摘要:近年来纳米材料的不断引入，为生物传感技术提供了新的研究途径，大大提高了生物传感器的性能。其中，二硫化钼（MoS₂）纳米材料由于比表面积大、带隙可调、电子迁移率高等独特性质，在生物传感器中被广泛应用。本文首先介绍了基于MoS₂纳米材料的电化学、场效应晶体管、表面增强拉曼散射、比色、双模式生物传感器的基本原理、研究进展及性能对比，重点分析了MoS₂纳米复合材料的结构、组分等对传感器灵敏度、检测范围、检测限、特异性等性能的影响，总结了MoS₂生物传感器的优势并对其未来发展趋势进行了展望，为MoS₂生物传感器在生物检测领域的进一步应用以及未来研究方向提供了思路。

摘要:DNA纳米技术是基于沃森克里克碱基配对原则产生可编程核酸结构的技术。因其具有高精度的工程设计、前所未有的可编程性和内在的生物相容性等特点，运用该技术合成的纳米结构不仅可以与小分子、核酸、蛋白质、病毒和癌细胞相互作用，还可以作为纳米载体，递送不同的治疗药物。DNA折纸作为一种有效的、多功能的方法来构建二维和三维可编程的纳米结构，是DNA纳米技术发展的一个里程碑。由于其高度可控的几何形状、空间寻址性、易于化学修饰，DNA折纸在许多领域具有巨大的应用潜力。本文通过介绍DNA折纸的起源、基本原理和目前进展，归纳总结了运用DNA折纸进行药物装载和释放的方式，并基于此技术，展望了今后的发展趋势以及所面临的机遇和挑战。

摘要:分子识别和药物递送对疾病的早期诊断和靶向治疗至关重要。DNA作为一种天然纳米分子，具有良好的生物相容性、分子识别性及序列可编程性等特点，因此在生物医学研究中受到广泛关注。然而，DNA纳米材料存在依赖于光响应系统且不能穿透细胞膜等缺点，导致单独使用无法满足实际应用的需求。近年来，涌现出大量DNA-金属纳米材料，这些复合材料具有光化学特性、组织穿透能力和药物装载能力等功能，克服了单一材料的缺陷，在生物传感、生物成像和药物靶向递送中表现出巨大的应用潜力。本文集中于3种近年热门的DNA-金属纳米材料（DNA-铜纳米材料、DNA-上转换纳米材料、DNA-金属有机框架纳米材料），依据DNA与各金属纳米材料的结合方式进行合理分类，介绍其在生物传感、生物成像和药物递送中的最新应用进展，并对未来发展方向进行了展望。

摘要:近年来，随着国内外几款溶瘤病毒制剂的相继上市，溶瘤病毒疗法成为肿瘤免疫治疗的焦点。溶瘤病毒可选择性感染并裂解肿瘤细胞，同时释放肿瘤相关抗原激活机体的抗肿瘤免疫反应，达到杀伤肿瘤细胞和抑制肿瘤生长的目的。溶瘤病毒对肿瘤的靶向杀伤作用决定了其安全性和溶瘤效果。为了开发出安全高效的溶瘤病毒，目前主要采用以下策略：利用某些病毒载体对肿瘤细胞的天然靶向性，使溶瘤病毒选择性地在肿瘤细胞内复制并杀伤肿瘤细胞；或者对病毒基因组进行缺失和插入等修饰，通过靶向肿瘤细胞特异性表面受体、胞内信号通路或者肿瘤微环境等提高溶瘤病毒的肿瘤靶向性。其中，肿瘤微环境中的低氧状态、新血管生成以及免疫抑制状态等都可成为溶瘤病毒的靶点。而溶瘤病毒通过表达细胞因子和免疫检查点抑制剂，或者与CAR-T细胞联合作用，靶向调节肿瘤微环境中免疫抑制状态，成为提高溶瘤病毒肿瘤靶向性的常用方法。本文将对以上溶瘤病毒靶向治疗肿瘤策略的研究进展进行综述。

