系统生物医学:中西医学研究的汇聚

用系统的思想和方法对多因素复杂性疾病进行研究的关键是要采取中医的整体性策略,完整地把握人体水平的病理生理变化特性,并进行“自上而下式”的还原分析,直至在分子水平上阐明疾病的发生和发展机制。我们提出采用这样研究策略下的“系统生物医学”概念,旨在提倡建立一个具有我国特色的、具有预测性、预防性和个性化治疗功能的医学体系。“系统生物医学”的研究方法更符合多基因复杂性疾病的特点,能够充分发扬祖国医学的优势,有力推动中医学和西方现代医学研究的汇聚和融合。

代谢组学:系统生物医学的关键角色

系统生物学是以实验、系统论和计算方法整合研究为特征，研究生物系统组成成分及其相互关系的学科．而系统生物医学是系统生物学在医学应用研究领域的分支．它以临床医学问题为导向、临床样本为研究对象．采用组学生物技术、生物信息学建模和分子生物学技术等集成化、系统化与高通量化等研究策略。其技术手段涵盖基因组学、表观基因组、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等不同层次的全局性研究方法，并辅以影像学、分子生物学、生物分子定量分析等经典还原性分析方式。

遗传性耳聋基因治疗专家共识(2023,上海)

遗传性耳聋是常见的致残性疾病之一,临床尚无有效治疗药物。近年,基因治疗在临床前遗传性耳聋动物模型中获得显著疗效,推动了多项耳聋基因治疗临床试验的启动和开展。然而,目前尚无针对耳聋基因治疗的相关规范或共识。复旦大学附属眼耳鼻喉科医院作为国际首个成功开展遗传性耳聋基因治疗临床试验的单位,积累了一定经验。基于此,并参考其他疾病基因治疗共识,联合上海市多家单位的耳科学、听力学、遗传学、基因治疗及康复学等专家,在适用人群选择、围手术期准备、基因治疗药物注射及其安全性和有效性评估、治疗后康复等方面制订本共识,为相关从业人员提供参考和依据,以规范遗传性耳聋基因治疗的临床开展。

孕妇肠道、阴道菌群和新生儿胎粪、胎皮脂菌群的相关性研究

目的·分析母亲孕晚期肠道菌群、阴道菌群、新生儿胎粪及胎皮脂菌群的多样性及菌群构成,比较其异同及相关性。方法·前瞻性研究。招募2018年8月—11月于上海交通大学医学院附属新华医院分娩的11对母婴,采集母亲孕晚期粪便样本、阴道拭子及新生儿胎粪;招募2018年12月于上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院分娩的14名新生儿,采集额部、腋窝、腹股沟部位的胎皮脂及胎粪样本。所有孕妇均为阴道自然分娩。采用16S rRNA基因V3~V4区测序进行微生物检测,分析11对母婴中母亲的肠道菌群、阴道菌群和新生儿的胎粪菌群,以及14名新生儿的胎皮脂菌群和胎粪菌群的多样性、菌群构成,分析异同及相关性。结果·母亲肠道菌群的操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数、Ace指数、Chao1指数、Shannon指数均高于阴道菌群和新生儿胎粪菌群;新生儿3个部位胎皮脂菌群的Ace指数和Chao1指数均显著高于胎粪菌群(均P<0.01)。母亲肠道菌群、阴道菌群和新生儿胎粪菌群β多样性存在差异(P<0.01);新生儿额部、腋窝和腹股沟3个部位胎皮脂菌群的β多样性相似,但与胎粪菌群存在差异(P<0.01)。在门水平上,母亲肠道菌群优势菌主要为厚壁菌门(Firmicutes,52.76%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,41.67%),阴道菌群优势菌为厚壁菌门(74.36%)和放线菌门(Actinobacteria,21.25%),胎皮脂菌群的优势菌为厚壁菌门(84.22%)和变形菌门(Proteobacteria,8.80%),新生儿胎粪菌群在2个批次样本中优势菌均为变形菌门(分别占81.11%和88.72%)。在属水平上,母亲肠道菌群的优势菌为拟杆菌属(Bacteroides,35.42%)和栖粪杆菌属(Faecalibacterium,10.12%),阴道菌群的优势菌为乳杆菌属(Lactobacillus,69.10%)和双歧杆菌属(Bifidobacterium,11.30%),胎皮脂菌群的优势菌为乳杆菌属(79.81%)和假单胞菌属(Pseudomonas,3.23%),胎粪菌群的优势菌在2个批次样本中均为埃希菌属(Escherichia,分别占55.21%和31.18%)。结论·母亲孕晚期肠道菌群的α多样性高于阴道菌群和新生儿胎粪菌群,新生儿胎皮脂菌群α多样性高于胎粪菌群。厚壁菌门在母亲孕晚期肠道菌群、阴道菌群及新生儿胎皮脂菌群中均为优势菌,乳杆菌属在母亲阴道菌群及新生儿胎皮脂菌群中均为优势菌,胎粪菌群以变形菌门和埃希菌属较多。新生儿不同身体部位的胎皮脂菌群结构相似,但与胎粪菌群存在差异。

