绿原酸(chlorogenic acid,CGA)是烟叶中含量最多的多酚类物质,在烟草生长发育、烟气质量等方面发挥重要作用,可作为衡量烟叶品质的重要指标。CGA在烟草中的生物合成与调控机制一直是烟草科研工作者关注的焦点,对CGA生物活性方面的研究也已经深入到医药、保健、食品等领域。对烟草中CGA的合成途径、生物活性以及应用、影响烟草中CGA生物合成的因素以及合成途径中的关键酶基因进行了详细综述,以期为烟草等植物中CGA代谢调控及生物活性的深入研究和开发应用提供理论基础。
金耳(Naematelia aurantialba)是一种珍贵的食药两用菌,口感优良,富含多糖、蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等生物活性成分。研究表明,金耳具有降血糖、降血脂、抗炎、抗氧化及免疫调节等多种功能活性,在食品工业、生物医药等领域具有极大应用潜力。系统梳理了金耳的多种功能活性,阐述了活性成分的构效关系,并就当前金耳研究存在的问题对金耳产业提出展望,以期为金耳的研究与综合利用提供参考。
细菌、真菌等微生物在生态系统中广泛存在,并可产生化学结构丰富且具有生态功能的次级代谢产物以稳固自身的生态地位,理解微生物次级代谢产物的生态功能有助于人类开发和利用这些天然产物。综述了次级代谢产物赋予微生物在生态环境中的适应性研究进展,重点介绍了次级代谢产物在微生物进攻与防御、群体感应、种间协作致病、毒力、调控形态分化及抵抗紫外辐射等方面的功能,梳理了次级代谢产物在微生物相互作用和营养获取等过程中具有的生态功能及其在农业和医学等领域潜在的应用价值,并提出利用特定生态环境微生物资源挖掘活性次级代谢产物,将有助于满足农业和医疗等领域对高活性、低毒性的新型化合物的需求。
近年来,mRNA药物作为一种颠覆性生物医药技术加速向医药领域深度拓展。其因研发周期短、响应速度快、针对“不可成药”靶点治疗潜力大等独特的技术优势,为病毒流行病、癌症、罕见病等重大医学挑战领域提供了全新的解决方案。随着技术的不断完善,研究者们已经在分子设计、递送系统等核心领域取得了突破性进展,目前全球已有超过85款mRNA药物进入临床Ⅱ/Ⅲ期阶段。详细介绍了体外转录mRNA的结构修饰、mRNA药物的递送系统及其在不同疾病领域的研究进程和研发展望,以期为mRNA药物研发相关研究提供参考。
抗体因其靶向性强在疾病治疗中尤其是癌症治疗中备受关注。然而,由于操作复杂且依赖动物免疫,杂交瘤技术等传统抗体发现手段难以满足现代大规模筛选的需求。因此,迫切需要开发新的高通量抗体筛选方法。Fab合成噬菌体文库用于抗体筛选的成本更低、效率更高,且能定制特异性抗体,这有利于疾病新靶点的发现和抗体的大规模筛选。系统综述了Fab合成噬菌体文库在文库设计、展示系统、筛选方法等方面的研究进展以及临床应用,以期对抗体筛选和工程的优化提供参考。
缺血性脑卒中(ischemic stroke,IS)是一种由于脑血管阻塞或狭窄导致脑部供血不足,从而引起脑组织损害的神经系统疾病,严重影响患者的生存及预后。组蛋白乙酰化由组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferase,HAT)和组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)动态调控的翻译后修饰,通过调控相关基因表达影响小胶质细胞极化、细胞凋亡及铁死亡等过程,进而干预IS的发病进程。研究表明,通过天然药物、小分子化学药物以及生物技术药物等方式干预组蛋白乙酰化可有效减轻脑细胞损伤,从而实现神经保护作用。综述了组蛋白乙酰化在IS发生发展中的调控机制及其作为IS治疗靶点的潜力,以期为后续IS的临床治疗提供理论参考。
骨质疏松症(osteoporosis,OP)是一种以骨量降低、骨微结构破坏为特征的代谢性骨病,骨重塑失衡是其核心病理基础,而氧化应激在骨稳态紊乱及OP发生发展中扮演关键角色。系统综述了Nrf2的结构功能、氧化应激的生物学效应,以及二者在OP病理机制中的交互作用,以期促进未来结合单细胞组学、基因编辑及临床转化研究,深入解析Nrf2调控机制,推动靶向Nrf2的OP诊疗技术发展。
