抗生素耐药性已成为全球人类健康面临的重大威胁,医药、工业、农业生产以及生态等领域均受到多重耐药菌的严重威胁。多重耐药菌感染逐渐呈现高发病率、高死亡率的趋势。噬菌体可以特异性裂解多重耐药病原菌,然而由于噬菌体宿主谱狭窄、基因组中含有不利基因等因素的制约,当前只有部分噬菌体成功应用于防治多重耐药菌感染等领域。噬菌体基因工程具有可编辑、高效等优势,为拓宽噬菌体宿主谱、设计“安全、绿色、高效”的新型噬菌体提供了理论基础。综述了噬菌体基因工程技术的研究进展,以及噬菌体在临床抗耐药菌感染、农业生产和生态环境等方面的实际应用,为噬菌体的定向改造及其在各领域中的有效应用提供了理论支持和参考。
铁是植物与植物病原物的必需微量元素。土壤中铁含量虽然十分丰富,但基本以不溶的化合物形式存在,不能直接被植物体吸收。为了满足自身生长发育需要,植物在长期的进化过程中,形成了基于还原机制和螯合机制两种铁吸收和铁转运系统。目前对植物铁吸收机制和铁元素在植物-病原物互作的综述相对较少,总结了植物体内铁吸收的两种策略及分子机制,铁在植物细胞内的运输和植物体内响应铁信号的通路,铁对植物免疫反应和病原物致病性的影响等方面的研究进展,以期为植物铁信号途径以及铁在植物-病原物互作中的功能研究提供参考,为作物栽培提供新思路。
微生物发酵中药材属于传统中药炮制中一种获得新药的重要技术方法。目前,现代生物技术的发展逐渐对微生物发酵中药的机制和工艺进行了解析,然而,难以找到合适的发酵菌种、微生物发酵中药的机制不明晰、中药发酵的终点不易判定、缺乏质控指标、发酵工艺规范不统一等问题依然凸显。因此,从微生物发酵中药的种类与功能、微生物发酵中药材机制及微生物发酵中药工艺三个方面对现有的研究进展进行了综述,总结了微生物在中药发酵过程中的具体发酵机制,并对微生物发酵中药的发展远景进行展望,为中药发酵菌种的选择、发酵终点的判定、质量标准的制定、工艺的进一步规范及中药产业链新药物的研发和升级提供理论依据和技术参考。
抗体药物经历了多克隆抗体、单克隆抗体及基因工程抗体三个阶段,随着人类对抗体药物的不断深入研究,出现了多克隆抗体技术、杂交瘤抗体技术、抗体文库展示技术以及转基因小鼠技术等多种抗体筛选技术。抗体药物具有非常大的发展前景,针对各种抗体药物筛选技术的特点进行整理归纳,并讨论了抗体药物研发面临的挑战,以期为后续抗体技术的发展提供参考。
生物技术药物在肿瘤、自身免疫性疾病及其他复杂疾病的治疗中取得了日益显著的治疗效果。使用生物技术药物进行治疗时存在免疫原性风险,导致药物疗效和治疗效果降低,甚至产生严重的不良反应。在保持生物技术药物药代动力学特性和治疗效果的基础上,降低或去除其免疫原性成为药物开发过程的重要环节。了解驱动生物技术药物免疫原性的复杂机制以及制定有效的策略降低免疫原性风险对于提高药物疗效和安全性至关重要。综述了生物技术药物免疫原性产生机制的研究进展,讨论了影响免疫原性的因素,重点阐述了在药物开发过程中降低免疫原性的策略,以期为生物技术药物的研发提供参考。
成簇规律间隔短回文重复序列相关蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR-associated proteins, CRISPR)系统是原核生物的一种获得性免疫系统,基于细菌免疫系统CRISPR改造发展而来的CRISPR/Cas9系统正在改变着生物学和基础医学研究,是现有基因编辑和基因修饰技术中效率最高、最简便、成本最低的技术之一。然而,目前缺乏在体内将CRISPR系统有效递送到患病细胞的策略,具有靶标识别功能的非病毒载体可能是未来研究的重点,疾病发病引起的病理和生理变化有望作为靶向递送或基因编辑靶标的识别因素。概述了现有的基因编辑工具以及CRISPR/Cas9系统的优势,总结了CRISPR/Cas9在治疗领域的应用进展,并讨论了在CRISPR/Cas9介导的治疗中所遇到的问题和挑战,以期能够促进CRISPR/Cas9治疗技术的进步,并为治疗其他复杂疾病提供新的视角。
