• 2022年第38卷第3期文章目次
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      2022, 38(3):0-0.

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      2022, 38(3):0-0.

      摘要 (78) HTML (0) PDF 46.25 M (2192) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >主编导读
    • 主编导读

      2022, 38(3):851-854. DOI: 10.13345/j.cjb.220117

      摘要 (159) HTML (274) PDF 357.41 K (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 纳米抗体技术应用的最新进展

      2022, 38(3):855-867. DOI: 10.13345/j.cjb.210464

      摘要 (641) HTML (1328) PDF 1.41 M (1400) 评论 (0) 收藏

      摘要:纳米抗体作为一种可塑性强、较为新颖的抗原识别和调控的工具,具备小尺寸、易表达和筛选及改造、高亲性和稳定性等优势,能够识别传统抗体难以识别的较为隐匿的抗原表位,在诊断治疗各种疾病及检测方面的应用不断深入,且在基础研究中也发挥着不可替代的作用。文中主要介绍了纳米抗体及其衍生结构在小分子化合物及病原微生物检测和疾病的诊断,以及在疾病靶向治疗,细胞、分子成像领域的相关进展,此外还综述了在蛋白质构象研究领域展现的广阔前景。

    • 相容溶质四氢嘧啶的微生物合成研究进展

      2022, 38(3):868-881. DOI: 10.13345/j.cjb.210368

      摘要 (419) HTML (854) PDF 915.86 K (645) 评论 (0) 收藏

      摘要:四氢嘧啶(ectoine)作为一种氨基酸的衍生物,是嗜盐微生物胞内重要的天然次级代谢物,具有保护细胞和稳定生物大分子的功能,可广泛应用于药物制备佐剂、器官移植与保存、皮肤创伤修复与新型化妆品研发等生物医学领域。由于四氢嘧啶的医用价值和商业市场需求,文中从野生菌株的筛选与诱变育种、构建基因工程菌株与系统代谢整合工程菌株、四氢嘧啶的优化发酵与生产工艺以及抽提纯化工艺等方面,系统论述了四氢嘧啶高效积聚和过量化生产研究策略,并展望多组学、计算生物学及“细胞工厂”等技术在后续四氢嘧啶高效生产上的应用前景。

    • 同义密码子使用偏嗜性对mRNA半衰期及翻译调控的影响

      2022, 38(3):882-892. DOI: 10.13345/j.cjb.210364

      摘要 (297) HTML (564) PDF 885.03 K (552) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着基因组学和转录组学在不同生物体遗传和细胞生物学领域的广泛应用,同义密码子使用的偏嗜性逐渐被接受,并且在研究生物进化与生物表型之间的深层联系时,同义密码子使用模式受到相关领域研究人员的重视。信使RNA (messenger RNA,mRNA)最终表达出具有正常生物活性的蛋白产物是生命活动的重要环节。被称为“第二遗传密码”的同义密码子使用模式,可以通过精微调控翻译选择压力等分子机制,从转录调控、翻译调控及代谢活动等水平表达其承载的遗传信息。研究表明,mRNA半衰期的长短对mRNA活性以及转录和翻译过程有显著的影响。因此,系统地归纳同义密码子使用模式在基因转录、翻译调控及翻译后修饰等生命活动中所扮演的角色,将有助于全方位审视生物体如何巧妙利用密码子使用模式所产生的遗传效应来精准合成不同种类蛋白质,并以此保障生长或分化的特定基因表达程序顺利执行、维持正常的生命周期。

    • IFN-λ家族基因遗传多态性与HBV感染、病毒复制及清除的关系

      2022, 38(3):893-902. DOI: 10.13345/j.cjb.210310

      摘要 (207) HTML (927) PDF 463.03 K (462) 评论 (0) 收藏

      摘要:乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是一个严重的全球性公共卫生问题。HBV感染后会引发肝炎,可进一步发展为肝硬化甚至恶化为肝癌。干扰素λ(interferon λ,IFN-λ)是干扰素家族的成员之一,是抗病毒防御的重要细胞因子。IFN-λ家族包括4个成员,分别为IFN-λ1、IFN-λ2、IFN-λ3和IFN-λ4,已有研究表明该家族基因的遗传多态性与HBV的复制和患者的治疗效果具有相关性。文中从遗传易感的角度总结了IFN-λ家族基因多态性在HBV的感染、患者的病程进展和治疗效果中扮演的角色,从而进一步了解其遗传多态性在HBV感染及其病程中的作用,为HBV感染的预防与患者的治疗提供理论基础,为该类细胞因子作为抗HBV药物的研发提供参考。

    • B淋巴细胞活化因子抗体在自身免疫性疾病治疗中的研究进展

      2022, 38(3):903-914. DOI: 10.13345/j.cjb.210199

      摘要 (282) HTML (1180) PDF 1.03 M (507) 评论 (0) 收藏

      摘要:近几十年来,自身免疫性疾病的治疗已从使用激素和常规免疫抑制药物转向使用生物制剂。B淋巴细胞的增殖及成熟对自身免疫性疾病的发病起到至关重要的作用。其中,肿瘤坏死因子超家族B淋巴细胞活化因子(B cell activating factor,BAFF)及其受体通过调控信号通路介导B淋巴细胞存活,因此BAFF及其受体是自身免疫性疾病的重要治疗靶点。文中阐述了BAFF及其受体在人体免疫系统中的作用机制,同时介绍了BAFF通路的过度活化如何促进系统性红斑狼疮、干燥综合征和类风湿关节炎等自身免疫疾病发展的最新观点。针对以上3种疾病,文中以3种主要的靶向BAFF抗体药物Belimumab、Tabalumab和Atacicept为例,介绍和讨论了其最新的临床试验及临床应用现状。最后提出靶向BAFF通路开发新型治疗自身免疫性疾病的方案和策略。