玉米作为全球重要的粮食作物,其产量与抗逆性的提升高度依赖于以转基因和基因编辑为核心的生物育种技术发展。目前,我国转基因玉米产业化尚未实现,仍处于试范阶段。为评估其产业化进程中的风险,采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)并结合专业人员意见,对我国生物育种玉米全产业链条产业化过程中的关键风险因素进行量化分析。结果表明,转化体研发失败是首要关键风险点,种子生产管理、自交系选育与目标性状导入等环节也需重点防控;种植与加工阶段风险关联性强,混杂风险、种子来源不明和生产资质缺失等问题较为突出;监管环节风险相对可控,但标识制度和检测能力仍需加强。研究可为推进生物育种玉米产业化进程中的风险防控与政策制定提供量化参考。
研究旨在对赤松梢斑螟(Dioryctria sylvestrella)气味降解酶(odorant-degrading enzyme, ODE)相关基因进行鉴定、分类及组织表达模式分析,以期为该害虫的绿色高效防治技术提供理论依据。在赤松梢斑螟雌、雄触角转录组数据中筛选出4种ODEs基因:羧酸酯酶(carboxylesterases, CXEs)、醛氧化酶(aldehyde oxidases, AOXs)、谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferases, GSTs)和细胞色素P450氧化酶(cytochrome P450s, CYPs),对这些基因进行生物信息学分析和同源建树、命名;选取触角中FPKM值较高的候选基因进行后续验证,并采用RT-qPCR技术分析所选基因在成虫不同组织中的特异表达情况。研究共鉴定出137个候选ODEs相关基因,包括39个DsylCXEs、6个DsylAOXs、32个DsylGSTs和60个DsylCYPs。RT-qPCR结果表明,18个DsylODEs在触角中的表达量显著高于其他组织。在赤松梢斑螟的触角中显著表达的ODEs基因类型主要为谷胱甘肽转移酶与细胞色素P450。研究首次筛选出了潜在的具有较强气味降解能力的赤松梢斑螟ODEs基因,为进一步探究赤松梢斑螟在嗅觉识别过程中的气味降解机制奠定了基础。
小麦TaWRKY13转录因子是调控叶片衰老的重要基因,对其作用机制进行解析可影响农作物的产量和品质。利用农杆菌转化法获得了TaWRKY13的过表达小麦,并观察到TaWRKY13能够促进叶片衰老。通过外源脱落酸(abscisic acid,ABA)处理,发现TaWRKY13过表达株系能够响应ABA的处理,并可加速TaWRKY13过表达衰老进程。通过实时定量PCR、ChIP-PCR和凝胶迁移(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)实验证明TaWRKY13能够通过直接结合TaNCED5影响ABA的变化,进而改变叶片衰老进程。综上,TaWRKY13直接结合TaNCED5调控ABA的合成,影响ABA的含量,进而影响叶片衰老的进程。结果可为阐明小麦中叶片的衰老机制提供理论依据。
研究旨在建立一套用于精准检测转基因抗虫玉米Bt11的特异性定性PCR检测方法,以满足转基因生物安全管理的需求,确保转基因玉米产品的安全性和真实性。采用QIAGEN DNeasy? Plant Maxi kit提取Bt11基因组DNA,基于Bt11外源基因插入片段侧翼序列设计并筛选特异性引物。通过调整退火温度和引物浓度,进行特异性、检出限和再现性测试,优化检测条件。最终选择Bt11-RB-F3/R3引物组合,确定退火温度为60 ℃,引物浓度为0.4 μmol·L-1。该引物组合能特异性扩增260 bp的目标片段,且无非特异性扩增。在拷贝数比值为0.1%的样品中,该方法可稳定检出Bt11转化体,检出限为0.1%。再现性测试表明,不同操作人员、不同时间段和不同PCR仪的检测结果一致,符合预期。研究成功建立了一种科学、可靠的Bt11转基因玉米检测方法,能够精准、高效地检测Bt11转化体,为转基因生物安全管理机构提供了强有力的技术支持,对加强转基因生物安全监管体系具有重要意义。
