功能化脂质体及其在植物源天然产物递送中的应用

植物源天然产物具有广泛的药理特性,在药物发现中占据关键地位,同时以植物膳食补充剂的形式满足人体营养需求。植物源天然产物功效强大,但普遍存在溶解性低、稳定性差、缺乏靶向性、有毒副作用、有特殊气味等限制因素,为临床药物转化带来了挑战。近年来,纳米技术的发展为植物源天然产物的应用提供了新途径。其中,脂质体是一种由两亲性物质合成的双分子层纳米囊泡,具有高载药量、稳定性强等优势。与其他纳米颗粒相比,脂质体易于制备和扩展,它的扩展基于脂质体能被灵活修饰的表面特性。通过在脂质体表面修饰具备不同功能的元件可以使脂质体功能化,这些功能体现在靶向递送、药物控释、局部释放、改善药代动力学等。使用不同类型的功能化脂质体负载植物源天然产物不仅可以增强天然产物的稳定性、提高靶向性、减少副作用,还可以掩盖天然产物的刺激性气味,提升大众的接受度。本综述围绕当前植物源天然产物面临的典型问题,结合功能化脂质体在其中的具体应用做出总结。此外,本文还将回顾功能化脂质体进入临床治疗所面临的机遇和挑战,并探讨克服这些问题的机会,以期更好地实现植物纳米药物的精准控制,为相关领域研究人员及相关产业工作人员提供思路与启发。

不同黄化茶树种质中咖啡碱合成部位的研究

咖啡碱作为茶树中的主要特征代谢物,是茶叶品质风味形成的重要组分和天然功能性成分。目前,茶树中咖啡碱的功能作用、分布规律、合成途径及关键基因已基本探明,但在亚细胞水平上,咖啡碱的合成部位有待进一步明确。以白鸡冠茶树及其自然杂交后代的不同黄化单株为材料,通过透射电镜对叶片细胞超微结构的观察,发现黄化叶片中叶绿体结构均有不同程度的受损,且与叶片SPAD值及叶色表型紧密相关;通过高效液相色谱法测定咖啡碱含量,发现黄化叶片中仍有大量咖啡碱积累,甚至超过正常绿色叶片。通过咖啡碱合成关键基因CsTCS1表达量测定、原位杂交及亚细胞定位发现,CsTCS1在不同黄化茶树种质叶片中的表达信号强度存在差异,但表达部位基本相同,主要分布在栅栏组织的细胞核和细胞质中;在亚细胞水平上,茶树叶片中咖啡碱的合成部位主要是细胞核和细胞质。

一种适用于实验教学的果蝇DNA提取新方法

南开大学遗传学实验课程组将科研中常用的动物组织DNA提取方法改造后用于实验教学,获得了1种适用于实验教学的果蝇DNA提取新方法。该方法由碱裂解、酸中和、离心3个步骤组成,具有操作简单、时间短、成本低、效果稳定等特点,获得的DNA无论是浓度还是纯度均可满足后续PCR扩增的需要,符合实验教学的要求。该方法简化了果蝇DNA的提取流程,为与果蝇基因表达分析相关实验项目的改革奠定了基础,有助于提升实验教学效果,推动课程建设。