摘要:细胞融合是大多数真核生物发育中的一个基本生物过程。酿酒酵母作为真核生物基因组合成和转移的经典模式生物，其细胞融合机制不清楚，因此限制了它的合成生物学应用。在酿酒酵母的融合过程中，细胞对信息素做出反应，触发促分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）级联反应以启动交配，随后细胞发生极化、细胞壁重塑、膜融合和核配。其中，研究可能的“融合酶”——受信息素调控的多跨膜蛋白（Prm1）为推动细胞融合可控性提供方向。酵母交配信号通路的合成生物学应用基于生物元件、生物装置与生物系统以及多细胞互作3个层次，本文分析了信息素诱导型启动子、G蛋白偶联受体、支架蛋白、转录因子、双稳态开关、调谐器、底盘细胞等在生物传感器及代谢工程等领域的应用。开发理性设计的模块化线路和优化交配途径来精确调控酵母交配的生理事件，对于细胞融合的人工可操纵性发展具有重要意义。

摘要:肺纤维化是一种以成纤维细胞增殖及大量细胞外基质及胶原聚集，并伴随炎症损伤为特征的呼吸系统疾病终末期改变。该疾病以肺功能障碍和呼吸衰竭为主要病理基础，发病率逐年上升，目前治疗方法有限。在肠肺之间的功能调控研究中，肠道菌群构成变化引起的机体微生态失调能够通过多种方式影响呼吸系统疾病的进程。本文聚焦于肺纤维化等肺部疾病的肠肺调控研究前沿领域，综述了多种肺纤维化疾病的致病机制、肠道菌群的功能、肠肺双向调节和益生菌群干预治疗等方面的最新进展。此外，本文也提出了该领域目前存在的问题，以期为今后的调控机制探索和治疗药物研发提供有力的理论支持及策略支撑。

摘要:白介素（interleukin，IL）-33是近年来广泛研究的白介素-1家族细胞因子。既往研究大多集中在IL-33对其经典靶细胞，如肥大细胞、2型固有淋巴细胞的作用。树突状细胞（dendritic cell，DC）是目前所知功能最强的专职抗原呈递细胞。已证实，IL-33可以通过其特异性受体对DC发挥免疫调控作用，进而影响机体免疫功能状态和介导疾病的发生与发展过程。本文就IL-33调控DC的作用及机制做一综述，为进一步探究其免疫效应与调理途径提供新线索。

摘要:microRNA（miRNA）是一类广泛存在于真核生物中长度为20~24 nt的内源非编码小RNA，它们通过对靶基因mRNA进行切割或翻译抑制，在转录后水平调控靶基因的表达。近期研究表明，miRNA参与植物生长发育与逆境胁迫响应的多个重要生物学过程，对作物的农艺性状也起到重要的调控作用。玉米作为重要的粮食、饲料和工业原料，提高其产量和品质对于保障世界粮食安全至关重要，然而与模式植物拟南芥和水稻相比，玉米中miRNA的研究仍然相对较少，理解miRNA在玉米中的功能和调控机理有助于通过分子育种对关键农艺性状进行遗传改良。本文综述了玉米中miRNA的发现与鉴定，系统总结了参与玉米miRNA代谢途径的关键蛋白DCL、AGO和HEN1的研究进展，重点阐述了在玉米生长发育和非生物胁迫响应过程中已开展功能研究miRNA的调控作用，并对玉米miRNA研究当前存在的问题和未来的发展趋势进行了讨论。