从海洋中开发新型抗生素已成为近年的研究热点。以分离自北冰洋海泥中的21株真菌菌株为研究对象,通过琼脂扩散法筛选对金黄色葡萄球菌具有抑制作用的3株真菌,发现编号ZJ353的菌株抗菌活性最佳。经过形态学鉴定和26S rDNA菌种鉴定,命名为Meira nashicola ZJ353。对其固态发酵条件进行优化,并对代谢产物进行分离鉴定,确定了最佳发酵条件:大米培养基、培养基初始加水量为90%、发酵时间为11 d、发酵温度为30 ℃。对M. nashicola ZJ353进行扩大培养,乙酸乙酯超声浸提其发酵产物,通过硅胶柱层析和高效液相色谱分离出一个化合物单体。结合红外光谱、精确质量飞行时间质谱液质联用技术、1H NMR和13C NMR对化合物的结构进行分析,鉴定出化合物的分子式为C16H22O4。研究结果为海洋微生物源抗菌物质开发提供了一定的理论基础。
木质纤维素是一种可再生的、产量巨大的生物资源,其有效利用对实现双碳战略目标具有很高的社会和生态价值。寻找具有高活性的木质纤维素降解微生物并提高其转化效率是现实可行的有效解决途径之一。木质纤维素酶是能够分解纤维素的一大类酶,研究该酶系的组成及其特性是实现利用微生物分解木质纤维素技术推广的理论基础。利用以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的选择性培养基,从土壤中筛选目标菌株并进行了鉴定,同时对目标菌株的产酶特性做了初步研究。目的菌株被鉴定且命名为赭曲霉ZJ-20(Aspergillus ochraceus ZJ-20),培养最适温度为28 ℃,最适pH为7,最适碳源为葡萄糖,最适氮源有以下3种情况:以硫酸铵为氮源时,滤纸酶活力最大;以蛋白胨为氮源时,纤维素酶活力最大;以硝酸钾为氮源时,β-葡萄糖苷酶活力最大。在最适条件下,该菌株的滤纸酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶酶活力均比初始酶活力分别提高了3.00、2.66、2.82倍。研究成功筛选出的赭曲霉ZJ-20,为木质纤维素资源化利用提供了优质菌种资源,并为降低生物炼制成本和推动双碳目标下绿色能源发展提供了重要技术支撑。
跨膜电位介导的电穿孔是生物医学应用中关键的物理过程,其中膜组分是重要的调控因素。运用全原子分子动力学(molecular dynamic, MD)模拟,探索了膜厚度、电位差离子对数和胆固醇含量对电位不平衡驱动的电穿孔的微观机制。结果表明,膜疏水核心厚度与电穿孔临界电位差呈线性正相关,1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DPPC)膜(3.30 nm)较1,2-二月桂酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(1,2-Dilauroyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DLPC)膜(2.91 nm)临界电位差提高25%。膜内外离子对数量差增大可促使水孔尺寸扩大并加速离子转运。胆固醇通过增强脂质有序性与尾链序参数,提高膜刚性与成孔能垒。在高离子对差(8对)条件下,胆固醇可增强膜压缩模量从而加速了水孔形成,但同时显著缩短了水孔寿命。研究建立了膜厚度、胆固醇含量、跨膜电位3种因素调控电穿孔的定量模型,为靶向电穿孔治疗技术的设计提供了理论依据。