微生物实验室实验操作现状调查和安全性分析

随着微生物科学研究国际合作的不断深入,境外微生物的引进变得日益频繁而重要。但在具体操作过程中,微生物的引进、管理和销毁存在诸多问题。从境外微生物的引进尤其是从安全管理的角度出发,进行微生物实验室的安全调查,以期为相关的科学研究提供参考。调查以上海交通大学为对象,通过设计调查问卷,对得到的结果加以分析。存在的问题主要有微生物实验室现代化管理水平偏低、微生物实验室安全教育培训单一、微生物废弃物处置缺乏标准和一站式流程。建议强化对引进微生物的安全意识,建立安全监管机制;完善微生物实验室准入制度;彻底解决微生物尤其是引进微生物的销毁问题。

山豆根非生物碱部分质量控制方法研究

目的:建立山豆根非生物碱部分的质量控制方法。方法:薄层色谱法(TLC)定性鉴别其中的糖、有机酸、皂苷和酚类物质,并用紫外分光光度法定量检测糖、皂苷和酚类的总含量,用酸碱滴定法定量测定有机酸的总含量。结果:薄层板上可鉴别出含有糖、有机酸、皂苷和酚类四大类物质。分光光度法测得总糖、皂苷和酚类物质的含量分别为54.37%、4.74%和4.40%。酸碱滴定测有机酸的平均含量为9.40%。结论:本方法简便,重现性好,适用于山豆根非生物碱部分的质量控制。

红树林来源白浅灰链霉菌中生物碱类次级代谢产物研究及核糖体工程优化

综合应用Sephadex LH-20柱层析、反相中压液相柱层析、正相硅胶柱层析等方法对白浅灰链霉菌(Streptomyces albogriseolus)MGR072的生物碱类次级代谢产物的化学成分进行色谱分离,并运用紫外吸收、核磁及质谱等波谱方法对结构进行解析和鉴定,确定了两个化合物结构,分别为2-喹啉酸酯和4(1H)喹唑酮;基于核糖体工程原理,对该野生型菌株进行抗链霉素和抗利福霉素突变株筛选,得到1765株抗性突变株,其中S1、S2、S3、S4、R1、R2这6株的目标产物产量发生不同程度的变化,突变株R1、S3、S4相应峰的积分面积高达野生型菌株(WT)的15、24和12倍;突变株R2的相应峰几乎中断消失.本研究显示针对红树林微生物中丰富的生物碱类次级代谢产物,可通过定向化学分离和核糖体工程优化,快速锁定其中微量的新颖结构类群并对其产量进行调控,为后续分离新天然产物打下基础.