DNA损伤修复相关通路的合成致死靶点研究及其在卵巢癌中的应用和前景

DNA损伤引发细胞启动一系列DNA损伤应答(DNA damage response,DDR),包括DNA损伤修复、细胞周期检查点激活、细胞周期阻滞、各种细胞内信号转导途径的活化和细胞凋亡等。DNA损伤修复(DNA damage repair)是细胞维持基因组稳定性的重要机制,于2015年获得诺贝尔化学奖。DNA损伤修复途径主要包括:碱基切除修复(base-excision repair,BER)、核苷酸切除修复(nucleotide excision repair,NER)、错配修复(mismatch repair,MMR)、同源重组(homologous recombination,HR)和非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)等,分别在DNA单链断裂(single-strand break,SSB)或双链断裂(double-strand break,DSB)等损伤修复中发挥重要作用。DNA损伤修复缺陷与肿瘤发生发展密切相关,同时也是肿瘤治疗的重要靶点。DNA损伤修复通路的多聚ADP核糖聚合酶(poly-ADP-ribose polymerase,PARP)与乳腺癌易感基因BRCA 1/2等存在合成致死(synthetic lethality)作用,使PARP抑制剂(PARP inhibitor,PARPi)成为第一个也是目前唯一上市的肿瘤治疗合成致死靶药。PARPi在卵巢癌及多种实体瘤治疗中疗效良好,使DNA损伤修复及相关DDR通路的合成致死靶药研发成为热点,其他在研靶点主要包括:共济失调毛细血管扩张突变蛋白(ataxia telangiectasia-mutated protein,ATM)、共济失调毛细血管扩张与RAD3相关蛋白(ataxia telangiectasia and Rad3 related protein,ATR)、DNA依赖性蛋白质激酶催化亚单位(DNA-dependent protein kinase catalytic subunit,DNA-PKcs)、细胞周期检测点激酶1(checkpoint kinase1,CHK1)、细胞周期检测点激酶2(checkpoint kinase 2,CHK2)、阻止有丝分裂的蛋白质激酶WEE1等。PARPi与其他DDR靶药、抗血管生成药物及免疫检查点抑制剂的联用,有可能成为克服PARPi耐药、提高疗效的有效手段和发展前景。本文针对DNA损伤修复及相关DDR通路的关键分子和潜在肿瘤治疗靶点进行综述,阐述了DNA损伤修复相关通路的合成致死靶点研究及在卵巢癌的应用和前景,为基础研究及临床应用提供指导。

茶树STOP基因家族的鉴定及表达模式分析

STOP(Sensitive to proton rhizotoxicity)是一类C_(2)H_(2)型锌指结构转录因子,在植物多种胁迫耐受机制中发挥重要调控作用。基于茶树(Camellia sinensis)全基因组数据共鉴定出6个STOP家族基因,并运用生物信息学和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)等方法对其进行分析。结果表明,6个CsSTOPs基因编码376~505个氨基酸,蛋白质分子量为42.17~56.36 kDa,理论等电点为5.53~8.85,均为不稳定蛋白;蛋白质保守结构域分析发现,它们均含zf-C_(2)H_(2)保守结构域;系统进化分析显示,茶树的STOP基因与拟南芥、甜橙、烟草的同源性较高;启动子顺式作用元件分析发现,CsSTOPs具有许多与生长发育、激素响应及非生物胁迫相关的作用元件;茶树各器官的转录组数据分析结果表明,CsSTOP1在根、果实、成熟叶片中的表达量较高,CsSTOP2在幼嫩叶片中的表达量较高,CsSTOP3在老叶中的表达量较高,而Cs STOP4和Cs STOP5在各个器官中的表达都较低。CsSTOPs基因能够被PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷胁迫处理诱导表达,说明CsSTOPs基因参与调控茶树生长发育和响应非生物胁迫过程。qRT-PCR检测发现,CsSTOPs、CsGS1s和CsGDHs基因在高NH_(4)^(+)浓度处理(4.5 mmol·L^(-1))的峨眉问春茶树叶和根中的表达量均高于对照处理(CK),尤其是叶中CsSTOPs、CsGS1.1、CsGS1.3和CsGDH2在高NH_(4)^(+)浓度处理下的表达量显著高于对照。研究结果初步解析了CsSTOPs的基本特征和功能,发现CsSTOPs可响应高NH_(4)^(+)浓度处理,可能与CsGS1s和CsGDHs协同调控茶树适应高NH_(4)^(+)环境的过程。