摘要:糖尿病是临床常见的代谢性疾病，其破坏性大血管并发症及微血管并发症是导致患者生活质量下降乃至死亡的主要原因之一。因此，探究其发病机理对于糖尿病的诊断和治疗具有重要意义。外泌体（exosomes，EXs）是一种能被多种细胞分泌，并能通过其携带的生物活性分子，如微小RNA（microRNAs，miRNA）、蛋白质、脂质等实现细胞间信息交流的囊泡小体。已有报道表明，运动可促进EXs释放并通过其携带的miRNA在糖尿病并发症中发挥有益效应。本文就EXs miRNA在糖尿病并发症中的作用、不同运动方式对EXs miRNA的影响以及运动介导EXs miRNA调控糖尿病并发症潜在机制的研究进展进行阐述，以期为运动防治糖尿病并发症的靶点筛选及预后诊断提供新思路。

摘要:既往研究认为脂联素（adiponectin，ADPN）是一种脂肪因子，可以促进骨骼肌的糖原合成来调节血糖。但是近期研究表明，骨骼肌同样是分泌ADPN的重要器官。此外，ADPN在骨骼肌中不仅可以调节糖代谢，还在改变肌肉类型、介导线粒体功能、改善胰岛素抵抗、提升肌肉收缩和钙调节、促进肌肉再生等均发挥重要的生物学作用。运动可以调节血清及骨骼肌中ADPN表达水平，但其结果还存在争议。因此，探索ADPN在骨骼肌中新的生物学功能以及运动对骨骼肌ADPN表达的确切效果可能为治疗骨骼肌相关疾病提供新思路。

摘要:解码癫痫发作前脑电信号的神经元集群异常痫样放电活动，对癫痫发作进行有效预测并实施病前干预，可显著减少疾病病损，是癫痫防治的研究热点之一。基于脑电信号的癫痫发作预测研究关键在于发作间期和前期的异常状态识别，研究上述两状态间的神经动力学特征差异对明确癫痫发病机制、选取高分辨特征，进而有效识别该渐进性疾病所处的发作阶段具有重要价值。目前，研究者已对当前主流特征提取及模式识别方法进行了充分的调研梳理，但忽视了神经动态特征变化对于癫痫发作预测的重要意义。基于此，本文归纳总结了5类典型的发作预测特征分析方法及其优缺点，重点剖析了发作间期至前期神经生理特征的动态变化及其动力学特性，类比分析了当前该领域主流的机器学习和深度学习特征识别方法，以期为进一步建立精准、高效的癫痫发作预测技术提供新思路。

摘要:目的 本文通过开展白癜风患者病变表皮与正常表皮的比较蛋白质组学研究，发现和鉴定白癜风患者病变表皮与正常表皮之间的差异表达蛋白，以探讨白癜风患者表皮发生病变的分子机制。方法 首先，建立和优化了表皮样品中蛋白质的最佳酶切条件。其次，采用基于串联质谱标签（TMT）标记的定量蛋白质组学技术策略开展了稳定期白癜风患者病变表皮与正常表皮的比较蛋白质组学研究，并筛选了差异表达蛋白。最后通过生物信息学分析工具及数据库（GO、KEGG、STRING、GSEA）对差异蛋白进行功能富集分析。结果 优化所得到的最佳酶解条件是由Lys-C（酶∶底物，1∶100）和胰酶（酶∶底物，1∶50）组合而成的顺序酶切。比较蛋白质组学研究共鉴定4 496个蛋白质，其中181个蛋白质为白癜风患者病变表皮中的差异表达蛋白。生物信息学分析表明差异表达蛋白主要与代谢、免疫、氧化还原和细胞黏附相关。其中119个上调蛋白主要参与角质化、转录、氧化应激及蛋白酶解等过程。62个下调蛋白主要参与细胞内物质运输、谷胱甘肽代谢和肌动蛋白细丝封端等过程。结论 比较蛋白质组学研究揭示了白癜风患者病变表皮与正常表皮之间主要存在角质化、免疫、脂质代谢和氧化还原等方面的功能差异，发现了PRDX1、PRDX2、EEF2、ITGB1、SPTBN2、ANXA1及PFKL等蛋白质为潜在的白癜风患者病变表皮功能失调的关键蛋白质。