    • Ⅱ型内含子及其生物技术应用研究进展

      2022, 38(3):915-924. DOI: 10.13345/j.cjb.210256

      摘要 (374) HTML (945) PDF 992.24 K (904) 评论 (0) 收藏

      摘要:Ⅱ型内含子(group Ⅱ introns)是一类具有自我剪接功能的核酶,能够通过“归巢”(retrohoming)机制高频插入到DNA靶位点。Ⅱ型内含子对DNA靶位点的识别和剪接具有高度专一性和高效性,这种特性使其在基因工程中具有重要的应用价值。文中首先综述了Ⅱ型内含子基因打靶原理及其在微生物遗传改造中的应用;然后,根据Ⅱ型内含子“归巢”特点及其依赖高浓度Mg2+的特性,分析了Ⅱ型内含子在多功能基因编辑及真核生物应用中的局限性;最后,以笔者课题组研究工作为基础,结合Ⅱ型内含子自身结构特点,分析了Ⅱ型内含子在新型基因编辑工具开发方面的潜能,为Ⅱ型内含子生物技术应用提供借鉴。

    • 微载体技术在软骨损伤修复中的应用与展望

      2022, 38(3):925-942. DOI: 10.13345/j.cjb.210284

      摘要 (245) HTML (952) PDF 9.16 M (738) 评论 (0) 收藏

      摘要:软骨内部无血管结构、细胞外基质含量高的特点,使软骨组织的自我恢复能力很差。在临床治疗中,轻度的软骨缺损通常采用物理治疗或药物治疗方式,严重者需进行手术治疗。近年来,软骨组织工程技术为治疗软骨缺损提供了新的思路,与传统的手术治疗方式相比,结合软骨组织工程技术进行治疗具有创口小、恢复佳的优点。将微载体技术融入组织工程支架的设计中,可以利用微载体直径小、能够负载多种生长因子的特点,进一步扩展支架功能、促进软骨组织再生。文中首先对微载体技术进行介绍,对近年来微载体的主要制备方式和创新内容进行了概括总结,作为后续介绍的基础内容。然后对应用于软骨修复中的微载体进行了材料和功能上的划分,介绍了不同材料、不同功能微载体的属性特征和在软骨修复方面的具体应用,最后结合该领域发展历程对其今后发展趋势及方向进行展望,并基于笔者团队关于骨软骨一体化层状支架的研究,提出了通过微载体优化层状支架性能的思路,有望制备出更贴合天然软骨结构特征的仿生支架。

    • 基于微流控芯片的等温扩增技术

      2022, 38(3):943-960. DOI: 10.13345/j.cjb.210533

      摘要 (412) HTML (1038) PDF 12.68 M (1684) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的核酸扩增技术是分子诊断领域的金标准,然而PCR往往包含多个反应温度,涉及长时间的循环升降温过程,且需要在复杂热循环仪中完成,这些都限制了其在现场即时检测(point-of-care testing,POCT)中的应用。与传统PCR相比,等温扩增依靠恒定反应温度,反应时间短,检测装置简单,能够提供更加方便、快捷的核酸检测。基于微流控技术的等温扩增检测,通过兼顾微流控与等温扩增两者的优势,能够为POCT分子诊断提供更具竞争力的平台。例如,在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控中,多种形式的POCT等温扩增检测展示了其独特优势。文中首先归纳总结了典型的等温扩增技术及其检测方法,然后对不同类型的等温扩增微流控系统进行了分类总结与分析(如功能定位、结构组成、流体控制、系统特点等),最后总结了等温扩增微流控系统在新冠病毒(SARS-CoV-2)等不同病原体检测领域中的应用,并对等温扩增与CRISPR基因编辑等其他新型技术的相互结合进行了介绍与展望。

    • 蛋白质组学中色谱保留时间对齐算法的研究进展

      2022, 38(3):961-975. DOI: 10.13345/j.cjb.210271

      摘要 (227) HTML (708) PDF 639.26 K (701) 评论 (0) 收藏

      摘要:色谱是目前蛋白质组学流程中的一个基本环节,而色谱的保留时间对齐是有效提高鉴定和定量准确性的重要步骤之一。经过多年的发展,目前已经产生了一系列保留时间对齐算法。文中主要从可用性角度对蛋白质组学分析中色谱保留时间对齐算法及工具进行了系统总结,并对其发展趋势及应用方向进行了展望。

    • 小分子,大作为:酮体D-β羟基丁酸在医疗领域的应用与展望

      2022, 38(3):976-989. DOI: 10.13345/j.cjb.210343

      摘要 (317) HTML (1176) PDF 752.40 K (659) 评论 (0) 收藏

      摘要:人体两大供能模式主要是通过碳水化合物代谢或脂肪代谢。日常饮食下,身体会优先选择葡萄糖作为主要的能量来源。但近年来,科学家们发现在限制碳水化合物供给的条件下可以促进机体的脂肪代谢,该饮食模式可能会成为一种改善人类健康的全新的方式。其中,间歇性进食、生酮饮食等受到了广泛的关注,特别是在运动减肥、代谢疾病、脑部健康以及预防心血管疾病方面的效果十分明显。脂肪代谢中最为关键的产物是D-β-羟基丁酸(酮体,D3HB),是组成微生物内聚物聚-D-β-羟基丁酸(PHB)的单体。D3HB是一个能够在不同细胞与组织器官中起到供能与保护作用的小分子物质。然而,仅靠饮食促发的营养性酮症会带来一定的副作用且需要经过非常长的适应期(3个月以上),因此,外源性D3HB酮体的补充逐渐成为一种更加新颖、便捷的方式,用于帮助人体快速进入营养性酮症并激发相应的功能作用。文中详细阐述了人体产生D3HB的过程与其代谢路径、D3HB在人体内的作用效果以及外源性D3HB酮体在近年来的应用研究进展。