狭缝引导配体13′UTR通过miR-34a-5p/SIRT1轴调节内皮细胞表型

在高等生物的进化过程中,mRNA的3′非翻译区(3′untranslated region,3′UTR)序列显著增加,提示3′UTR在生物功能调节中可能发挥重要作用。我们发现狭缝引导配体1(slit guidance ligand 1,SLIT1)3′UTR在肥厚型心肌病(HCM)患者心肌中水平降低,但其对肥厚心肌中血管功能调节的作用机制不清楚。利用腺病毒介导在主动脉内皮细胞(human aortic endothelial cells,HAECs)中过表达SLIT13′UTR,检测HAECs中一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthases,eNOS)和血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor,VEGFA)表达。分别采用划痕实验和基于Matrigel胶的管腔形成实验检测HAECs的迁移和成管腔能力。结果发现,过表达SLIT13′UTR会升高HAECs中p-eNOS、eNOS和VEGFA水平(P<0.01),并促进HAECs迁移和成管腔能力(P<0.01)。生物信息学预测提示,SLIT13′UTR上有多个微RNA(miRNA)的潜在结合位点,反义RNA纯化技术(RNA antisense purification,RAP)筛选和利用Ago2抗体进行RNA结合蛋白质免疫沉淀(RNA binding protein immunoprecipitation,RIP)结果显示,SLIT13′UTR与miR-34a-5p存在结合作用,而过表达SLIT13′UTR的HAECs中miR-34a-5p水平显著降低(P<0.05)。Western印迹结果证实,miR-34a-5p可逆转过表达SLIT13′UTR对去乙酰化酶SIRT1的上调作用(P<0.05)。在HAECs中转染miR-34a-5p和si-SIRT1,可一致地抑制过表达SLIT13′UTR引起的p-eNOS、eNOS和VEGFA增加(P<0.05,P<0.01),及促进HAECs迁移和成管腔的能力(P<0.01,P<0.001)。因此,SLIT13′UTR可以特异性吸附miR-34a-5p,通过miR-34a-5p/SIRT1轴发挥促进内皮细胞迁移和管腔生成的作用。

氟胁迫条件下茶树叶部实时荧光定量PCR分析中内参基因的筛选与验证

为了筛选氟胁迫条件下茶树(Camellia sinensis)叶部用于实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析的内参基因,以课题组前期筛选的低氟茶树品种福鼎大白茶和高氟茶树品种金观音为试验材料,利用qRT-PCR技术结合geNorm、NormFinder和BestKeeper软件,分析氟胁迫条件下(0.42 mmol·L^(-1)NaF)8个候选内参基因(CsACTIN、CsEF-1α、CseIF-4α、CsGAPDH、CsPP2A、CsTBP、CsTIP41和CsUBC)在茶树不同叶位(新梢和老叶)、不同胁迫时间(0、1、3、7 d)的表达稳定性。结果显示,在氟胁迫条件下,茶树新梢中最优内参基因组合是CsEF-1α、CsTIP41、CsTBP和CsACTIN,老叶中最优内参基因组合是CsPP2A和CsUBC。利用筛选得到的最优内参基因组合分析氟输出蛋白基因(CsFEX)的表达情况,发现CsFEX在两个茶树品种的新梢和老叶中的表达趋势一致,说明筛选的内参组合可用于氟胁迫条件下茶树新梢和老叶中目的基因的检测。

