活菌农业是一种以现场智能发酵为核心技术的创新农业模式,通过有益微生物现场智能发酵技术,在田间种植、塘口养殖和设施农业等应用场景中直接培育高活性微生物,以液态活菌制剂形式实现现做现用和就近施用,有望打破传统农业微生物技术存在的生产周期长、田间活力衰退和应用效果低下等瓶颈问题。目前,活菌农业微生物技术研究还处于初始阶段,尚未有相关报道。综述梳理了活菌农业的多维度优势、智能发酵技术及其主要功能和应用领域,并对活菌农业的未来应用前景进行了展望,旨在为提升农业生产效率和重塑农业微生物应用模式与产业发展提供新动力。
玉米黄素(zeaxanthin)是一种天然色素,属于类胡萝卜素,具有较强的抗氧化能力,广泛用于预防疾病、饲料添加等方面。综述了玉米黄素的结构和基本化学特性、天然来源、合成调控机制、提取方法(有机溶剂萃取、超临界CO2流体萃取、酶解法)、分析检测方法(色谱法、光谱法),及其在食品着色、抗氧化、视力保健、疾病预防等方面的功能与应用,并对未来的研究方向和应用前景作了展望,以期为玉米黄素在食品加工、医药研发、动物营养领域的具体应用方案及开发新型功能性产品提供参考,对促进营养健康产业的创新发展具有重要价值。
作物实质性派生品种(essential derived variety,EDV)制度是一种旨在保护原始育种者权益、激励育种创新的知识产权保护机制。随着现代生物技术与育种技术的进步,原始品种经简单修饰即可衍生出新品种,导致原始创新保护面临挑战。为了平衡原始品种与派生品种育种者的利益,国际植物新品种保护联盟(International Union for the Protection of New Varieties of Plants,UPOV)于1991年正式确立EDV概念。系统梳理了EDV制度的起源与定义,解析了EDV判定的原则与方法,并对比分析了国内外EDV保护制度的现状及发展趋势,以期为育种知识产权的保护提供参考。
金耳(Naematelia aurantialba)作为我国珍贵的药食同源真菌,富含多糖、氨基酸、蛋白质、维生素、矿物质等成分,具有抗氧化、降血糖、降血脂、免疫调节、抗炎、抗凝血和抗肿瘤等多种生物活性,在食品、医药领域具有重要的开发价值。系统梳理了金耳的生物活性成分、影响其活性成分形成与作用的关键因素,以及当前加工与产品开发的现状,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为金耳的深度利用提供参考。
亚精胺(spermidine,Spd)是一种广泛存在于生物体内的三胺类代谢物,然而天然生物体内亚精胺丰度极低,传统化学合成法步骤繁琐且环境负担较大,导致现有生产模式难以满足日益增长的市场需求。系统综述了亚精胺的生物合成机制,重点解析了三条亚精胺合成途径,包括经典的精胺合酶(spermidine synthase,SPDS)途径、基于羧氨丙基胍(carboxyaminopropylagmatine,CAPA)的合成途径及基于天冬氨酸半醛(L-aspartate-4-semialdehyde,L-Asa)途径,并对其中关键途径酶的差异、前体物质代谢流分配和跨膜转运效率等进行了探讨,总结了代谢工程与酶工程策略在亚精胺途径优化中的研究进展,剖析了当前亚精胺生物合成体系存在的瓶颈问题,旨在为构建高产细胞工厂和推动亚精胺工业化生物制造提供理论支撑与技术参考。
渗透应力是调节细胞膜形态和功能的关键物理因素,在细胞体积调节和膜通透性控制中起着至关重要的作用。目前,渗透应力作用下孔隙形成、相分离和膜组分之间的耦合机制尚不完全清楚,限制了膜动力学的深入探索及其在生物工程中的应用。综述了渗透应力调控下巨型单层囊泡(giant unilamellar vesicles,GUVs)的再组装动力学研究进展,讨论了膜相分离、膜张力积累、孔隙成核与扩展机制,揭示了膜张力与孔隙线张力动态平衡对孔隙周期性振荡的调控作用,阐明了脂质溶解等耗散过程对膜动力学的影响,为理解膜动力学调控机制提供了重要的理论支持,并为设计高效可控的药物递送系统奠定了基础。