    • 头孢地尔:新型铁载体头孢菌素抗多重耐药革兰阴性杆菌感染

      2022, 38(3):990-1003. DOI: 10.13345/j.cjb.210546

      摘要 (347) HTML (1096) PDF 1.66 M (595) 评论 (0) 收藏

      摘要:抗菌药物耐药是目前全世界面临的重要公共卫生问题之一,亟需开发有效的广谱抗菌药物以应对多重耐药革兰阴性杆菌的感染。头孢地尔是日本Shionogi公司开发的新型铁载体头孢菌素类抗菌药物。该药物对碳青霉烯耐药的肠杆菌目细菌(carbapenem resistant Enterobacterales,CRE)、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌等具有广谱强效的抗菌活性。该药物克服了革兰阴性杆菌因外膜孔道蛋白表达量下调和主动外排泵表达量上调产生的耐药性,并对丝氨酸酶和金属碳青霉烯酶具有较好的稳定性。该药可用于治疗由革兰阴性杆菌引起的复杂性尿路感染(包括肾盂肾炎)、院内获得性肺炎和呼吸机相关性肺炎。文中通过汇总头孢地尔的化学结构、抗菌作用机制、体外抗菌活性、药代动力学、药效学和临床治疗等信息,展现头孢地尔作为新型铁载体头孢菌素在治疗多重耐药革兰阴性杆菌感染中的应用前景。

    • 三萜皂苷生物合成相关糖基转移酶研究进展

      2022, 38(3):1004-1024. DOI: 10.13345/j.cjb.210587

      摘要 (416) HTML (1078) PDF 4.29 M (844) 评论 (0) 收藏

      摘要:三萜皂苷具有独特的化学性质和丰富的药理活性,在医药、保健品、化妆品、食品添加剂、农业等方面被广泛应用。尿苷二磷酸(UDP)依赖的糖基转移酶(UGTs)是催化三萜皂苷生成的关键酶,对三萜皂苷的结构及其药理活性多样性的形成有重要作用。文中基于UGTs来源及受体底物结构类型对参与植物三萜皂苷生物合成的UGTs进行了综述,并展望了UGTs在基于合成生物学技术实现三萜皂苷异源生物合成方面的应用前景,以期为三萜皂苷生物合成相关研究提供参考。

    • >医药生物技术
    • 栽培杨黄不同提取物对H22荷瘤小鼠的抗肿瘤作用及机理

      2022, 38(3):1025-1038. DOI: 10.13345/j.cjb.210185

      摘要 (244) HTML (623) PDF 13.87 M (682) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨栽培杨黄子实体不同提取物对H22荷瘤小鼠的抑瘤作用及机制,将150只ICR小鼠随机分为空白组、模型组、CTX组、杨黄水提取物组、乙醇提取物组、石油醚提取物组及粗多糖组。采用H22肝癌细胞建立实体瘤模型,给药第10天处死小鼠,计算脾、胸腺脏器指数及抑瘤率,检测血清中TNF-α、INF-γ、VEGF及苏木精-伊红和免疫组化染色法观察肿瘤组织病理变化,同时Western blotting检测肿瘤相关蛋白表达。结果表明,石油醚提取物的高剂量组抑瘤率(73.21%)最好,且血清中的TNF-α、IFN-γ、VEGF的含量升高;能显著促进肿瘤组织坏死、消融等现象。水提物组免疫组化则出现负调控,表现出抑瘤率不显著。Western blotting结果表明,与模型组相比各给药组的凋亡基因Caspase-3Caspase-9和通路基因NF-κBJAK均高表达,且随剂量的递增表达量逐渐降低。综上所述,杨黄子实体石油醚提取物抑瘤效果显著,其作用机理可能是通过线粒体途径实现,药物经体内代谢后,引起细胞中Bax、Bcl-2、TNF等激活Caspase-3和Caspase-9凋亡蛋白,引起细胞核染色质或DNA凝聚或降解,破坏肿瘤细胞的正常增殖,从而诱导其凋亡,抑制肿瘤的生长。

    • 乙肝病毒核心蛋白CTD结构域与吲哚菁绿包封效应的相关性

      2022, 38(3):1039-1049. DOI: 10.13345/j.cjb.210252

      摘要 (194) HTML (406) PDF 9.97 M (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:乙肝病毒核心蛋白(hepatitis B virus core protein,HBc)由于其天然的颗粒自组装能力和易修饰性,已然成为药物载体蛋白研究的热点。HBc的C-末端聚精氨酸结构域(CTD,aa 151–183)的截短与否不会影响颗粒的自组装特性,但对颗粒的内外电荷会产生一定影响,进而影响药物包封。基于此,本研究选择截短HBc的CTD和插入RGD肽,构建并表达3种不同C末端长度的HBc变体(RH)包封ICG (RH/ICG),比较其纳米制剂的稳定性和药物活性。研究发现RH160/ICG在包封效率和生物成像方面存在较大优势。相比于其他HBc蛋白变体,RH160/ICG可明显提高包封效率,最高可达32.77%±1.23%。细胞毒性和溶血实验进一步表明RH160/ICG具有良好的生物相容性。细胞摄取和小鼠体内成像实验均显示RH160/ICG可在4T1小鼠乳腺癌细胞和肿瘤部位中高效递送ICG,具有较好的成像效果。研究结果为进一步扩大ICG的诊疗应用和开发以HBc为基础的纳米颗粒药物载体平台提供新的方向。