建立基因治疗疫苗线性mRNA完整度毛细管电泳激光诱导荧光(capillary electrophoresis laser induced fluorescence,CE-LIF)检测方法,并进行方法验证,以期为基因治疗疫苗产品的表征研究、质量控制及生产工艺稳定性的监控提供可靠的检测方式。采用激光诱导荧光模式进行线性mRNA完整度分析,进样时间设为3 s,电压为-2 kV,分离电压为9 kV,分析时间为35 min。以GL2327-4-120A为待测样品,验证方法的专属性、精密度、准确性、线性范围、定量限(limit of quantitation,LOQ)及检测限(limit of detection,LOD)。结果发现,GL2327-4-120A与GL2327-4-0A混合溶液样品分离度为2.86;6次重复检测待测样品,主峰迁移时间的相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)为0.05%、校正峰面积的RSD为0.32%;待测加标GL2327-4-0A样品峰面积的回收率均在90%~115%范围内;mRNA浓度在0.30~60.0 μg·mL-1范围内,呈现良好的线性关系,线性回归方程为y= 217 601x-216 294,R2=0.994 9;LOQ为0.30 μg·mL-1;LOD为0.06 μg·mL-1。建立的CE-LIF检测方法具有良好的专属性、精密度及准确性,可用于基因治疗疫苗线性mRNA完整度的分析。
人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)多价mRNA治疗型疫苗的快速发展,对长链核酸分子的质量控制提出了更高的分离要求。目前,《中华人民共和国药典》(简称 《中国药典》)与《美国药典》对于生物制品中有关物质的分离并没有给出具体的分析条件,行业相关报道也甚少。为了建立适用于长链mRNA的纯度分离方法,对色谱分离条件进行系统的优化与筛选,利用Poly A缺失的杂质对照品确定最佳分离工作条件,并对该方法进行了线性范围、定量限、检测限、专属性、精密度等验证。结果显示,采用Thermo DNA Pac RP色谱柱(100 mm×2.1 mm,4 μm),以400 mmol·L-1 三乙胺乙酸(triethylamine acetic acid, TEAA)离子对试剂溶液-甲醇为流动相梯度洗脱,流速0.4 mL·min-1,柱温80 ℃,检测波长260 nm。在选定的色谱条件下,mRNA主峰与对照品杂质色谱峰之间的分离度1.5,定量限(limit of quantitation,LOQ)为4.0 μg·mL-1,检测限(limit of detection,LOD)为0.8 μg·mL-1。mRNA原液质量浓度在4.0~2 000.0 μg·mL-1范围内线性关系良好(R2=0.999 6),重复性与中间精密度试验相对标准偏差(relative standard deviation, RSD)均1.0%。对长链mRNA疫苗离子对反相高效液相色谱法进行了优化开发与系统的验证,旨在提升长链核酸有关物质的分离分辨率,并为mRNA疫苗的工艺开发、质量控制和批次间的质量一致性研究提供可靠的数据支撑。
研究旨在建立B6-hRANKL小鼠胫骨骨髓腔注射LLC1-luc溶骨性骨转移模型,评价hRANKL单抗的药效作用,探讨肿瘤骨转移的潜在药效作用机制。在B6-hRANKL小鼠胫骨骨髓腔注射LLC1-luc细胞,通过小鼠活体成像、骨密度X射线成像、抗酒石酸酸性磷酸酶5b(TRACP 5b)检测及组织学分析评估模型有效性;模型构建后,可入组小鼠随机分为0.9%氯化钠对照组和给药组,在模型评价指标基础上,采用免疫组化法验证药物骨组织分布。实验结果表明,肿瘤溶骨性骨转移模型(B6-hRANKL-LLC1-luc模型)构建成功,表现为骨密度(bone mineral density, BMD)降低(LLC1-luc细胞组BMD较0.9%氯化钠组显著下降,P0.05)、TRACP5b显著升高(P0.05)及肿瘤细胞骨浸润。hRANKL单抗治疗组虽显示在小鼠股骨和胫骨有药物分布,但未改善骨破坏指标。实验结果表明,B6-hRANKL-LLC1-luc模型可用于溶骨性骨转移机制研究,但hRANKL单抗在此模型中未表现出预期疗效,可能与肿瘤生物学特性限制、药物作用机制适配性及模型局限性有关。