溶瘤病毒(oncolytic viruses, OVs)作为一种新兴的肿瘤免疫治疗工具,通过选择性裂解肿瘤细胞和激活抗肿瘤免疫的双重机制,已在多种实体瘤治疗中展现出潜力。近年来,溶瘤病毒与生物传感器的结合为癌症诊疗提供了新思路:通过基因工程改造,溶瘤病毒可作为生物传感器的动态响应元件,实时监测肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)的分子特征,或作为递送载体将生物传感器靶向肿瘤区域,实现治疗与监测的协同。系统综述了溶瘤病毒的作用机制和主要应用领域,以及作为生物传感器的技术基础和相关的临床研究进展,并展望了未来的发展方向。
核酸检测在疾病诊断、治疗指导、及时防控以及科学研究与公共卫生监测等多个领域扮演着至关重要的角色。然而,传统的液体试剂在储存和运输过程中面临诸多挑战,如稳定性差、灵敏度下降等问题。随着冻干技术的进步,其在核酸检测试剂中的应用取得了显著成效。综述了冻干技术在核酸检测试剂中的应用进展,重点探讨了冻干保护剂的选择与浓度优化、冻干条件对试剂性能的影响、冻干后试剂形貌调控以及冻干试剂检测性能与稳定性的评价方法,旨在为后续相关研究提供科学指导,推动冻干技术在临床诊断、疾病预防和生物科学研究中的应用。
雪貂因其与人类在解剖和生理上的相似性,尤其是呼吸系统和神经系统,使其成为跨学科生物医学研究的理想模型。近年来,基因组编辑技术的进步使得高效创建基因修饰雪貂成为可能,极大地拓宽了其在基础和转化研究中的应用。雪貂的生物学特性使其在实验适用性与物种代表性层面达到了双重优化,填补了啮齿类动物和非人灵长类动物模型的空白。综述重点介绍了雪貂独特的生物学特性及其在模拟人类病原体感染、呼吸系统和神经系统疾病以及啮齿类动物模型无法有效复制的复杂疾病中的应用,讨论了与雪貂研究相关的挑战及未来提升其应用价值的方向,旨在增进对人类疾病的理解和扩展新型疗法的开发。
甲状腺肿瘤发病率逐年上升,传统病理诊断依赖手术切除样本,存在创伤大、样本稀缺等问题,制约了精准医疗的发展。近年来,生物技术与材料科学飞速发展,3D生物打印已成为肿瘤研究的重要工具。既往获取甲状腺肿瘤模型的传统方法,如甲状腺穿刺活检或手术后肿瘤组织二维细胞培养或类器官培养,难以准确模拟人类肿瘤的复杂性。3D生物打印技术为甲状腺肿瘤模型构建带来了新方案。它能模拟肿瘤微环境,使细胞外基质成分、力学性能与生物体内接近。通过优化参数和生物墨水,打印后细胞存活率达90%以上,为甲状腺肿瘤机制研究和药物研发提供了新的工具。利用该技术构建的模型可进行快速药物筛选实验,实验周期缩短约50%,能更准确地预测药物效果,为临床精准治疗提供了有力依据。通过梳理3D生物打印在甲状腺肿瘤模型构建中的最新进展与潜力,为病理学研究、药物开发和临床精准治疗提供了高效工具,有望降低医疗成本并改善患者预后,为甲状腺研究人员提供有价值的参考,推动甲状腺肿瘤研究和临床治疗的发展。
慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)患者常发生血管钙化(vascular calcification, VC),这是导致其心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)高发的主要原因。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMC)向成骨样细胞的转分化是VC的核心环节,受高磷血症、炎症及尿毒症毒素等复杂因素调控,但其精确分子机制尚不明确。综述了CKD背景下VC的病理机制,重点探讨了VSMC成骨样表型转化等VC的核心机制。血管钙化的发生发展受到表观遗传、细胞应激、细胞衰老等多层次的调控,这些改变相互影响,共同构成了血管钙化进展的关键驱动因素。深入阐明VSMC表型转化的分子机制,不仅可为CKD相关VC提供精准治疗靶点,还能为开发新型干预手段奠定理论基础,最终改善患者心血管疾病预后和生存质量。
结直肠癌是全球常见的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率均居高不下。早期筛查和诊断对于降低结直肠癌的死亡率至关重要。近年来,研究表明肠道菌群的组成和功能变化与结直肠癌的发生、发展密切相关。综述了肠道菌群在结直肠癌早期诊断和预后评估中的研究进展,探讨了肠道菌群作为生物标志物的潜力以及调节肠道菌群对结直肠癌治疗的潜在影响,旨在为结直肠癌的早期筛查、诊断和治疗提供新的思路和方法。