    • 耻垢分枝杆菌EF-G敲低菌株的构建和耐药分析

      2022, 38(3):1050-1060. DOI: 10.13345/j.cjb.210207

      摘要 (241) HTML (854) PDF 7.71 M (685) 评论 (0) 收藏

      摘要:GTPase延伸因子G (elongation factor G,EF-G)是蛋白质翻译过程中重要的翻译因子。作为唯一在翻译延伸和核糖体再生2个翻译环节发挥重要功能的翻译因子,EF-G成为潜在的抗菌药物作用靶点。耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmetics,Msm)和结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)基因组中均存在2个EF-G同源编码基因,分别为MsmEFG1(MSMEG_1400)和MsmEFG2(MSMEG_6535),fusA1(Rv0684)和fusA2(Rv0120c)。基因突变库和生物信息学推测MsmEFG1(MSMEG_1400)和fusA1(Rv0684)是生长必需基因。为探究分枝杆菌中EF-G的生物学功能及特点,利用成簇的规律间隔的短回文重复序列干扰(clustered regularly interspaced short palindromic repeats interference,CRISPRi)技术构建了耻垢分枝杆菌中2个EF-G诱导型敲低菌株(Msm-ΔEFG1(KD)和Msm-ΔEFG2(KD)),研究发现EF-G2的敲低对细菌生长无影响,而EF-G1的敲低显著影响分枝杆菌的生长,成膜能力显著减弱、菌落形态显著变化、菌体长度显著增长,推测EF-G可能与细菌的分裂相关。最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)实验结果表明,抑制EF-G1的表达可增强分枝杆菌对利福平、异烟肼、红霉素、夫西地酸、卷曲霉素等抗菌药物的敏感性,提示EF-G1可能成为未来抗结核药物筛选的潜在靶标,为探究EF-G在分枝杆菌中的生理功能及作为潜在药物靶标提供基础。

    • 核糖体bS22、bL37基因的敲除增强分枝杆菌对抗生素的敏感性

      2022, 38(3):1061-1073. DOI: 10.13345/j.cjb.210480

      摘要 (210) HTML (351) PDF 3.77 M (424) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,利用冷冻电子显微镜在分枝杆菌(mycobacteria)的核糖体中新发现了两个蛋白:位于30S亚基解码中心附近的bS22和位于50S亚基肽酰转移酶中心附近的bL37。由于这两个蛋白均邻近抗生素与核糖体结合区,推测它们可能会影响相关药物与靶点的结合。因此我们利用同源重组的方法,在野生型耻垢分枝杆菌(Mycolicibacterium smegmatis) mc2155中分别敲除这两个蛋白的编码基因,并测定菌株的生长曲线和对相关抗生素的敏感性。结果表明,与野生型相比,2株敲除株的生长速率均没有显著变化,但菌株ΔbS22相比于野生型对卷曲霉素、卡那霉素、阿米卡星、链霉素、庆大霉素、巴龙霉素和潮霉素B的敏感性增加,菌株ΔbL37相比于野生型对利奈唑胺的敏感性增加,并且这种敏感性的变化通过基因回补均得到恢复。研究结果暗示了核糖体蛋白bS22、bL37作为药物设计靶点的可能性。

    • 利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除TrxR1基因的HCT-116细胞株

      2022, 38(3):1074-1085. DOI: 10.13345/j.cjb.210635

      摘要 (333) HTML (575) PDF 8.35 M (678) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地研究靶向硫氧还蛋白还原酶1的小分子化合物的细胞内靶点选择性,利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除TrxR1基因(编码硫氧还蛋白还原酶1)的HCT-116细胞株。首先根据TrxR1基因序列和CRISPR/Cas9靶点设计原则,设计并选择合适的敲除位点,再根据敲除位点序列设计敲除TrxR1基因的sgRNA干扰序列,以pCasCMV-Puro-U6空质粒载体为骨架构建能表达该sgRNA干扰序列的重组质粒。质粒共转染至HCT-116细胞后,利用嘌呤霉素筛选TrxR1敲除的HCT-116细胞,通过DNA测序、免疫蛋白印迹、TRFS-green荧光探针和细胞内TrxR1酶活力检测等方法鉴定和验证HCT-116细胞的TrxR1基因敲除效果。进一步通过CCK-8实验初步研究靶向TrxR1小分子化合物对细胞内TrxR1酶活力和细胞增殖力抑制的相关性。结果显示,表达sgRNA干扰序列的重组质粒可以敲除HCT-116细胞中TrxR1基因,筛选获得的稳定敲除细胞HCT116-TrxR1-KO中无TrxR1蛋白表达,而靶向TrxR1小分子抑制剂对该细胞无TrxR1酶活力和细胞增殖力抑制效果。本研究利用CRISPR/Cas9系统成功构建了HCT-116的TrxR1基因敲除的稳定细胞株,为进一步研究TrxR1在相关疾病的发生机制和治疗中的作用奠定了基础。

    • Ad-ERα-36-Fc-GFP的制备及鉴定

      2022, 38(3):1086-1095. DOI: 10.13345/j.cjb.210531

      摘要 (236) HTML (645) PDF 8.95 M (494) 评论 (0) 收藏

      摘要:ERα-36是雌激素受体α新亚型,促进肿瘤细胞增殖、侵袭及耐药,可作为治疗靶点,但目前仅有小分子靶向药物研发。利用重组腺病毒携带诱饵受体,可进行靶向ERα-36的基因治疗探索。首先通过基因工程技术,构建可表达由Igκ信号肽引导分泌的重组融合蛋白ERα-36-Fc的穿梭质粒pDC316-Ig κ-ERα-36-Fc-GFP;利用AdMaxTM腺病毒包装系统进行Ad-ERα-36-Fc-GFP腺病毒的包装、鉴定及扩增;感染三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231并进行表达及功能验证。结果表明成功制备Ad-ERα-36-Fc-GFP重组腺病毒,可高效感染三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231,表达并分泌ERα-36-Fc重组蛋白,显著抑制EGFR/ERK信号通路。Ad-ERα-36-Fc-GFP腺病毒的制备为进一步开展靶向ERα-36的肿瘤基因治疗研究奠定基础。

