生命科学本科生免疫生物学课程教学体系构建与探索

中国科技大学本科生“免疫生物学”课程群是结合生物学和医学免疫学的特点所创建的教学体系。该课程群注重学生正确的价值观和科研精神的培养,建立了具有逻辑关系的“三梯次”免疫生物学整体课程教学体系,同时将课程教学与科研实践、科研诚信教育有机结合,注重将临床问题转化为科学问题,激发学生创新性思维,提升学生解决问题的综合能力,实现了生物学与医学免疫学的交叉融合。

潜心立德树人 执着攻关创新——中国科大免疫学研究生教学团队的探索与实践

研究生科研素质培养是研究生教育的核心任务。中国科技大学免疫学教学团队在近二十年免疫学教学实践中,潜心立德树人,坚持将教学与科研紧密结合,以基础教育为根本,以科研诚信培养为基石,以创新驱动为引领,把研究生科研素质培养贯穿于科研实践的过程管理中,不仅培养了一批极具创新能力的免疫学学者,而且还推动了免疫学学科的快速发展,培育了一个国家创新研究群体,形成了一个具有鲜明中国特色的国际免疫学科研高地。

以国家虚拟仿真实验教学金课为特色的生物医学实验室安全教育体系建设与应用

为进一步扎实推进实验室安全教育,探索更为规范、高效、实用、新颖的安全教育模式,中国科学技术大学生命科学与医学部依托国家级生命科学实验教学示范中心,建立了一套面向学部全体学生的生物医学实验室安全教育课程体系。该体系以专业类安全课程《生物实验安全与防护》课程教学为组织形式,以国家级虚拟仿真实验课程为特色和优势,重视理论知识与实验操作结合、虚拟仿真实验与实体演练互补,并且充分应用多种信息化系统助力教学,形成多层面的实验室安全教育模式。应用该模式可以明显激发学生动手操作的学习热情,提升安全教育教学质量。

以提升研究生科研素质和能力为目标的专业技术课程教学尝试

中国科学技术大学研究生课程“免疫学技术原理与应用”摒弃了传统实验技术课程的教学方式,以学生的需求为出发点,注重对学生科研道德和科研作风的培养。在课程设计上,突出课程的完整性和连续性,围绕一个主题,通过专业文献介绍不同实验的原理和应用,培养学生的逻辑思维和实验设计能力。通过课程的学习,帮助学生迅速适应科研氛围,并积极引导学生树立正确的科研观念和道德标准,教授规范的科研方法,培养良好的科研素质和严谨的逻辑思维,从而为学生未来的科研道路打下坚实的基础。

基于电子顺磁共振技术的谷胱甘肽检测方法

目的谷胱甘肽(GSH)是细胞中巯基(―SH)含量最丰富的非蛋白质化合物,在提供还原当量、直接中和有毒反应物质以及维持细胞氧化还原平衡等方面发挥着至关重要的作用,因此,准确检测组织中的GSH含量具有重要意义。鉴于电子顺磁共振(EPR)技术在GSH检测方面的应用报道相对较少,本文提出了一种基于EPR技术的GSH检测方法。方法首先,将ABTS(2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)溶液与K_(2)S_(2)O_(8)溶液混合并在避光条件下反应12~16 h制备ABTS∙^(+)溶液,借助UV-Vis对ABTS∙^(+)溶液进行浓度测定。然后,基于ABTS∙^(+)的EPR信号变化来检测GSH浓度,在此基础上探究最适的反应时间和温度,建立ABTS∙^(+)的EPR信号强度和GSH浓度之间的标准方程。最后,采用计算得到的标准曲线对C57BL/6J小鼠全血的GSH浓度进行定量分析,并与文献结果进行比较,验证方法的准确性。结果实验结果显示,本方法对GSH的检测范围(50 nmol/L~15μmol/L)分布超过两个数量级,检测限(LOD)低至0.50 nmol/L,检测到的小鼠全血中GSH含量为(10660±706)nmol/g(每克血红蛋白所含GSH纳摩尔数),与文献报道结果((11200±237)nmol/g)接近。此外我们还使用类似的方法进一步发展了对GSSG的检测方法。结论本文提出了一种基于EPR技术,使用ABTS∙^(+)快速检测GSH的方法。得益于EPR技术的独特优势,相比于传统的比色法,本方法具有更高的检测灵敏度,更宽的线性范围。我们进一步拓展了其在血液样品中的检测应用,可以快速准确地检测全血中GSH的含量,为衡量组织中氧化还原平衡状态提供数据支持,具有重要意义。