绿原酸(chlorogenic acid, CGA)是一种广泛存在于植物中的酚酸类化合物,其主要来源于咖啡、茶叶、水果和蔬菜等。绿原酸在植物生长发育、抗病虫害、抗寒等方面具有重要作用。绿原酸经苯丙氨酸代谢途径合成,但是其合成及调控的分子机制目前尚不十分清楚。总结分析了绿原酸生物合成途径关键限速酶及转录因子、影响其含量的生物与非生物因素及应用前景,旨在为今后植物中绿原酸的合成调控提供理论支持及靶标基因。
聚酮类化合物作为一类重要的次级代谢产物,在海洋生物中广泛分布,展现出包括抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗氧化及抑制酶活性在内的多种生物活性。近年来,随着对海洋资源探索的深入,源自海洋真菌的新型聚酮类化合物不断涌现,成为新药研发的重要宝库。从研究概况、生物合成途径、发酵与分离以及生物活性评估五个方面综述了海洋真菌来源的聚酮类化合物的研究进展,以期为海洋聚酮类化合物的开发与应用研究提供参考。
小麦是世界上种植最广泛的作物之一,其株高是优化收获指数、实现粮食产量最大化的重要因素。系统综述了小麦矮秆(reduced height,Rht)基因的分类、多效性特征,以及这些基因功能标记在小麦育种中的应用,讨论了目前已发现的26个与小麦株高密切相关的基因对赤霉素的敏感性及其研究进展,展望了采用各种技术手段挖掘新的矮秆基因的可行性及其在小麦遗传育种中的潜力,以期为提高小麦产量研究提供理论参考。
LaeA是丝状真菌中重要的全局性调控因子,通过调节相关基因的表达,控制菌株的生长发育或促进次级代谢产物的合成。近年来,随着生物信息学分析技术的发展,LaeA参与的新的调控作用被发现。聚焦于LaeA的作用机制和调控作用,从LaeA的结构功能、真菌生育和次级代谢产物的调节3个方面综述了LaeA在真菌中的研究进展,同时探讨了LaeA在药物研发、农业以及工业生产等领域的应用潜力,以期为提高丝状真菌次级代谢产物的产量、活性和多样性,以及开发新型的海洋药物等提供参考和借鉴。
中国是世界上大蒜种植面积最广和产量最高的国家,拥有丰富的大蒜资源。根据2023年的数据,中国的大蒜种植面积达到84.56万hm2,年产量为2 079.85万t,为大蒜产业的发展奠定了坚实的基础。大蒜不仅是日常饮食中的重要调味品,还在医药、保健品及食品加工领域具有广泛应用。然而,尽管我国大蒜产业规模庞大,但在产业化过程中,收入和利润主要集中在原材料及初加工环节,深加工产品和高附加值产品的开发仍显不足,导致产业链条存在“量大而质弱”的问题。分析了大蒜的价值、种类、空间分布及产业化现状,探讨了当前产业化面临的主要问题,提出了提升大蒜产品附加值、推动产业链一体化发展的策略。通过构建大蒜深加工和一体化发展的产业模式,旨在为我国大蒜产业的可持续发展提供理论依据和实践指导,从而促进产业升级和市场竞争力的提升。
海洋链霉菌具有复杂的发育分化周期,在进行形态分化的同时常伴随着复杂的生理变化,因此,海洋链霉菌是具有生物活性的先导化合物的重要来源。然而,海洋链霉菌次级代谢产物的大部分生物合成基因簇是沉默状态。综述了预测“沉默基因”表达潜力的方法,总结了激活“沉默基因”表达的手段,包括改变培养条件、化学诱导基因簇表达和生物介导等,以期为海洋链霉菌次级代谢产物的挖掘提供新的途径。
抗体偶联药物(antibody-drug conjugate, ADC)临床应用的成功推动了放射性核素偶联药物(radionuclide drug conjugates, RDC)、多肽偶联药物(peptide drug conjugates, PDC)及小分子药物偶联物(small molecule-drug conjugates, SMDC)等新型偶联药物的快速发展。这些药物通过整合靶向递送与高效载荷释放,在癌症治疗领域展现出显著优势,并逐步向疾病诊断与其他治疗领域拓展。系统综述了偶联药物、偶联技术的研究进展与临床转化现状,探讨了其在适应症扩展、技术迭代及诊疗一体化中的未来研究方向。