    • 敲除GGTA1同时表达人白细胞抗原G5的基因修饰猪的构建

      2022, 38(3):1096-1111. DOI: 10.13345/j.cjb.210655

      摘要 (319) HTML (389) PDF 1.34 M (392) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于猪的诸多生理和遗传特征与人类近似,猪一直被认为是理想的异种器官移植候选供体动物。但是物种之间严重的免疫不相容是影响猪到灵长类异种器官移植的最关键因素。为了克服物种之间的免疫排斥反应,诸多研究对猪进行了各种各样的基因修饰,消除或抑制造成异种器官移植的免疫原,以获得可应用于灵长类移植的供体器官。本研究利用转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)对猪的α-1,3-半乳糖苷转移酶(α-1,3-galactosyltransferase,GGTA1)基因进行敲除,该基因编码的酶催化合成α-1,3-半乳糖,这是导致猪到灵长类异种器官移植中产生超急性免疫排斥的关键因子。同时本研究也通过转基因方法导入一种重要的免疫抑制因子,人类白细胞抗原G5(human leukocyte antigen-G5,HLA-G5),来进一步增加猪器官在异种器官移植中的免疫耐受。本研究筛选了GGTA1双等位基因敲除(GGTA1 knockout,GTKO)且HLA-G5转基因导入的猪成纤维细胞,并通过体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)构建相应的基因修饰猪模型。本研究获得了20头GGTA1双等位基因敲除的克隆猪,其中10头同时表达HLA-G5蛋白。经检测,α-1,3-半乳糖在GTKO/HLA-G5克隆猪的组织和细胞上完全缺失,Western blotting和免疫荧光染色显示,HLA-G5在克隆猪的组织和细胞上成功表达。功能学分析显示,从GTKO/HLA-G5克隆猪分离的成纤维细胞具有更好的免疫耐受,相比于单一的GTKO猪和未经基因修饰的野生型猪,GTKO/HLA-G5克隆猪的细胞对补体介导的细胞裂解反应具有更强的耐受。GTKO/HLA-G5克隆猪可以为异种器官移植提供一种有用的动物模型。

    • B型流感病毒血凝素的表达及免疫原性测定

      2022, 38(3):1112-1123. DOI: 10.13345/j.cjb.210203

      摘要 (283) HTML (724) PDF 1.05 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:B型流感病毒是引起季节性流感的原因之一,严重时会造成重大疾病或死亡。为了检测B型流感病毒2个疫苗候选毒株的血凝素(hemagglutinin,HA)蛋白胞外段在哺乳动物细胞中的表达及在小鼠体内的免疫原性,本研究将带有三聚体标签的HA胞外段(HA-ectodomain,HA-ecto)序列及神经氨酸酶(neuraminidase,NA)全长编码框经密码子优化后构建至pCAGGS载体中,通过线性聚乙烯亚胺将pCAGGS-HA-ecto与pCAGGS-NA共转染293T细胞。收集转染后96 h的上清,通过镍离子亲和层析及分子筛层析获得三聚体形式的HA-ecto蛋白,然后将HA-ecto三聚体蛋白免疫小鼠,进行酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)及血凝抑制实验(hemagglutination inhibition,HAI)检测HA-ecto蛋白诱导小鼠后产生的抗体水平。纯化结果显示,通过哺乳动物细胞表达系统能够得到分泌型表达的三聚体HA-ecto蛋白。ELISA及HAI结果显示,三聚体HA-ecto蛋白二次免疫小鼠后,能诱导小鼠产生较高水平的同源和异源交叉抗体。以上结果表明,哺乳动物细胞表达的B型流感病毒HA蛋白可作为亚单位重组流感疫苗的候选。

    • 转谷氨酰胺酶2抑制H1亚型流感病毒在MDCK细胞中的增殖

      2022, 38(3):1124-1137. DOI: 10.13345/j.cjb.210591

      摘要 (148) HTML (458) PDF 9.06 M (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:组织转谷酰胺酶(transglutaminase 2,TGM2)是一种普遍存在的多功能蛋白,与不同细胞的粘附和肿瘤形成有关。有证据表明,TGM2参与了宿主细胞与病毒间的相互作用,但是对于流感病毒在细胞内增殖的影响还未有报道。为了探究MDCK细胞中TGM2对H1N1亚型流感病毒增殖的影响,本研究构建了TGM2过表达和敲除的MDCK稳定细胞系,感染H1N1亚型流感病毒48 h后检测病毒NP和NS1蛋白mRNA和蛋白表达水平的变化,测定病毒滴度。结果显示,过表达TGM2能够有效抑制H1N1亚型流感病毒的NPNS1基因的表达,而敲除TGM2可上调病毒NPNS1基因的表达,其中NP蛋白的蛋白表达情况与mRNA水平一致。病毒增殖曲线结果显示,TGM2过表达后H1N1亚型流感病毒滴度显著降低,而敲除TGM2后结果相反,48 h时病毒滴度在敲除细胞中达到高峰,进一步证明TGM2在MDCK细胞中参与对H1N1亚型流感病毒增殖的抑制。通过对流感病毒应答信号途径下游基因的表达分析发现,TGM2可能通过促进激活JAK-STAT分子途径和抑制RIG-1信号途径,抑制H1N1亚型流感病毒增殖。以上发现对于揭示宿主细胞与病毒互作机制以及建立高产的流感疫苗生产基因工程细胞系具有重要意义。