新医学背景下医学形态学教学实验室建设构想与实践

瞄准健康中国战略和新医学建设的需要,中国科学技术大学生命科学与医学部建立了医学实验教学中心。医学形态学主要包括人体解剖学、组织学与胚胎学、病理学等基础医学课程。医学形态学课程描述性语言相对较多,相关知识点之间联系不够紧密。为弥补理论教学不足,实验教学不容忽视。新形势下,医学形态学教学实验室作为实验教学的重要环节,其构想与建设,显然是医学教育教学改革的重要环节。文章通过对建设初期设想和具体教学实践相结合,经过不断教学反思,结合虚拟和现实资源,通过多资源融合、课程内容融合、信息化手段等措施,为努力打造内外兼修的医学形态学教学实验室开展了一定的实践与探索。

大学生体质绩效促进系统设计与实证研究

本研究将大学生体质绩效促进系统设计和应用效果作为研究目标.系统设计由测试、健康评价、体质健康服务、监管四大子模块构成,其运行机制主要在于四大模块依照“测试-评价-服务-监管”的顺序,发挥各个模块的功能.从应用层面,建立了大学生体质健康测试信息反馈、成绩评价预警、干预三个环节相互衔接的动态管理系统,对高校大学生体质健康水平发展起积极作用.

合成生物学与荧光成像技术

合成生物学的迅速发展为分子荧光标记与生物成像技术提供了新的机遇。基于合成生物学原理,可以建立材料生物合成新方法,开发性能优异的荧光纳米材料和探针,发展新的荧光成像技术。合成生物学应用于生物荧光成像,多涉及荧光材料与探针的设计合成、对生物靶标分子进行定点改造和修饰、荧光探针和靶标分子的可控时空耦合等以实现生物分子的精准特异性标记。这些荧光纳米材料和生物分子标记技术可应用于细胞内分子的荧光标记、成像和动态示踪,可视化解析相关的关键分子事件,从而深入揭示细胞内分子运动机制和病原致病机理等。本文主要综述了近年来合成生物学技术在生物荧光成像方面的应用,包括利用合成生物学技术合成量子点等荧光纳米材料与探针、对蛋白质和核酸分子的精准标记及其用于病毒荧光成像和示踪。最后,也对该领域面临的问题如荧光杂合生物材料可控合成、分子原位多重标记等进行了探讨和展望。合成生物学与荧光成像技术的交叉融合,将推动荧光成像技术发展和进步,并拓展合成生物学的研究领域。

基于“BB+ClassIn+QQ”的在线教学模式在基础医学课程中的教学实践与成效

为应对新冠肺炎疫情,响应教育部“停课不停教、停课不停学”的教育方针,在中国科学技术大学基础医学专业本科生“生理学”和“药理学”的课程教学中,采用“BB+ClassIn”结合QQ辅助教学组织和交流的在线教学模式进行教学,经过一个学期的理论课教学,取得了一些经验和成效,对疫情后线上线下融合式教学有一定的指导意义。

腹腔镜开窗引流术治疗子宫内膜癌放化疗后局部盆腔脓肿

本手术方式患者取膀胱截石位,气管插管全身麻醉,消毒铺单后采用常规腹腔镜术式,用超声刀逐渐分离左侧乙状结肠、部分小肠与左侧髂窝致密粘连处。探寻脓腔并逐渐扩大其窗口,吸尽脓液后剥除脓腔炼乳样囊壁,游离左侧闭孔神经,反复冲洗脓腔,局部出血予电凝或可吸收线缝扎。最后于左侧盆腔深处置入盆腔引流管,关闭腹腔完成腹腔镜开窗引流术。