丙酮酸激酶同工酶M2介导长非编码RNA RP11-879F14.2发挥抑制心肌细胞肥大作用

越来越多的证据表明,长非编码RNA(lncRNA)在生物学功能调节中发挥着重要的作用。实时定量PCR(RT-qPCR)检测显示,与健康器官捐献者(n=23)相比,长非编码RNARP11-879F14.2在心力衰竭(heart failure,HF)患者(n=21)心肌中表达水平显著升高,但其在心肌肥厚调节中可能的作用和机制尚不清楚。利用腺病毒介导在乳小鼠心肌细胞(neonatal mouse ventricular cardiomyocytes,NMVCs)和乳大鼠心肌细胞(neonatal rat ventricular cardiomyocytes,NRVCs)中过表达RP11-879F14.2,检测对NMVCs中心肌肥厚相关基因,包括肌球蛋白重链(MYH7)、骨骼肌肌动蛋白(Acta1)以及心钠素(NPPA)表达的影响,结果显示,过表达RP11-879F14.2可显著抑制NMVCs和NRVCs中心肌肥厚相关基因表达。RT-qPCR和Western印迹结果证实,当过表达RP11-879F14.2时可显著促进NMVCs中丙酮酸激酶同工酶M2(PKM 2)表达。并且,过表达PKM 2和RP11-879F14.2可一致地抑制NMVCs和NRVCs中心肌肥厚相关基因表达和去氧肾上腺素(phenylephrine,PE)诱导NRVCs的表面积增加,而敲降PKM 2可逆转RP11-879F14.2对NMVCs中心肌肥厚相关基因表达的抑制作用。利用Seahorse 96XF细胞能量分析仪检测显示,过表达RP11-879F14.2和PKM 2可一致增加NMVCs中葡萄糖代谢水平,而沉默PKM 2对RP11-879F14.2上调NMVCs中糖酵解、三羧酸(TCA)循环和线粒体电子传递链(ETC)相关基因的表达有显著的抑制作用。因此,PKM 2介导RP11-879F14.2发挥抑制心肌细胞肥大的作用。

氟处理下茶树根系的组织细胞形态差异及蜡质合成相关基因WSD1的表达分析

茶树是一种氟含量较高的植物,具有聚氟性。基于扫描电镜技术,探究不同质量浓度(10 mg·L^(-1)和50 mg·L^(-1))及不同时间(1 d和16 d)氟处理下,氟高富集茶树品种黄棪和氟低富集茶树品种佛手根系吸收富集氟的特性差异,并对前期转录组数据筛选出氟处理下茶树蜡质合成的差异基因WSD1进行分析。结果显示,50 mg·L^(-1)氟处理后,黄棪根部表皮细胞表面覆盖的蜡质稍有增多,细胞排列较为疏松,而佛手根部表皮细胞界限模糊,覆盖蜡质明显增多,细胞壁出现扭曲断裂等氟不耐受症状。蜡质合成相关基因WSD1荧光定量结果显示,WSD1经外源氟处理后,其对茶树根部的蜡质有较为明显的上调作用;WSD1蛋白互作网络预测结果及相关性分析显示,WSD1受CSS0041298、CSS0012327及CSS0049082的负调控。本研究从茶树与蜡质合成互作角度探究茶树缓解氟胁迫的响应机制,为深入探究茶树氟吸收调控和耐氟茶树品种的选育提供科学依据。

基于多维度卷积神经网络的m7G位点识别

N7-甲基鸟苷(N7-methylguanosine,m7G)修饰在RNA修饰中普遍存在,识别m7G位点对认识m7G功能和深入了解人类疾病具有重要意义.目前关于m7G位点的识别方法大多基于传统机器学习,需要手动输入筛选最优特征,存在特征冗余问题.为了解决以上问题,提出一种多维度卷积神经网络,该方法基于卷积神经网络构建,并在卷积的基础上增加空间空洞卷积层,采用空洞空间卷积池化金字塔模块获得多尺度序列信息特征,以扩大模型的感受野,使得提取的特征更加全面.基于相同的m7G位点序列数据,将多维度卷积神经网络模型的m7G位点预测能力与几种已有算法进行比较,结果表明,多维度卷积神经网络模型的预测性能优于现有算法.

核酸等温扩增技术在病毒检测中的应用

病毒是引发人类疾病的主要病原体之一.传统的聚合酶链式反应(PCR)技术虽然被广泛应用于病毒分子诊断,但其对温度的要求较为严格,限制了其在现场诊断中的应用.为了满足现场快速诊断的需求,核酸等温扩增技术得到快速发展,其无需热循环,可以在恒定温度下实现核酸扩增,可适应不同的应用场景.本文综合评述了等温扩增技术在病毒检测领域的最新进展,从病毒样本采集、核酸提取、等温扩增检测等几个方面分别进行阐述,探讨了酶辅助等温扩增技术、无酶等温扩增技术以及与多体系串联的级联扩增技术的原理、关键参数及其病毒检测应用,并对比了市场上相关试剂盒的特点.此外,讨论了当前核酸等温扩增技术在病原体检测应用中面临的一些难题,如提取效率、稳定性和成本等,提出了未来的发展方向,为进一步改善现场诊断效率提供了新的思路.