    • 重组靶向核糖体失活蛋白luffin-α-NGR的制备及抗肿瘤活性评价

      2022, 38(3):1138-1148. DOI: 10.13345/j.cjb.210599

      摘要 (162) HTML (441) PDF 3.19 M (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:将丝瓜籽核糖体失活蛋白luffin-α与肿瘤靶向肽NGR融合,制备luffin-α-NGR重组蛋白,并检测其对肿瘤细胞与血管生成的抑制活性。通过引物设计及PCR扩增获得luffin-α-NGR融合基因,与pGEX-6p-1载体连接后获得pGEX-6p-1/luffin-α-NGR重组质粒,质粒转入大肠杆菌(Escherichia coli) BL21中表达,以GST亲和层析法分离纯化目的蛋白。MTT比色法、Transwell迁移实验以及鸡胚尿囊膜实验(CAM)检测其活性。结果表明,成功获得全长为849 bp的luffin-α-NGR融合基因,目标蛋白在16℃、0.5 mmol/L IPTG诱导16 h后获得最佳表达,经SDS-PAGE和Western blotting分析,GST融合蛋白分子量为56.6 kDa,与预期一致。重组蛋白经GST亲和层析、蛋白酶精准酶切去除标签后,利用MTT法验证其对HepG2和MDA-MB-231细胞的抑制效果显著优于luffin-α。Transwell迁移实验和CAM实验证实重组蛋白luffin-α-NGR对肿瘤细胞迁移和血管生成具有明显的抑制作用。本研究成功地制备了重组蛋白luffin-α-NGR,并证实该重组蛋白对肿瘤细胞具有良好的抑制活性,为后续重组靶向蛋白药物的开发奠定基础。

    • 新型镇痛靶点α2δ-1-NMDAR稳定表达细胞株构建及镇痛药物筛选的应用

      2022, 38(3):1149-1158. DOI: 10.13345/j.cjb.210162

      摘要 (179) HTML (645) PDF 5.51 M (598) 评论 (0) 收藏

      摘要:在多种神经性疼痛动物模型中均发现周围神经损伤可导致由CACNA2D1编码的α2δ-1蛋白在脊髓和背根神经节(DRG)中表达显著上调。CACNA2D1过表达使脊髓背角神经元的突触前和突触后NMDAR活性增强,引起疼痛过敏症。α2δ-1与NMDAR相互作用,促进了NMDAR在细胞表面转运和突触膜上的定位,可引起神经病理性疼痛,且α2δ-1-NMDAR复合物也被发现存在于其他多种病理状态下,如某些神经源性的高血压、脑缺血。本研究使用慢病毒转染构建稳定表达α2δ-1-NMDAR复合物的人肾胚HEK293T细胞株;通过荧光显微镜、RT-qPCR及Western blotting方法对所建立的稳转细胞系进行鉴定,结果显示HEK293T被成功转染且基因能够稳定表达;并采用膜片钳技术成功建立该细胞株靶向药物筛选体系。该细胞株为进一步研究α2δ-1-NMDAR复合物的相互作用机制及针对慢性疼痛和相关疾病的低副作用的药物筛选提供了良好应用前景的细胞模型。

    • 多囊蛋白2对低频脉冲电磁场促进成骨细胞分化成熟的影响

      2022, 38(3):1159-1172. DOI: 10.13345/j.cjb.210356

      摘要 (160) HTML (465) PDF 3.36 M (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:已知低频脉冲电磁场(pulsed electromagnetic fields,PEMFs)可以促进体外培养大鼠颅骨成骨细胞(rat calvarial osteoblasts,ROBs)的分化成熟,但ROBs感知PEMFs物理信号并启动成骨性分化的机制至今不明。本研究探究了0.6 mT 50 Hz PEMFs促进ROBs成骨性分化与位于ROBs表面的初级纤毛上的多囊蛋白2(polycystin2,PC2)的关系。首先用免疫荧光染色法研究了PC2是否位于ROBs初级纤毛内,然后通过Western blotting检测了经PEMFs处理不同时间后,ROBs内PC2蛋白表达的变化情况。接着用PC2阻断剂盐酸阿米洛利(amiloride HCl,AMI)预处理ROBs,检测碱性磷酸酶(alkline phosphatase,ALP)活性和PC2蛋白表达受PEMFs处理的影响情况,以及与骨形成相关的Runx-2、Bmp-2、Col-1、Osx的蛋白及基因表达的变化情况。再用RNA干扰法抑制ROBs内PC2的表达后,检测与骨形成相关基因表达情况。结果发现,PC2被定位于ROBs初级纤毛上,PEMFs处理增加了PC2蛋白表达量。PC2被AMI阻断后,PEMFs不再能提高PC2蛋白表达水平及ALP活性,PEMFs对成骨相关蛋白和基因表达的促进作用也被抵消。使用RNA干扰法抑制PC2的表达后,PEMFs也不再能提高骨形成相关基因的表达。结果表明:存在于成骨细胞初级纤毛表面的PC2在感知并传递PEMFs发出的物理信号中扮演着不可或缺的角色,PEMFs促进ROBs成骨性分化依赖于PC2的存在。本研究为阐明低频脉冲电磁场促进骨形成及治疗骨质疏松的机制研究奠定了基础。

    • Opsin3糖基化位点的鉴定及糖基化修饰功能

      2022, 38(3):1173-1182. DOI: 10.13345/j.cjb.210488

      摘要 (164) HTML (592) PDF 1.90 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:为鉴定Opsin3(OPN3)的糖基化位点,通过使用衣霉素(tunicamycin)以及N-糖酰胺酶F (PNGase F)处理发现OPN3存在糖基化修饰;通过预测以及蛋白质氨基酸位点点突变鉴定OPN3的糖基化位点;利用SNAP标签蛋白构建了SNAP-Opsin3(SNAP-OPN3)重组蛋白,使用SNAP-OPN3重组蛋白进行糖基化修饰对OPN3功能影响的研究。在表达SNAP-OPN3重组蛋白后,使用SNAP-tag的反应底物SNAP-Surface® 549以及SNAP-Cell® Oregon Green®通过荧光共聚焦显微镜观察OPN3以及OPN3糖基化位点突变体是否能够成熟转运至细胞膜。结果表明,OPN3的N82位点为OPN3的糖基化位点;SNAP标签不影响OPN3功能的正常发挥;使用SNAP反应底物可以清楚地观察到糖基化位点突变的OPN3不能正常转运至细胞膜。本研究首次鉴定了OPN3的糖基化位点,并构建了SNAP-OPN3重组蛋白,发现SNAP标签并不影响OPN3的成熟转运,并利用SNAP底物验证了糖基化修饰影响OPN3蛋白的成熟转运。