蛋白质作为生命的物质基础,是生命活动的主要载体。针对下游工艺,不断开发出新的配体纯化技术,能够更安全、经济、高效地去除复杂蛋白质样品中的各种杂质。归纳了具有不同配体的介质材料(包括疏水配体、离子交换配体、混合模式配体和短肽仿生配体)和蛋白质分离技术(包括聚合物接枝技术和连续柱层析技术)的研究现状、创新应用及其发展前景,以期在蛋白质纯化过程中获取有效资源,为下游纯化技术发展提供参考。
冠状动脉性疾病(coronary artery disease,CAD)是全球范围内导致人类死亡的首要原因之一。综述了动脉粥样硬化的病理生理特征与发病机制,重点阐述了遗传因素、炎症免疫反应以及脂质代谢异常等在动脉粥样硬化形成过程中的作用。此外,还系统分析了促进动脉粥样硬化进展的危险因素,并探讨了从预防到治疗的最新研究进展。深入揭示了动脉粥样硬化的关键致病环节,为开发新型预防和治疗策略提供了理论基础。
生物酶在工业、农业、医药、环境保护等领域生产中发挥着巨大的作用。活性作为生物酶的主要性能参数,直接影响着生物酶的质量和应用。随着科学技术的发展,生物酶活性检测也产生了许多新技术新方法。回顾了国内外生物酶活性主流的测试技术和方法,包括光谱法、电化学法、色谱法、放射性标记法、质谱法、表面等离子体共振法、表面增强拉曼光谱法,综述了不同方法的基本原理、适用条件及优缺点,并提出了生物酶活性测试结果的准确性和可靠性的建议,以期对生物酶活性检测、方法选取、质量控制和产品应用提供指导。
近年来,我国生物育种技术研究与应用虽取得了长足发展,但在基础理论研究、核心技术开发及市场重大品种培育等方面仍有待突破。生物育种是现代生物种业创新的核心,通过科技手段对育种技术、方法和产品进行创新,可以提高作物产量、质量和适应性,满足不断增长的全球粮食需求并应对环境挑战。发达国家和国际巨头种业利用生物技术结合大数据信息、人工智能等,推动种业进入“种业4.0时代”智能时代,育种模式从“杂交选育”向“智能选育”转变。基于此,综述梳理了生物育种技术的发展历程、国内外生物育种产业的发展现状,总结了生物育种关键技术创新及应用,讨论了目前生物育种产业化存在的问题和面临的挑战,并展望了未来的发展趋势,以期为提升我国的生物育种创新能力和种业发展提供借鉴。
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是最常见的神经退行性疾病之一。最新研究数据揭示了神经退行性疾病与2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)可能存在相似的药理机制。胰高血糖素样肽-1受体(glucagon-like peptide-1 receptor,GLP-1R)激动剂作为治疗T2DM用药,目前也被尝试用于治疗PD。综述总结了T2DM与PD之间可能的共同致病途径,探讨了GLP-1受体激动剂作为PD治疗靶点的潜在作用机制,以期为开发更有效的PD治疗方案提供理论支持。
治疗性重组蛋白具有特异性强、安全性高、不良反应小等特点,在多种疾病的临床治疗中发挥重要作用。酵母作为一种单细胞真核微生物,与高等真核生物之间蛋白质分泌途径的相似性使其成为表达治疗性重组蛋白的首选宿主。然而,酵母表达的治疗性重组蛋白在产量和质量方面存在一些瓶颈。综述总结了合成生物学方法在构建具有增强治疗性重组蛋白折叠和分泌能力的酵母细胞的最新进展,重点关注了先进的细胞工程策略,包括内质网和蛋白质运输途径工程、糖基化的人源化改造,以期为提高治疗性重组蛋白的质量和产量提供参考。
棉花作为天然纤维,是最重要的纺织工业原料,为全球最重要的经济作物之一。随着对高品质棉纤维的需求逐渐增加,提高产量和改良棉花纤维品质都是当前我国棉花育种的重要目标。调控棉纤维发育的关键因子和相关功能基因的发掘,不仅有助于了解棉纤维发育机制,而且可为培育优质棉纤维新品种提供新的思路。从纤维伸长、细胞骨架结构蛋白、植物激素、糖类物质代谢和木质素代谢5个方面概述了相关因子在纤维发育和调控中的重要作用,以及纤维改良转基因棉花的研究进展,以期为进一步解析调控棉纤维发育的分子机理,为提高棉纤维品质的相关研究提供参考。