研究旨在探究miR-5589-5p对肝癌细胞凋亡和自噬的作用及机制。采用生物信息学分析miR-5589-5p、FOXK1在人肝细胞癌中的表达差异及其与肝癌患者预后的关系。采用miR-5589-5p mimics转染上调miR-5589-5p,检测miR-5589-5p及LC3、p62、Beclin-1、FOXK1、Bax、Bcl-2蛋白表达水平,检测细胞凋亡及自噬,双荧光素酶报告基因及RNA免疫共沉淀法检测miR-5589-5p与FOXK1 3′-UTR的结合。结果显示,miR-5589-5p在人肝细胞癌中低表达(P0.05),miR-5589-5p表达水平越低肝癌预后越差(P0.05)。FOXK1在人肝细胞癌中高表达(P0.05),FOXK1表达水平越高肝癌预后越差(P0.05)。miR-5589-5p过表达显著促进细胞凋亡和自噬(P0.05)。miR-5589-5p能靶向结合FOXK1的3'-UTR。在miR-5589-5p mimics转染的基础上过表达FOXK1,可显著抑制miR-5589-5p mimics的上述作用(P0.05)。综上,miR-5589-5p在肝癌中低表达,miR-5589-5p通过靶向FOXK1促进肝癌细胞凋亡和自噬。研究结果为进一步探讨miR-5589-5p作为肝细胞癌预测标志或治疗靶点提供了实验基础。
乳腺癌(breast cancer,BRCA)是全球范围内女性最为常见的癌症之一,其发生发展和肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)基质细胞的相互作用密切相关。肿瘤相关成纤维细胞(cancer associated fibroblasts,CAF)作为TME的关键组成部分,在肿瘤的生长、转移以及免疫过程中发挥着重要作用。为深入研究CAF亚群在乳腺癌患者治疗、预后中的功能,将基因表达总库(Gene Expression Omnibus,GEO)和癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库中的单细胞RNA测序(single cell RNA sequencing,scRNA-seq)数据与乳腺癌临床信息进行整合分析,筛选出正常样本和肿瘤样本两者间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),利用Pearson相关系数和单因素考克斯回归分析筛选出CAF相关的预后基因。基于此,依靠最小绝对值收敛和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,Lasso)回归模型构建CAF相关风险特征,并结合临床病理变量制作列线图,顺利建立了基于CAF亚组特征的乳腺癌预后预测模型,该体系为精准评估患者的临床预后效果、优化免疫治疗策略以及指导临床个体化用药等提供了新的理论支撑。
三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)缺乏ER/PR/HER2靶点,表现出高度侵袭性,并与不良预后相关。肿瘤浸润B细胞(tumor-infiltrating B-cells,TIL-B)已被认为是抗肿瘤免疫与免疫逃逸的关键调控者之一,但其在TNBC中的具体作用及对免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICI)疗效的影响尚未完全阐明。对GEO数据库中2个TNBC单细胞RNA测序数据进行分析,用于识别并注释TIL-B亚群。通过无监督聚类将样本分为“激活型”和“抑制型”B 细胞组。在TCGA-TNBC队列中比较2组B细胞的免疫浸润、细胞间通讯网络及生存差异,并在独立GEO队列中进行验证。采用LASSO与Cox回归筛选关键预后基因,并构建四基因风险模型。激活型B细胞组表现出显著增强的细胞间免疫信号、更高水平的CD8+ T细胞与NK细胞浸润,以及改善的总体生存率(P=0.016)。由JCHAIN、F11R、IGHG3与CD24构成的预后模型在TCGA队列中分别实现了1、3和5年生存预测的AUCs为0.82、0.72和0.81,并在独立数据集中得到了稳健验证。通过对TNBC中B细胞激活状态的前瞻性描绘,揭示了其在抗肿瘤免疫及ICI应答中的潜在作用。四基因预后风险模型为个体化免疫治疗决策及B细胞靶向干预提供了有力工具。