    • >组织工程与细胞培养
    • 人脐带和胎盘不同层次间充质干细胞的生物学特性分析

      2022, 38(3):1183-1196. DOI: 10.13345/j.cjb.210244

      摘要 (278) HTML (898) PDF 8.53 M (686) 评论 (0) 收藏

      摘要:间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)在再生医学中具有广阔的应用前景,其临床转化应用已成为研究热点,如何大量获取原代间充质干细胞以及针对不同疾病选择最为合适的细胞来源是关键。为了探讨不同来源间充质干细胞的异同,为临床治疗与研究选择合适的种子细胞提供参考,文中比较了人脐带和胎盘不同层次间充质干细胞(MSC)的生物学特性,包括细胞形态、表面标志物、分化能力及核型分析,并对4种胎儿来源的MSCs进行了转录组序列分析,针对转录组测序结果,从增殖能力和分泌细胞因子等方面对不同来源的MSCs进行了分析验证。结果显示,脐带(umbilical cord,UC)、羊膜(amniotic membrane,AM)、绒毛膜平滑肌层(chorionic membrane,CM)、绒毛膜滋养层(chorionic villi,CV)和蜕膜(deciduae,DC)等5种不同来源的MSCs均符合2006年国际细胞治疗协会(international society for cell therapy,ISCT)的最低标准,符合干细胞的一般特性;核型分析表明除了DC来源MSCs来自母体,UC、AM、CM、CV来源MSCs均来自胎儿;转录组测序分析结果显示,来自脐带和胎盘的MSCs具有相似的基因表达模式,但也存在一些差异,这些特定基因涉及细胞周期、细胞分裂、细胞死亡、细胞生长和发育。这些基因还在转录调节、DNA修复、DNA复制和染色体稳定性中起作用,这是细胞或亚细胞组分运动、细胞通信、细胞组织突起、细胞因子分泌和激素代谢的重要组成部分。转录组测序分析的结果在一定程度上解释了不同来源的MSCs之间生物学特征的差异;基于测序结果的验证实验可知,不同来源的MSCs在增殖能力和细胞因子分泌能力存在显著差异。总的来说,UC-MSCs和CV-MSCs表现出更强的增殖能力,分泌更高水平的旁分泌因子,可能在未来疾病的治疗中有不同的优势。

    • >生物技术与方法
    • 基于胶体金的8-羟基-2'-脱氧鸟苷免疫层析试纸条

      2022, 38(3):1197-1208. DOI: 10.13345/j.cjb.210384

      摘要 (205) HTML (653) PDF 8.80 M (685) 评论 (0) 收藏

      摘要:8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-hydroxy-2'-deoxyguanosine,8-OHdG)是评价DNA氧化损伤较灵敏和稳定的生物标志物。文中采用竞争法建立一种快速、灵敏检测8-OHdG的胶体金免疫层析试纸条。将样品垫(玻璃纤维素膜)、结合垫(玻璃纤维素膜)、硝酸纤维素膜和吸水垫依此粘贴在聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)底板上,构建试纸条。通过柠檬酸钠还原三水合四氯金酸制备胶体金(gold nanoparticles,AuNPs),8-OHdG配对的抗体(antibody,Ab)包被于AuNPs的外层(Ab coated AuNPs,Ab@AuNPs)作为探针。牛血清蛋白(bovine serum protein,BSA)与8-OHdG用碳二亚胺盐酸盐偶联制备人工抗原,作为检测线的包被抗原。羊抗鼠多抗(imunoglobulin G,IgG)作为质控线的包被抗体。对试纸条的硝酸纤维素膜、上样液的配方、金标抗体喷涂量等实验参数进行了优化。结果表明,硝酸纤维素膜(nitrocellulose film,NC)膜采用CN 95,上样液的最优配方为1% BSA+3%吐温-20+3%蔗糖+0.9% NaCl溶液,最适金标抗体喷涂量为4 μL。利用试纸条在可见光下检测8-OHdG,根据检测线(test line,T线)和质控线(control line,C线)的显色强度对比,可初步判断尿液中8-OHdG的含量水平。并通过T线的灰度值计算尿液中的8-OHdG的浓度,检测限为2.55 μg/L。该方法简单、快速且有较好的特异性,可检测人体尿液中的8-OHdG含量,以初步评价人体的健康状态。