生物制药行业正从传统批次生产向连续制造工艺转型,以提升效率、降低成本并增强质量控制。传统批次生产模式存在效率低、成本高和质量不稳定等问题,而连续制造工艺在技术突破和监管合规方面仍面临诸多挑战。总结了抗体药物连续生物工艺的技术突破,包括上游高密度灌流培养、下游多柱层析和连续病毒清除技术等,分析了连续工艺的质量管控挑战,如实时放行检测、工艺验证和数据完整性问题,并介绍了全球生物药企的应用现状及监管进展,以期为生物制药行业的从业者和监管机构提供连续制造工艺的全面技术与监管视角,助力推动行业技术升级和监管创新。
中药在我国用于治疗疾病已有数千年的历史。中药成分复杂,来源多种多样,包括植物、动物、真菌和矿物质。多糖是中药中一种重要的活性成分。中药多糖在免疫调节、抗病毒、抗炎、抗氧化以及抗肿瘤等方面表现出广泛的生物活性,持续受到关注,当前研究主要聚焦于中药多糖的提取、纯化及其生物活性方面。随着多糖化学技术的发展,通过硫酸化、磷酸化、乙酰化等化学修饰策略定向调控多糖生物活性的研究,正成为该领域的前沿方向。综述了中药多糖化学修饰及生物活性等内容的最新研究报道,为多糖结构修饰的研究和应用提供了新的思路。
电喷雾电离质谱(electrospray ionization mass spectrometry,ESI-MS)是一种快速、灵敏、准确的分析技术,可精确定量分子含量,同时提供分子质量和结构信息。糖功能因子是功能性食品制造的基础材料,也是赋予产品特定生理功能的标志性成分,主要由多羟基化合物组成。糖功能因子因质子亲和性能和离子化效率低,而亲水性较强,导致进行ESI-MS分析时灵敏度较差。基于此,利用特异性化学衍生化方法结合色谱-质谱联用(liquid chromatograph mass spectrometer,LC-MS)技术测得葡萄糖单糖在0.001~5 μg范围内线性关系良好,检出限和定量限分别为0.001 μg和0.05 μg。以上结果实现了糖功能因子的精确分析和准确定量,拓展了ESI-MS质谱在生物分子计量中的应用。
茉莉花(Jasminum sambac)是我国重要的观赏花卉,同时也是福州市市花。为明确福州地区观赏茉莉花易感染的主要病毒种类,利用RT-PCR方法对福州市主要公园采集的疑似感染病毒病的茉莉花样品进行检测,并对病毒基因序列进行系统发育分析。结果表明,福州地区的80份茉莉花疑似病样中共检测出茉莉花A病毒(jasmine virus A,JaVA)、茉莉花C病毒(jasmine virus C,JaVC)、茉莉花H病毒(jasmine virus H,JaVH)和茉莉花T病毒(jasmine virus T,JaVT)4种病毒,检出率分别为18.75%、51.25%、30.0%和21.25%。其中,30.0%的样品存在复合侵染现象,分别为JaVA+JaVC(3.75%)、JaVA+JaVH(1.25%)、JaVC+JaVH(5.0%)、JaVC+JaVT(2.5%)、JaVT+JaVH(1.25%)、JaVA+JaVC+JaVH(1.25%)、JaVA+JaVC+JaVT(1.25%)、JaVC+JaVH+JaVT(8.75%)和JaVA+JaVC+JaVH+JaVT(5.0%)。JaVA、JaVC、JaVH、JaVT福州茉莉花分离物序列与GenBank已报道的各病毒序列一致性分别为98.83%~99.48%、79.64%~95.29%、85.84%~97.94%和92.59%~97.85%。系统发育分析结果显示,获得的JaVC分离物与已报道的TZS分离物(GenBank登录号:ON241322)亲缘关系最近;JaVH分离物与已报道的Jiangsu分离物(GenBank登录号:MH231179)亲缘关系最近;JaVT分离物与已报道的YJ分离物(GenBank登录号:MZ962345)亲缘关系最近。首次报道了福州市观赏茉莉花的主要病毒种类及其复合侵染特征,为茉莉花病毒病的监测与防控提供了理论依据。