摘要:目的 本研究旨在观察不同持续时间的模拟失重对大鼠抑郁样行为和海马超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的影响，以探究其影响及可能的作用机制。方法 采用后肢悬挂（HLS）尾吊法模拟大鼠失重状态。将大鼠分为对照组和不同模拟失重时间尾吊组（尾吊时长分别为1、2、3、4周）。采用旷场实验（OFT）、新物体识别实验（NORT）、强迫游泳实验（FST）观察大鼠抑郁样行为，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）法测定海马SOD和CAT活性。结果 OFT结果显示，与对照组相比，HLS不同时间大鼠的僵滞时间增加（P<0.05，P<0.01）。在NORT中，与对照组相比，HLS不同时间大鼠对新物体的探索潜伏期增加，探索次数和时间减少（P<0.05，P<0.01）。在FST中，与对照组相比，HLS不同时间大鼠在FST中的不动时间增加，攀爬次数减少（P<0.05，P<0.01）。与对照组相比，HLS不同时间组大鼠海马组织中SOD和CAT水平均下降（P<0.05，P<0.01）。结论 短时间或长时间的失重都会导致大鼠产生类抑郁样行为。

摘要:目的 为了探究CRISPR-Cas系统的靶标特点。方法 运用了包括BALST在内的多种生物信息学分析技术和方法对洋山港宏病毒组数据进行了分析。结果 洋山港宏病毒组数据集中共有25 391条双链DNA病毒序列，其中238条序列上的265个开放读码框（ORF）与134条规律间隔短回文重复（CRISPR）间隔序列产生了315个匹配。经注释后获得了128个ORF和135个匹配的功能信息，占比前5位的依次为终止酶（terminase）、衣壳蛋白（capsid protein）、门蛋白（portal protein）、肽酶（peptidase）和DNA甲基化转移酶（DNA methyltransferase）。匹配多在病毒特定功能基因的保守域或关键结构域中。这表明，CRISPR-Cas系统发挥免疫功能时表现出针对病毒特定基因、功能和结构域的靶标特异性。此外，属于Class 1门类下的Type_I型系统的CRISPR-Cas间隔序列匹配数量远高于其他类型系统，占总数的89.0%。结论 本文的研究结果揭示了CRISPR-Cas系统的靶标偏好，增进了对其的认识，为更好地理解病毒-宿主免疫互作机制提供了新的证据和线索。

摘要:Objective DUF538 (domain of unknown function 538) domain containing proteins are known as putative hypothetical proteins in plants. Until yet, there is no much information regarding their structure and function.Methods In the present research work, the homologous structures and binding potentials were identified between plant/mammalian lipocalins and plant DUF538 protein by using bioinformatics and experimental tools including molecular dynamics simulation, molecular docking and recombinant technology-based techniques.Results Molecular docking analysis of their interactions with lipidic ligands including cholesterol and palmitic acid revealed the similar and comparable binding potentials between DUF538 and lipocalin proteins. Both the test proteins were found to have more affinity to cholesterol molecule in compare to palmitic acid. By using recombinant technology-based experiments, the heterologously expressed and purified fused product of DUF538 protein exhibited about 61% cholesterol binding ability.Conclusion As a conclusion, plants DUF538 protein family was predicted to be the structural and may be the functional homologues of plants/animals lipocalin superfamily.