    • 超滤-高效液相色谱法检测pHLA复合物中的抗原肽

      2022, 38(3):1209-1217. DOI: 10.13345/j.cjb.210490

      摘要 (167) HTML (524) PDF 783.80 K (402) 评论 (0) 收藏

      摘要:重组HLA-Ⅰ类分子/抗原肽复合物(pHLA复合物)在研究人类T细胞特异性免疫应答中有重要用途。pHLA复合物的制备以基因工程及蛋白体外稀释折叠复性技术为基础,在体外复性体系中重组HLA-Ⅰ类分子正确折叠,并结合抗原肽形成复合物。本研究建立了一种超滤-高效液相色谱法(超滤-HPLC法)定量检测重组pHLA复合物中的抗原肽,尤其针对少量制备产物中抗原肽的检测。通过将重组HLA-Ⅰ类分子和抗原肽加入到复性缓冲液中,使重组HLA-Ⅰ类分子的重链(heavy chain,HC)与轻链(β2m)复性折叠,与含锚定残基的VYF抗原肽结合形成pHLA复合物,经超滤去除未结合的游离抗原肽VYF而保留复合物,最后将pHLA复合物经酸处理破坏其相互作用从而释放抗原肽,再超滤收集VYF抗原肽并进行HPLC检测,所测得的VYF抗原肽即为重组HLA-Ⅰ类分子与抗原肽相互作用所结合的抗原肽。结果显示,制备的重组pHLA复合物可被HLA-Ⅰ分子构象特异性抗体W6/32识别,这说明重组HLA-Ⅰ类分子折叠构象正确,可鉴定为pHLA复合物;而超滤-HPLC法也可检测到pHLA复合物中含有抗原肽VYF,因此将超滤-HPLC法用于检测pHLA复合物的方法可行。与Western blotting法相比,超滤-HPLC法定量检测抗原肽浓度范围为0–9μg/mL,可根据复合物中结合的抗原肽量来优化不同结合条件,以提高HLA-Ⅰ类分子折叠效率并促进HLA-Ⅰ类分子结合抗原肽,还可根据pHLA复合物结合的抗原肽含量计算复性体系中形成pHLA复合物的制备率。因此文中所建立的超滤-HPLC法可用于pHLA复合物制备过程的质量控制,在T细胞特异性免疫研究、人工抗原呈递细胞以及特异性四聚体探针应用开发方面都具有优势。

    • 多片段扩增结合Gibson组装法克隆基因定点突变

      2022, 38(3):1218-1226. DOI: 10.13345/j.cjb.210914

      摘要 (305) HTML (1257) PDF 5.11 M (569) 评论 (0) 收藏

      摘要:为寻找一种简洁高效的基因定点突变方案,利用Gibson组装技术对重叠延伸PCR法进行简化,并以克隆细胞周期蛋白依赖性激酶4基因单位点与双位点突变为例进行验证。采用与重叠延伸PCR相似的策略扩增含点突变的基因片段,同时采用双酶切制备线性质粒载体,保证质粒载体与基因片段含有一小段重叠序列作为接头。直接将基因片段与线性载体通过Gibson组装法拼接成完整质粒。经转化、筛选与检测,成功得到数个单位点与双位点目标突变体克隆,且阳性率均为100%。由于没有繁琐的多轮PCR扩增和频繁的DNA回收操作,也无需消化原始质粒,该方案避免了很多干扰定点突变的因素,能简便、高效地克隆基因单位点与多位点突变。对比而言,该方案规避了重叠延伸PCR与滚环扩增法的主要缺陷,是一种基因定点突变的良好解决方案。

    • >高校生物学教学
    • 面向生物医药新工科方向的生物工程一流本科专业建设探索与实践

      2022, 38(3):1227-1236. DOI: 10.13345/j.cjb.210539

      摘要 (303) HTML (743) PDF 708.57 K (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:《“健康中国2030”规划纲要》将生物医药列为重点规划发展领域,上海也将生物医药列为重要新兴支柱产业。生物医药产业的快速发展对人才需求提出了更高要求。华东理工大学生物工程学院秉承交叉融合、互惠发展、传承创新的思路,将生物工程专业和制药专业有机融合,从“三位一体”标准体系构建、“三融合、三衔接”课程体系重构和“三全育人”创新人才培养等方面进行新工科专业改革和人才培养实践,提出了“价值引领、知识体系、技术和非技术核心能力素养”三位一体的生物医药新工科人才培养标准,构建了“课内课外全过程、学生培养全覆盖、课程思政全方位”的三全育人创新人才培养模式,并建立了“课程与培养目标、通识课与专业课、拔尖人才培养体系与培养方案的”有效衔接,在智能生物制造新工科教学成果基础上进一步推进面向生物医药新工科的专业建设,为生物工程一流本科专业建设提供思路。

    • 基于创新能力培养的“人体解剖与动物生理学实验”教学内容的优化

      2022, 38(3):1237-1247. DOI: 10.13345/j.cjb.210585

      摘要 (194) HTML (721) PDF 660.05 K (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:高等教育是实践创新创业教育的主阵地,创新创业教育是培养创新型人才和提升大学生社会适应的重要途径。研究结合“人体解剖与动物生理学实验”课程特点,以实现创新型人才培养为目标对实验教学内容进行改革和优化,旨在培养学生理论联系实践的思维、应用解剖生理学知识与医学、药学、生活实践结合的创新能力及应用科研服务社会的创新意识,为高校毕业生求职创业奠定基础,实现创新教育和专业教育一体化。

    • 高校本科生天然药物化学实验教学探索

      2022, 38(3):1248-1256. DOI: 10.13345/j.cjb.210595

      摘要 (195) HTML (765) PDF 1.18 M (492) 评论 (0) 收藏

      摘要:天然药物化学是药学专业的重要必修课程之一。其实验课以培养高校本科生的综合实验技能和创新能力为主,并在其中发挥重要作用。针对天然药物化学实验教学中存在的问题,辽宁大学以毕业生就业方向为导向,充分结合多年的实际教学经验,对天然药物化学实验中同步理论课与实验课教学、培养学生的实验安全意识以及改进实验教学方法等3个方面进行了改革探索。实践结果表明,改革获得了良好的教学效果,建立了一套能够实现实验课与理论课同步、培养学生的实验安全意识并且实验课教学方式多样、教学效果良好的教学体系,为提高高校本科生天然药物化学实验课程的教学效果和质量,培养适应中药与天然药物研究发展机遇、符合从业要求的药学专业人才奠定了基础。

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