生活垃圾填埋场中微生物汞甲基化的研究进展

垃圾填埋场内甲基汞污染控制是目前环境领域所关注的热点问题.为了跟踪填埋场汞污染及汞甲基化研究的最新动态,本文对现有研究进行梳理.分析了汞及甲基汞在生活垃圾填埋场中的空间分布,对填埋场中的汞进行了物料平衡核算;总结了填埋场微生物汞甲基化的主要微生物种类及机制;同时针对填埋场的生化特性,分析了影响微生物汞甲基化的影响因素;并在此基础上展望了未来填埋场内汞甲基化研究方向,为填埋场汞污染风险管控提供新思路.现有研究集中在填埋场表层圾和渗滤液中总汞和甲基汞的浓度水平表征、分布特征及与环境因子的相关性等,而填埋场中的汞甲基化微生物多样性及其主导的汞甲基化机制鲜有研究,为了实现对填埋场中汞甲基化污染风险的进一步管控,需要从机制研究和工程实践两方面入手,在明晰填埋场中微生物汞甲基化机制的基础上,对其进行防控和抑制.

单孔腹腔镜手术在特殊部位(FIGO 8型)子宫肌瘤中的应用

本术式患者采用膀胱截石位,气管直视下静脉插管全麻,消毒铺单后经脐创建入路,挂缝卵巢暴露手术视野,纵行切开子宫平滑肌瘤表面浆膜层,将子宫平滑肌瘤提拉,逐层剥去子宫平滑肌瘤包膜,辨识输尿管走形及子宫动脉,避免输尿管及血管损伤,双极电凝子宫平滑肌瘤表面包膜血管,并充分电凝基底部,避免瘤床出血。充分冲洗盆腔腹腔后在瘤床处加止血纱布,剪除悬吊卵巢缝线,再次探查腹腔和瘤床是否有出血和渗血情况。可吸收线逐层缝合关腹,闭合腹腔后完成脐部整形术。

血管化类器官的构建方法及生物材料

类器官血管化是完善类器官结构、功能及支持其体外长期存活的关键问题。近年来,随着类器官培养及生物工程技术的发展,类器官血管化有了长足的进步。本文综述了血管化类器官领域的最新进展,总结了目前用于血管化的构建策略与方法,包括干细胞共分化、多细胞共培养、微血管片段,移植后体内再血管化等生物技术,以及微制造、静电纺丝、三维生物打印、微流控技术等工程技术手段在血管化类器官方面的应用。血管化类器官的构建通常会辅以生物材料来负载血管化相关因子或提供不同类型细胞生长的微环境,本文对构建血管化类器官中应用的天然及合成生物材料也做了相应讨论。虽然类器官血管化目前还存在一定的局限性,但随着对血管化关键机制的解析及生物工程技术的进步,多种构建方法及生物材料的联合应用,将极大促进结构及功能完善的血管化类器官构建,并实质性地推动类器官技术在基础及临床医学领域的应用。