急性力竭运动恢复期内大鼠骨骼肌内质网应激水平变化研究

目的:研究急性力竭运动恢复期内不同时间点内质网应激关键基因表达水平,探究急性运动干预对大鼠骨骼肌内质网应激信号通路及细胞凋亡的影响。方法:将48只雄性大鼠随机分为对照组(C)、力竭运动后即刻组(E)、力竭运动后恢复3h组(E3)、力竭运动后恢复8h组(E8)、力竭运动后恢复15h组(E15)及力竭运动后恢复24h组(E24),每组8只。在不同时间点取大鼠血液及腓肠肌组织,血液指标检测乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)及C反应蛋白(CRP)含量,提取骨骼肌总RNA,采用荧光定量PCR法检测大鼠骨骼肌内质网应激基因mRNA水平,包括免疫球蛋白结合蛋白(Bip/GRP78),内质网膜上跨膜蛋白激活转录因子6(ATF-6)、PER样内质网激酶(PERK)、真核生物起始因子2(eIF2α)以及CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)等,采用ELISA检测骨骼肌Bip含量,Western Blot法检测Bip、CRT、CHOP蛋白表达水平。结果:与对照组相比:①E组血液CK、CRP显著升高(P<0.05),E3组血液LDH显著升高(P<0.05);②E组Bip、ATF6、PERK、eIF2α等内质网应激基因转录水平均显著上调,其中内质网应激关键基因Bip mRNA水平及蛋白表达水平在恢复3h时达到峰值;③E组CRT与E24组CHOP蛋白表达水平显著升高(P<0.05)。结论:①急性力竭运动后恢复期骨骼肌内质网应激关键蛋白Bip表达水平及下游相关基因mRNA水平均呈一过性上调趋势,在运动后即刻至3h间出现峰值,随着恢复期时间的延长,Bip蛋白表达水平及各基因转录水平逐渐恢复正常;②急性力竭运动后24h引发细胞凋亡,其在内质网应激效应后发生,具有一定的延迟性。

运动改善2型糖尿病患者乳酸代谢的研究进展

乳酸是细胞在无氧环境下维持能量生成的副产物。1984年Brooks提出的乳酸穿梭理论再次证实乳酸不仅是细胞无氧代谢的产物,同时可作为机体重要的能源底物。乳酸穿梭包括“肌纤维间乳酸穿梭”和“血管间乳酸穿梭”两种模式,乳酸经穿梭机制,可进入骨骼肌、心肌等组织被彻底氧化或通过血液循环进入肝脏作为糖异生底物,同时,乳酸也可作为细胞信号物质对调节细胞糖脂代谢发挥重要作用。乳酸是机体在无氧与有氧环境下能量代谢的核心枢纽。

建立新型的研究型医院,加速和提高转化医学及临床实验的研究水平

近年来,生物医学科学技术的飞速发展促进了许多基础生物医学研究的重大的突破。医学研究者对许多疾病的发病机制从其分子生物学,细胞生物学,遗传学和基因组学的水平上都有了前所未有的深入理解,并积累了大量的生物学和基础医学研究的数据。然而,如何将这些研究成果迅速转化为可以诊治人类疾病的有效方法,仍然是当今医学科研工作者所面临的难题之一。而新兴的转化医学(Translational Medicine),将医学和生物学等多学科的理论和实践相结合,是解决这些问题的桥梁学科。转化医学旨在建立基础研究至临床实践多学科之间的技术合作及信息交流平台,以加速科研成果至临床实施的进程,既试验台到病床的理念(Bench-to-Bedside)。临床试验(Clinical Trial)作为转化医学研究的重要领域,是由病人参与的复杂、耗时、耗资的但同时又是任何最终成功应用于临床的诊疗手段必须通过的实验过程。由于转化医学和临床实验的复杂性和多变性,加之以病人为研究对象,所以深入地理解转化医学和临床实验的理论,正确设置需要解决的临床问题,精密地设计转化医学和临床实验的实验进程,以及得出具有统计学意义的结论,是摆在我们每一个参与转化医学和临床实验的科学工作者面前的巨大挑战。在此综述中,本文作者简要阐述了转化医学的产生,发展和意义并介绍了美国国家卫生研究院临床研究中心在转化医学方面的投入和成果。同时,作者对如何建立临床研究型医院的管理团队及科学透明的决策机制,院级科学顾问委员会及监管系统,医学伦理审查委员会,数据与安全监查委员会,选择杰出的首席临床研究员及组建优秀的研究团队以及临床研究及转化医学人才的培养,也做出了系统性的阐述。本文还简要介绍了研究型医院医疗设施及运行。由于中国庞大的人口基数以及快速的老龄化进程,心血管疾病、肿瘤及其他慢性疾病的发病率日益增长,并严重危害人群的健康。在中国建立新型的临床试验型医院将会为加速新型医学诊疗方法的研究开发提供平台,无疑对防治疾病,提高人群的健康水平至关重要。