摘要:目的 治疗艾滋病最大的障碍在于无法根除人类免疫缺陷病毒（HIV）潜伏于人体细胞所形成的病毒存储库。构建描述病毒存储库建立分子机制的动力学模型需考虑生物体内的噪声环境和多重影响因素，本文通过一种全新的动力学结构分解方法将随机微分方程的确定性部分与随机性噪声分开，从而在仅需分析常微分方程不动点的情况下即可判断不同药物靶点的作用效果。方法 使用连续的随机微分方程构建了HIV转录过程的动力学模型，简化了描述系统所需方程的维度，增大了模型的可探索空间，在此基础上，通过计算得到的势能函数和概率分布函数直观表示病毒潜伏与激活的不同表达状态以及它们之间的关系。结果 定量分析了不同动力学参数对系统稳态和势函数的影响程度，分别得到了系统处于双稳态和单稳态时的参数范围，并将不同因素对动力系统分岔的影响程度与生物学实验结果对比，验证了本工作的理论基础。结论 本文突破了以往离散、随机的方法，可以通过常微分方程定量分析HIV转录调控的动力学机制，有利于推广到处理高维情况，进一步研究艾滋病在生物体内的发生发展，从而指导设计实验寻找临床上的治疗方案。

摘要:目的 单碱基编辑器作为修复基因组点突变的有力工具，在生物技术开发和临床应用中具有极大潜力。对于目标改造的单核苷酸变异（SNV），首先要选择可用于编辑的单碱基编辑器（base editors，BEs）和单向导RNA（single guide RNA，sgRNA）。目前，尽管有较多工具实现了设计sgRNA，但缺少将设计sgRNA与评估单碱基编辑器特异性完整结合起来的工具。方法 纳入主流的27种胞嘧啶碱基编辑器（CBEs）和12种腺嘌呤碱基编辑器（ABEs）对SNV设计编辑方案，并通过调用第三方工具BE-Hive对编辑方案进行效率预测。综合使用多个脱靶预测工具对编辑方案的脱靶图谱进行评估。最后结合BEs类型和脱靶位点，分析得到所有可能的脱靶编辑产物，再调用ANNOVAR这一变异注释工具进行脱靶产物的功能分析。结果 本文提出了一个综合性工具BE-dot，它可以实现对目标编辑的SNV从设计sgRNA到预测脱靶图谱的完整过程，并对脱靶产物进行功能注释。利用密码子的简并性，BE-dot除了提供DNA水平上的精确校正方案，还可以在蛋白质水平进行同义校正。在对单碱基编辑系统做脱靶图谱的预测时，BE-dot综合了Cas-OFFinder、CALITAS、CFD、uCRISPR、BEdeepoff等多个工具，可以更全面地评估单碱基编辑系统的特异性，为用户选择BEs和sgRNA提供参考。此外，BE-dot可以自动分析得到脱靶位点处所有可能的编辑产物，并转换为avinput格式供ANNOVAR进行功能注释，避免了以往手工注释的繁琐。结论 BE-dot能为单碱基编辑技术应用于纠正或引入SNV设计编辑方案，并且能够从编辑效率、脱靶图谱、脱靶带来的功能影响等方面对编辑方案进行全面的评估。

摘要:目的 生物电磁学参数中的电导率与组织的功能性信息直接相关，精准重建生物组织电导率在医学成像技术和医学诊断领域中有着重要意义。本文改进定量微波热声层析成像（microwave-induced thermoacoustic tomography，MTAT）算法，使组织电导率的重建精度提高。方法 本文在利用有限元离散法求解热声波动方程和亥姆霍兹方程的基础之上，提出了一种基于正则化牛顿迭代法（regularized Newton iteration method，RNIM）定量重建组织电导率的改进方法。结果 通过数值模拟实验和含不同浓度NaCl溶液的仿体实验，验证了算法改进的有效性。组织仿体实验结果表明，目标在不同位置、不同大小、不同对比度情况下，相比于定量微波热声层析成像采用拟合（fitting）的方法，采用正则化牛顿法定量重建的仿体电导率相对误差明显降低，重建目标精度提高。在仿体实验中采用RNIM方法重建相同浓度的单目标在不同位置的电导率变化幅度更小，以及重建多目标电导率的相对比值与实际更接近，实验结果验证了改进方法的稳定性。结论 研究结果表明优化算法能更加准确地定量重建组织仿体的电导率，这对于肿瘤的定位和分期的早期筛查及精准诊疗，预防疾病恶化具有重要意义。