硫酸软骨素酶B(chondroitinase B,ChSase B)是一种钙依赖型裂解酶,能够特异性降解硫酸软骨素B。通过构建pelB/SUMO/ChSase B串联融合表达系统,开发了一种高产量、高纯度、低成本且易于放大的酶制备工艺。通过信号肽pelB引导周质分泌和小分子泛素修饰蛋白(small ubiquitin-like modifier,SUMO)标签增强可溶性表达,在大肠杆菌BL21(DE3)中实现了高效表达。采用国产新型亲和填料结合阴离子交换层析,建立了无重金属污染的纯化流程,最终获得高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)纯度95.4%、比活力374.87 U·mg-1、发酵液产量达到873.14 mg·L-1的冻干酶制剂。工艺放大试验证实,从5 L到30 L规模单位产量提升了35%,冻干粉在-20 ℃储存12个月活性保留率>90%。该工艺具有环境友好性和产业化潜力,为ChSase B的规模化生产提供了可靠的解决方案。
探究干漆有机酸类化合物的最佳提取方法及对金黄色葡萄球菌的主要抑菌成分,以阐明其抑菌活性及作用机制,为开发防治金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)感染的临床新药提供理论依据。采用30、45、60 ℃无水乙醇加热回流6 h、料液比1∶5、提取1次作为工艺对干漆有机酸类成分进行提取,运用气质联用色谱(gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)法测定有机酸种类及相对含量,借助纸片扩散法为抑菌评价指标优化提取工艺参数,通过测定菌体蛋白泄漏及生物扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)探究干漆有机酸对细菌生物膜形态结构的影响。抑菌圈结果显示,30、45、60 ℃醇提组及无水乙醇对照组抑菌圈直径分别为8.78±0.97、9.45±0.98、11.80±0.39、6.94±1.16 mm,与对照组相比,仅45 ℃和60 ℃醇提组有显著性差异(P<0.05),且以60 ℃醇提组最显著。GC-MS测定有机酸结果显示,30 ℃醇提组为己酸(1.95%)、乙酸(0.36%)、2-己基环丙烷乙酸(0.33%)及十六酸(0.27%)共4种,45 ℃醇提组为己酸(0.38%)及乙酸(0.22%)共2种,60 ℃醇提组为异油酸(55.16%)、正十六烷酸(37.25%)、十八烷酸(3.17%)、戊酸(0.86%)及油酸(0.82%)共5种。SEM和蛋白泄漏情况显示,60 ℃醇提组可影响金黄色葡萄球菌形态改变,进而从给药4 h开始即造成胞内蛋白外渗及泄漏,引起细胞膜完整性降低和细胞膜通透性增加,最终导致细菌损伤和死亡。干漆经无水乙醇60 ℃加热提取首次得到以异油酸为主,正十六烷酸、十八烷酸、戊酸及油酸为辅的5种有机酸类成分,可通过改变金黄色葡萄球菌形态结构和影响生物膜功能,破坏细胞内稳态发挥抗菌活性。研究结果可为新型防治金黄色葡萄球菌感染的天然产物抗菌剂的开发提供参考。
研究旨在探究异槲皮苷(isoquercitrin,ISO)在血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)诱导的高血压小鼠血管重塑中的作用及相关机制。通过微渗透泵连续28 d注入AngⅡ构建高血压小鼠模型,在模型构建过程的后14 d腹腔注射异槲皮苷,构建异槲皮苷小鼠模型。对照组给予同体积的生理盐水,检测造模过程中小鼠的血压变化。异槲皮苷处理14 d后,检测血清一氧化氮(nitric oxide,NO)和活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平。收集血管组织,进行HE染色和Masson染色观察小鼠血管组织形态和纤维化情况。采用10 μmol·L-1异槲皮苷预处理人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)6 h后,使用1 μmol·L-1 AngⅡ干预12 h,对照组给予同剂量PBS处理。进行细胞计数试剂盒(cell counting kit-8,CCK-8)实验检测细胞活力,使用试剂盒检测ROS水平,末端标记法(terminal-deoxynucleoitidyl transferase mediated nick end labeling,TUNEL)染色检测细胞凋亡,qPCR检测细胞炎性因子水平,免疫荧光检测内皮细胞线粒体分裂,JC-1染色检测线粒体膜电位,Fluo-4 AM探针检测线粒体Ca2+含量。结果发现,与对照组相比,模型组小鼠血压和ROS水平升高,血清NO含量降低,血管壁增厚并发生纤维化。异槲皮苷组显著降低了高血压小鼠的血压和血清水平,恢复了NO含量,改善了血管壁增厚和血管纤维化。体外实验结果显示,异槲皮苷组显著降低了AngⅡ诱导的细胞ROS水平、细胞凋亡和炎性因子水平,缓解了线粒体过度分裂,改善了内皮细胞线粒体膜电位,并使Ca2+含量升高。结果表明,异槲皮苷通过减轻内皮细胞线粒体损伤,改善AngⅡ诱导的高血压小鼠血管重塑,进而达到降低血压的效果。