骨骼肌-肝脏轴在运动干预非酒精性脂肪性肝病中的作用机制研究进展

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种常见的慢性肝病,以弥漫性脂肪浸润为特征,与人们的生活方式和饮食习惯息息相关。NAFLD的病理生理过程涉及多组织器官,临床研究发现,NAFLD与肌少症密切相关,NAFLD患者骨骼肌中常存在脂肪浸润,并伴有不同程度的肌细胞含量减少,由此,“骨骼肌-肝脏轴(muscle-liver axis)”概念逐渐被提出。研究发现,机体胰岛素抵抗、蛋白质合成代谢抵抗和全身炎症等因素是导致NAFLD伴随肌少症的关键病理生理过程。而骨骼肌具有重要的内分泌功能,其在收缩刺激下可通过释放肌肉因子与各组织器官形成“交互作用”(crosstalk),在预防疾病和延缓慢病中发挥重要作用。运动应激激活骨骼肌与肝脏之间形成交互作用,即运动促进骨骼肌分泌肌肉因子调节肝脏糖、脂代谢,提高肝细胞功能。运动同时诱导肝脏分泌肝脏因子,其不仅对肝脏自身糖、脂代谢有重要调节作用,还可作用于骨骼肌组织,提高肌肉质量,改善骨骼肌胰岛素抵抗水平。此外,肌肉、肝脏因子在运动应激下表现出显著的抗炎作用,进而形成“骨骼肌-肝脏轴”良性代谢循环。基于此,本文对“骨骼肌-肝脏轴”参与运动干预NAFLD发生发展的生物学机制进行综述,为运动防治NAFLD提供新视角及理论依据。

非小细胞肺癌循环肿瘤细胞表达规律及其与“伏邪”致病关系的研究

目的明确非小细胞肺癌患者外周血中循环肿瘤细胞(CTC)的表达规律,探讨其与"伏邪"致病的关系。方法共纳入69例病例,采用微流控芯片方法捕获并检测外周血中CTC,分析其与临床分期、吸烟状态、病理类型的关系。结果 169例患者中,CTC阳性率达97.10%(每2 ml外周血中的CTC≥1个)。2Ⅰ-Ⅱ期与Ⅲ期、Ⅲ期与Ⅳ期之间CTC计数差异无统计学意义(P>0.05);Ⅰ-Ⅱ期与Ⅳ期比较,CTC计数差异有统计学意义(P<0.05);Ⅰ-Ⅲa期与Ⅲb-Ⅳ期比较,CTC计数差异有统计学意义(P<0.05)。3相关分析结果显示,CTC水平与临床分期(Ⅰ-Ⅲa与Ⅲb-Ⅳ期)呈负相关(r_s=-0.253,P=0.036),与吸烟状态呈正相关(r_s=0.475,P<0.001),与病理类型(r_s=0.05,P=0.681)、年龄(r=-0.099,P=0.416)未发现明显相关。结论 CTC与肺癌临床分期呈负相关,与吸烟状态呈正相关;CTC有望成为非小细胞肺癌术后的疗效预测和预后判断指标;CTC在体内的分布和致病特点具有与中医"伏邪"相似的特性,可为完善肺癌术后患者的中医药治疗策略提供新的思路。

