准确率为63.9%,结合碳、氮稳定同位素数据后,其判别准确率大幅提升,交互验证的整体判别准确率达到76.0%。随着判别分析中使用的稳定同位素种类的增加,判别函数模型的判别能力明显增强。结论 利用4种元素稳定同位素数据建立的多层感知器神经网络模型的整体判别准确率为82.8%,径向基函数神经网络模型整体判别准确率为78.8%,3种溯源推断数学模型中,多层感知器神经网络模型的判别准确率最高。
谭晓轩 , 杨霄 , 陈硕 , 尹俊凯 , 冯逸飞 , 袁一方 , 吴开结
2022, 49(12):2421-2427. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0389
摘要:目的 近年来,用于脑功能调控的神经调控技术蓬勃发展,很多方法已在临床上被推广应用,主要包括电极深部脑刺激、经颅磁刺激、光遗传技术、超声深脑刺激等。但是这些调控技术存在刺激靶点改变灵活性差、空间分辨率不足、需要注射病毒转染等问题。与这些技术相比,太赫兹波调控则能以较高的时空分辨率、无需引入外源基因的方式对神经活动进行干预。激光神经刺激是一种具有较明确靶向性的刺激方法,可以通过调整不同激光参数(激光波长、脉冲能量等)控制引起神经兴奋或者抑制。但是由于该研究方向的实验手段和实验平台的缺乏,相关研究开展较少。方法 针对这个问题,从听觉神经入手,在分子、细胞和在体不同层面为相关领域的研究搭建了不同的测试平台。结果 实验结果表明,这些系统在时间和空间上具有良好的耦合性和靶向性,测得的信号受噪音干扰小。结论 这些系统可以有效测试神经系统对太赫兹刺激的响应并精确控制刺激时间和位置。
2022, 49(12):2428-2439. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0344
摘要:目的 本研究致力于设计一种新的miRNA表达框架(MEC),其以hTERT和hTR的特异性序列为靶点。该框架能够有效改善传统RNAi方法中miRNA易降解和细胞毒性问题,为miRNA的合成提供一种简便的方法。方法 采用重叠PCR方法构建hTERT和hTR特异的miRNA表达框架。采用TRAP银染色和TRAP实时荧光定量PCR检测端粒酶活性。实时荧光定量PCR法测定端粒长度,MTT法测定细胞活力。annexin V/PI双染色法检测细胞凋亡,PI单染色法检测细胞周期,流式细胞仪检测细胞凋亡。结果 成功构建了靶向hTERT/ hTR特异性miRNA表达框架。不同MEC对端粒酶活性的抑制程度不同。端粒酶的沉默可引起视网膜母细胞瘤(RB)细胞G0/G1期生长阻滞,导致细胞凋亡。结论 miRNA介导的端粒酶沉默是一种有效抑制RB细胞生长的策略,开发一个强大的系统来充分探索miRNA的作用是必要的。本文构建的MEC显示了强大的RNAi效应,可成为筛选用于RB基因治疗的RNAi靶向序列的有效工具。
李伦 , 吴丹 , 温艳婷 , 陈艺 , 迟子惠 , 田银 , 蒋华北
2022, 49(12):2440-2449. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0341
摘要:目的 扩散光学层析成像(diffuse optical tomography,DOT)在女性大尺寸乳腺检测时因信噪比低,导致其成像分辨率较低。本文基于计算机断层扫描激光乳腺成像系统(computed tomography laser mammography,CTLM),提出一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式。方法 本文首先通过仿体实验探讨仿体直径和目标深度对扩散光学层析成像分辨率的影响;其次,本文使用高透性的光敏树脂通过3D打印制作外壳定位件,在验证其对扩散光学层析成像分辨率无显著影响后,利用外壳定位件对被测物进行约束压缩,以减小被测物直径来提高信噪比,优化扩散光学层析成像分辨率。结果 本文通过仿体实验验证了仿体直径的增加和目标深度的变化均会在一定程度上影响成像分辨率,随着仿体直径的增加,其感兴趣区(region of interests,ROIs)宽轴和长轴半高宽基本属于上升趋势;随着目标深度的增加,也会对ROIs宽轴和长轴半高宽产生影响。同时发现仿体直径对ROIs长轴半高宽有显著影响,目标深度对ROIs宽轴半高宽有显著影响。另外通过仿体实验结果验证了外壳定位件对扩散光学层析成像分辨率无显著影响,利用外壳定位件约束压缩后ROIs长轴半高宽降幅明显,降幅达到30%以上,远大于宽轴半高宽的降幅,达到了提高成像分辨率的作用。结论 本文所提出的方式能够达到提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的作用,且所使用的材料和方法简单,具有较强的可实施性,为提高乳腺扩散光层析成像分辨率提供了新思路。
许祥丛 , 陈俊彦 , 王雪花 , 李睿 , 熊红莲 , 王茗祎 , 钟俊平 , 谭海曙 , 郑毅旭 , 熊柯 , 韩定安
2022, 49(12):2450-2457. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0333
摘要:目的 糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病的严重并发症,可导致患者视力下降甚至失明。脉络膜的早期检查在DR诊断中起着至关重要的作用。然而,由于DR患者的光学相干层析成像(OCT)中存在脉络膜和巩膜边界模糊、视网膜病变阴影等问题,导致大多数现有算法无法精准分割脉络膜层。本文目的在于提高DR患者OCT图像中脉络膜层分割的精准度。方法 本文提出了一种结合挤压激励连接(SEC)模块和UNet的网络,简称SEC-UNet,不仅增强Unet的局部细节目标关注能力,且能跳出局部最优来增强整体表达能力。结果 SEC-UNet模型的ROC曲线下面积(AUC)达到0.993 0,优于传统UNet模型和SE-UNet模型。这表明SEC-UNet能够获得准确、完整的脉络膜层分割结果。统计分析脉络膜参数变化发现,与正常眼相比,87.1%的DR患者脉络膜中央凹1 mm内体积增加,这证明了DR很可能导致脉络膜增厚。结论 该技术有望成为一种新的辅助诊断工具,帮助医生研究脉络膜在糖尿病眼病的预防、发病机制和预后中的作用。
2022, 49(12):2458-2462. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0384
摘要:
2022, 49(12):2463-2468. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0001
摘要:近年来生物学领域的研究不断达到新高度,聚糖逐渐吸引越来越多科学家的目光,很多研究表明聚糖具有多种生物活性,越来越多的相关科研人员开始关注聚糖在生命过程中的作用及其机制。糖生物学逐渐成为生物学领域的热点学科。对于拟从事糖生物学研究或者刚进入该领域的新人来说,GlyCosmos作为一种全面的、统一的糖科学开放门户网站,其数据免费向大众公开,提供了对聚糖相关数据的访问,包括存储库,糖原、糖蛋白、信号通路和疾病相关的各种数据库及Glycome多种可视化数据库,目前最为前沿和统一的多种标准化多糖表示方法及其他多种功能。该网站是近两年才建成,但目前已被广泛使用也被糖生物学家所熟知。本文就GlyCosmos门户网站中的各项功能进行概述,希望帮助拟从事糖生物学研究的新人更好地了解和利用该网站,对于该网站的学习和理解,会对后续从事聚糖相关研究的研究者起到极大的帮助作用,也使后续研究更加便捷。
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