急性髓系白血病(acute myeloid leukemia,AML)是一类以髓系细胞异常增殖及分化阻滞为特征的恶性造血性疾病。利用数据库中患者的转录组信息和临床信息分析Krueppel样因子1(Krueppel like factor 1,KLF1)在AML患者中的表达情况,使用R语言中的“Survival”和“Survminer”包进行生存分析。将患者分为KLF1高表达和低表达2组,进行差异基因功能富集分析。采用STRING在线数据库构建差异基因的蛋白互作网络图,利用Cytoscape软件筛选出核心基因,通过“pRRophetic”包预测潜在药物IC50值,并对靶向KLF1低表达药物进行筛选。结果发现,KLF1在AML患者中表达显著下调,且KLF1低表达与不良预后相关。在KLF1低表达组和高表达组之间共筛选出1 017个差异基因,差异基因功能分析表明KLF1低表达组富集在免疫应答相关通路。筛选出CD4是KLF1低表达导致AML预后不良的关键基因。药物敏感性预测表明KLF1低表达细胞对细胞周期、激酶相关抑制剂具有敏感性。研究结果提示KLF1低表达可预测AML不良预后,可进一步为AML的诊断和治疗提供新的方案。
人乳头状瘤病毒(human papillomavirus, HPV)感染与多种疾病相关,制备了二价HPV假病毒并建立了中和抗体检测体系,并探究了卵黄IgY抗体的制备方法及中和效力。采用同源重组构建HPV16/18-L1/L2表达质粒,制备假病毒通过透射电镜观察形态;制备卵黄IgY抗体,建立双色荧光检测体系。结果发现,制备的HPV病毒样(virus-like particles,VLPs)颗粒滴度为4.0×10?~5.7×10? IU·mL-1,电镜观察呈二十面体对称,直径55±5 nm,与天然HPV一致。中和抗体检测特异性好,HPV16和HPV18抗体标准品ID50分别为177和463,阴性血清无反应。双色与单色荧光检测体系一致性好。假病毒免疫鸡群后,制备的卵黄IgY抗体纯度约90%,中和效价在免疫后第6周达峰值,分别为1∶5 424(HPV16)和1∶3 304(HPV18)。HPV假病毒和中和抗体检测体系的建立及卵黄IgY抗体的制备,为疫苗效果评价和新型抗体药物的开发提供了重要支撑。
研究抗逆转录病毒治疗(antiretroviral therapy,ART)对HIV感染者血液中微生物菌落组成的影响。收集28例ART治疗的HIV感染者(ART组)和30例未治疗的HIV感染者(naive组),利用宏基因测序分析血液微生物菌群的物种组成差异。宏基因测序后共获得2 001 686条有效序列,经物种注释获得9个门、17个纲、35个目、55个科、84个属和141个种水平的物种。ART组的丰富度(Chao1指数)和多样性(Simpson指数和Shannon指数)显著高于naive组。黄单胞菌属、有益杆菌属、施蒂泽氏单胞菌属、普罗威登斯菌属、另类弓形菌属、表皮杆状菌属、肠球菌属和栖热菌属在ART组显著富集,假单胞菌属、固氮螺菌属、埃希氏菌属、不动杆菌属、寡养单胞菌属在naive组显著富集。进一步线性判别效应量分析(linear discriminant analysis effect size,LEfSe)发现ART组有6个物种,而naive组有5个物种存在显著性差异。综上,治疗后HIV感染者的血液中菌群微生物丰富度和多样性显著改善,治疗与未治疗的HIV感染者血液微生物在门水平和属水平的优势物种存在较大差异,且ART治疗可能减少血液中致病性细菌。研究结果可为血液微生物群与HIV进展间的相互作用提供新的见解,特定的微生物物种可作为评价HIV治疗效果的潜在指标,并为诊断和制定治疗策略提供依据。