我国区域性宫颈鳞癌患者中HPV感染型别和年龄分布

目的回顾性探讨我国区域性宫颈鳞癌患者中人乳头瘤病毒(HPV)感染型别排序、年龄段分布、老年女性HPV感染特点及临床意义。方法收集1978年11月至2024年1月河南省信阳市商城县人民医院、南京中医药大学附属南京中医院、江苏省南京明基医院、南京同仁医院、南京市妇幼保健院等53家医院病理科的3101例病理组织学诊断为宫颈鳞癌的患者。从宫颈鳞癌石蜡组织中提取HPVDNA,采用聚合酶链式反应结合基因芯片法对3101例患者宫颈鳞癌组织进行23种HPV分型检测,并对HPV致癌风险型别的排序、≥60岁的老年女性和不同年龄段患者HPV型别分布情况进行分析。结果3101例宫颈鳞癌患者中检测出HPV感染者2879例(92.84%),其中单一型别的HPV感染者2460例(79.33%)。排名前8位单一型别高危HPV型别依次是16型、18型、58型、31型、33型、52型、59型、45型。其中16型感染人数比18型高(P<0.05),58型感染人数比31型明显增高(P<0.05),52型感染人数比59型明显增高(P<0.05)。40~49岁和50~59岁患者中患病人数、HPV感染人数、单一型别16型及18型感染人数均排名前两位。≥60岁的老年女性占宫颈鳞癌患者的30.44%。结论将HPV16、18、58型和HPV31、33、52、59型及其他HPV型别分别列为高风险、中风险和低风险致癌组,便于宫颈病变的分层管理。要重视对40~59岁年龄段女性的筛查工作,加强≥60岁老年女性宫颈鳞癌的筛查力度。

UPLC-Q-TOFMS／MS联用技术分析大鼠肠道微生物体外对小檗碱的代谢产物

采用大鼠肠道微生物和小檗碱进行体外厌氧共培养,并利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱联用仪(UPLC-Q-TOFMS/MS)分析小檗碱的代谢产物,探讨大鼠肠道微生物对小檗碱的生物转化过程.采用UPLC的方法,有效分离得到小檗碱及其代谢产物,再采用串联质谱对代谢产物进行结构解析及鉴定.研究结果发现,在体外条件下,大鼠肠道微生物通过脱甲基、脱羟基、去亚甲基等反应将小檗碱转化为小檗红碱,药根碱等5种代谢产物.

BCR-ABL蛋白激酶抑制剂的研究进展

伊马替尼是首个上市的BCR-ABL蛋白激酶抑制剂,在靶向治疗慢性粒细胞白血病上取得了很大成功。随着临床应用的增加,部分患者产生了耐药性。伊马替尼耐药性的产生与BCR-ABL激酶的突变有关,第二代激酶抑制剂达沙替尼和尼罗替尼能克服大部分突变产生的耐药性,但不能有效克服T315I突变。AP245234、达努塞替等针对T315I突变的BCR-ABL蛋白激酶抑制剂相继出现,展现出较好的临床应用前景。

基于四重iTRAQ标记结合LC-MALDI-TOF-TOF方法分析雌二醇和它莫西芬对MCF-7乳腺癌细胞内蛋白质含量影响的研究

应用体外iTRAQ标记结合LC-MALDI-TOF-TOF方法对雌二醇刺激、雌二醇与它莫西芬共同处理,将它莫西芬处理与正常培养的MCF-7乳腺癌细胞内蛋白质表达的差异进行了比较分析。结果表明:各实验组与对照组之间存在数种上调或下调1倍以上的差异表达蛋白质,雌二醇可显著改变74种蛋白质的含量,雌二醇与它莫西芬共同处理引起26种蛋白质水平的显著变化,它莫西芬引起18种蛋白质表达的明显改变。各组之间既有变化趋势相同的蛋白质,也有变化趋势相反的蛋白质。