微RNA在大脑新皮层层次形成中的调控作用

种类多样的神经元有序排列和特异性的连接形成了大脑新皮层的6层组织,从而构成了神经系统高级功能的核心。了解大脑新皮层发育形成的机制将为理解哺乳动物乃至人类的生理与行为提供理论基础,也为神经系统疾病诊疗带来重大影响。本文以微RNA(microRNAs,miRNAs)为对象,结合笔者实验室工作,总结近年来所发现的miRNAs在大脑皮层层次形成过程中的研究进展,特别是在神经干细胞时序性命运决定、投射神经元多样性的形成、神经元放射状迁移,以及分裂后神经元进一步命运特化等方面的进展,为大脑皮层的发育机制研究提供新的思路。

药品中金黄色葡萄球菌实时荧光定量PCR精准快检

为实现药品中金黄色葡萄球菌的精准快速检测,通过加入内参(internal amplification control,IAC),优化PCR反应体系,建立能够实时监控过程的基于内参的金黄色葡萄球菌实时荧光定量PCR快检方法,并对方法的特异性、检测限、重现性、可行性进行验证。验证结果表明,所建立方法的特异性良好,仅金黄色葡萄球菌呈现典型扩增曲线;对金黄色葡萄球菌基因组DNA的检测限为0.23 pg/μL;C_(t)值与模板拷贝数呈现出良好的线性关系(R^(2)=0.99);重现性实验的相对标准偏差均小于3.0%;人工污染药品增菌10 h后即可检出金黄色葡萄球菌。该方法不仅缩短了药品中金黄色葡萄球菌的检验时间,还可以实时监测PCR反应过程,有效防止“假阴性”结果的发生,能够作为确认金黄色葡萄球菌的补充方法。

基于显著性特征检测的低光照图像增强算法

计算机视觉技术在公共安全、智能交通和工业生产等领域有着广泛的应用,如人群分析、密度估计以及目标跟踪、识别、分割等.但是实际成像环境复杂,受雨、雾和低光照等因素干扰,室外环境下拍摄的图像往往存在色彩失真、细节缺失、成像质量差等问题,严重影响了后续视觉任务.为了降低光照和雨雾天气的影响,提高成像质量,改善视觉效果,提出了一种基于显著性特征检测的图像增强方法.首先,针对图像颜色失真问题,提出了一种基于多通道融合和显著性亮度调节的颜色恢复方法.其次,为了增强图像细节,采用了基于显著性特征保留的方法实现图像细节增强.实验结果表明,该方法在客观评价指标和主观视觉效果方面均优于算法.

DNA甲基化与肿瘤免疫逃逸:作用机制与治疗研究现状

肿瘤免疫逃逸是肿瘤恶性进展的关键阶段,也是肿瘤免疫治疗所面临的一个主要挑战。研究表明,DNA甲基化可通过影响肿瘤抗原、MHCⅠ类分子、免疫检查点分子和免疫基因的表达,以及巨噬细胞的募集和极化介导肿瘤免疫逃逸的发生与进展,是肿瘤有前途的治疗靶点。目前,DNA去甲基化药物在肿瘤治疗领域的应用取得了新的进展,包括与免疫检查点抑制剂(ICI)、其他免疫药物和化疗药物等的联合应用,以及纳米药物和肿瘤疫苗等多种新型药物的开发等。为促进DNA去甲基化药物作为抗肿瘤药物的发展,本文探讨了DNA甲基化在肿瘤免疫逃逸中的作用机制及DNA去甲基化药物在实验室与临床相关试验研究现状,提出了改进措施和可能的研究方向。