CRISPR/Cas9系统在基因组DNA片段编辑中的应用

源于细菌和古菌的Ⅱ型成簇规律间隔短回文重复系统[Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated nuclease 9(Cas9),CRISPR/Cas9]近年被改造成为基因组定点编辑的新技术。由于它具有设计简单、操作方便、费用低廉等巨大优势,给遗传操作领域带来了一场革命性的改变。本文重点介绍了CRISPR/Cas9系统在基因组DNA片段靶向编辑方面的研究和应用,主要包括DNA片段的删除、反转、重复、插入和易位,这一有效的DNA片段编辑方法为研究基因功能、调控元件、组织发育和疾病发生发展提供了有力手段。本文最后展望了Ⅱ型CRISPR/Cas9系统的应用前景和其他类型CRISPR系统的应用潜力,为开展利用基因组DNA片段靶向编辑进行基因调控和功能研究提供参考。

冷应激及其药物干预的代谢组学研究

采用衍生化GC/MS的方法分析尿液中内源性小分子代谢物,结合主成分分析、最小二乘法等模式识别方法计算峰响应信号,冷应激前后正常大鼠尿液内源性代谢物在主成分分析图上产生显著分离,人参皂苷组则冷应激前后几乎无分离。利用单维统计对差异物质加以检验,发现其中与应激相关的代谢物如酪氨酸、色氨酸等物质的相对含量产生显著变化,据此推测机体对冷刺激的应答以及应激后自我调节的过程,而这些物质中绝大多数在人参皂苷组中变化的显著性降低或者已无显著性。本文从代谢物的角度证实冷应激对动物机体的影响、机体的自我恢复以及人参皂苷的抗应激作用。

基因组编辑技术研究前沿与挑战

人类对自然界生物的改造包括许多方面：通过动植物的育种尽可能获得高质、高产的农副产品来满足人类日益增长的物质生活需要；对抗生素、抗体、疫苗等生产菌株的基因组进行改造，为人类提供高质量的诊断和治疗用医药产品；通过合适的工具去定点修复人类自身的基因从而达到治疗疾病的目的可以说是“人定胜天”的终极目标。所有这些操作都涉及到基因组的改造或编辑。基因组编辑技术的研发为人类改造自然界生物（本文所指的自然界包括地球上所有的野生和改造的动植物、微生物及人类本身）提供了新的工具，使“传统的不能”变为“可能”。

人参皂苷对昼夜颠倒应激大鼠能量代谢干预作用的代谢组学研究

目的:利用代谢组学技术研究光照改变造成昼夜颠倒应激对大鼠能量代谢的影响,同时评价人参皂苷的干预作用。方法:大鼠24只分为正常对照组、昼夜颠倒模型组和人参皂苷干预组(100mg.kg-1),适应1周后,对模型组和人参皂苷干预光照进行日/夜颠倒8天,称取实验前及开始后每天各组大鼠体重,分别称取实验前及第8天各组白天及夜晚食量。第8天结束后,取大鼠血清TMCS衍生后,进行GC-MS分析,采用偏最小二乘判别分析法研究模型组与正常组之间的代谢物组差异,评价人参皂苷的干预作用。结果:昼夜颠倒应激对大鼠体重及食量均有促进升高作用(P<0.05),且食量与正常组相比呈昼夜颠倒趋势;人参皂苷一定程度上抑制应激作用的升高趋势。代谢组学研究表明,昼夜颠倒应激与机体能量代谢、蛋白质吸收与降解、脂肪酸代谢、胆固醇代谢等途径改变有关,人参皂苷具有改善作用。结论:人参皂苷可改善昼夜颠倒造成的代谢物质改变,其机制可能是通过调节兴奋性和抑制性神经递质等上游代谢通路,继而改变下游的物质变化。