组织保护剂对病毒核酸与豚鼠皮肤组织样本RNA的保存效果探究

病毒核酸和生物组织样本RNA容易受到外部环境的影响,极易发生降解,造成实验结果产生严重偏差。以病毒核酸与豚鼠皮肤组织样本RNA为研究对象,探究组织保护剂保存它们在不同温度放置不同时间后,对病毒载量以及豚鼠皮肤组织样本中RNA的保护效果。结果发现,在4℃保存30 d,25℃保存7 d或37℃保存24 h后,与初始病毒核酸量相比较,组织保护剂中保存的病毒载量未发生明显变化(P>0.05)。在4℃保存30 d,25℃保存7 d或37℃保存24 h后,与液氮储存组相比较,组织保护剂组与市售RNA later组均可以保持豚鼠皮肤组织中样本RNA的提取量和纯度,差异无统计学意义(P>0.05)。结果表明,组织保护剂可作为科研或临床组织样本的储存保存液,在4℃、25℃以及37℃条件下放置一定时间,不影响病毒核酸的病毒载量以及豚鼠皮肤组织样本RNA的提取量和纯度,使样本保存更简便高效。

基于单细胞ATAC测序数据的乳腺癌上皮细胞转录因子研究

研究表明,乳腺肿瘤细胞染色质开放区域上的转录因子显著影响乳腺癌患者的临床表型和预后。然而,在单细胞层面,这些调控元件如何调控乳腺癌发生发展尚不明确。为此,本研究从GEO数据库中下载了45216个正常和肿瘤乳腺组织的单细胞染色质可及性测序(single-cell ATAC sequencing,scATAC-seq)数据,并对其进行了分析。根据标记基因在细胞群的基因活性得分进行细胞类型注释后得到7种乳腺细胞类型。皮尔逊相关性分析表明,肿瘤和正常乳腺样本的上皮细胞存在明显的染色质可及性差异,且乳腺上皮细胞存在高度样本间异质性(PCC=-0.07),暗示其是乳腺肿瘤的主要恶性细胞类型。为了探究正常和恶性乳腺上皮细胞的差异可及性区域中转录因子结合基序的富集情况,在提取上皮细胞群后对4个上皮细胞亚型的特征开放区域进行了转录因子结合基序富集分析。结果表明,恶性乳腺上皮细胞有194个转录因子显著富集(P<0.001),它们可能涉及乳腺肿瘤发展和转移等调控过程。对上皮细胞亚型中富集程度较高的转录因子进行活性分数计算及转录组数据验证,结果进一步显示这些差异调控元件可能与乳腺细胞恶性发展相关。此外,对转录因子结合基序在不同乳腺癌亚型中的可及性差异进行了分析,发现SNAI2在三阴性乳腺癌样本中具有显著高的可及性,提示SNAI2在三阴性乳腺癌中具有潜在的特异性调控作用。

SNP检测方法在动物研究中的应用

单核苷酸多态性(SNP)作为第三代分子标记技术,以其数量丰富、遗传稳定性高、易于快速自动化检测等优点备受关注。该文综述了基于不同原理的SNP分型检测方法,包括几种常见的测序技术、基于酶学及杂交原理的分析检测技术和基于色谱及质谱的相关技术。阐释了方法的原理、分析了方法的优缺点及适用范围。总结了目前在动物遗传育种、亲缘鉴定、动物品种及产品溯源等方面的应用研究现状。为下一步开发更灵敏准确、简便易行、高通量及低成本的SNP检测方法及拓展SNP的应用领域提供参考。

溶液pH对硫堇与DNA相互作用方式的影响

用电化学和光谱方法研究了溶液pH对硫堇(TH)与小牛胸腺脱氧核糖核酸(CT-DNA)相互作用方式的影响。电化学测量结果表明,在pH 7.2的磷酸盐缓冲溶液中,TH与CT-DNA之间的作用方式以嵌入结合为主,在pH6.5的磷酸盐缓冲溶液中,TH与CT-DNA之间的作用方式既存在嵌入结合也存在静电作用。荧光光谱测量结果表明,TH与DNA结合后其荧光发生猝灭,通过Stern-Volmer方程计算得到pH 6.5时TH-DNA体系的猝灭常数高于pH 7.2时的值,表明在pH 6.5的溶液中两者相互作用更强。圆二色谱(CD)实验结果也证实了这一结论。