尘螨过敏原Der p 7新的IgE抗原表位鉴定及尘螨交叉反应性的研究

目的:尘螨过敏原Der p 7新的IgE抗原表位鉴定及尘螨交叉反应性的研究。方法:ELISA检测华东地区安徽省合肥市的尘螨过敏患者与尘螨过敏临床相关性较高的重组蛋白Der p 7的IgE结合率;通过ELISA和Dot Blot鉴定屋尘螨过敏原Der p 7的新IgE抗原表位;利用圆二色光谱法检测Der p 7和其突变体的结构及热稳定性;最后用ELISA和ELISA抑制实验鉴定尘螨新的交叉过敏物质。结果:通过ELISA实验检测发现,华东地区的合肥市内尘螨过敏患者体内IgE与Der p 7的结合率为36.2%,与华南地区的广州市(37.4%)和西班牙(34.7%)相近。然而,这一结合率受到地理区域、自然环境和生活方式等多种因素的影响,与华北地区的北京市(19.3%)、乌克兰(22.67%)、意大利(28%)相比明显较低,而与非洲(56%)和日本(超过60%)相比则显著不同。ELISA和Dot Blot鉴定出尘螨重要过敏原Der p 7的两个新IgE抗原结合表位,分别是第36位天冬氨酸和第100位天冬氨酸。用圆二色光谱实验证明了Der p 7的结构稳定性,且突变后结构未发生改变,并检测了其热稳定性特征。最后用ELISA和ELISA抑制实验新发现了两种与尘螨存在交叉过敏的物质(小麦和花生)。结论:基于尘螨过敏原Der p 7与华东地区安徽省合肥市内过敏患者IgE的结合率及新的IgE抗原表位的研究为预防、诊断、治疗过敏性疾病提供理论基础,对开发尘螨过敏原低敏疫苗具有参考价值。发现新的尘螨交叉过敏物质为交叉过敏反应的预防、治疗提供了科学依据。

肝豆补肾汤通过激活ERK信号通路减少Wilson病TX小鼠异常精子生成并促进生精细胞增殖

目的探究肝豆补肾汤(GDBSD)影响Wilson病(WD)模型TX雄性小鼠生殖障碍的机制。方法以15只正常雄性DL小鼠为对照组,将60只纯合雄性TX小鼠随机分为4组(n=15):WD模型组、青霉胺组、GDBSD组和GDBSD+U0126组(U0126为一种特异性MAPK/ERK激酶抑制剂),其中青霉胺组给予0.09 g/kg青霉胺药液灌胃;GDBSD组给予GDBSD药液灌胃,0.2 mL/(10 g·d);GDBSD+U0126组给予同样GDBSD灌胃另外每日下午同一时间腹腔注射U0126(20 mg/kg)。干预4周后检测各组睾丸组织铜含量;利用HE染色法观察小鼠睾丸与附睾的深层次病理结构及精子构造,通过电子显微镜技术探究睾丸中生精细胞与精子的超微结构特点;TUNEL法标记睾丸组织凋亡细胞;免疫印迹检测B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)、细胞色素C(Cytc)、半胱天冬蛋白酶-3(Caspase-3)、细胞外信号调节激酶(ERK)和磷酸化激活的细胞外信号调节激酶(p-ERK)蛋白表达;免疫组化标记Brdu阳性细胞;精液质量检测精子密度、活力及畸形率。通过雌鼠的妊娠率和产仔数评估雄性TX小鼠的生育力水平。结果与WD模型组相比,青霉胺组、GDBSD组改善了小鼠的睾丸的组织和细胞病理学变化以及精子密度、活力程度和畸形率和生育力水平,并增加了睾丸JOHNSEN评分(P<0.05);Cytc、Caspase-3蛋白表达水平下调,Bcl-2表达上调(P<0.05),GDBSD+U0126组逆转了GDBSD治疗后Bcl-2表达的上调(P<0.05);ERK1/2信号通路研究结果显示,5组之间ERK1/2总蛋白表达水平差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组相比,WD模型组p-ERK蛋白表达含量明显减少;与WD模型组相比,青霉胺组、GDBSD组p-ERK蛋白表达含量增加;GDBSD+U0126组p-ERK蛋白表达含量低于GDBSD组(P<0.05);在施用U0126后,生精细胞增殖减少,生精细胞凋亡数量增加(P<0.05)。结论GDBSD可以改善Wilson病模型TX小鼠异常精子发生和生育力下降,其机制可能通过激活ERK信号通路从而改善生精细胞的增殖和凋亡状况。

Ferrostatin-1抑制铁死亡缓解阿霉素诱导的足细胞损伤

目的探讨ferrostatin-1(Fer-1)在阿霉素(adriamycin,ADR)诱导的肾小球足细胞铁死亡的影响。方法体外ADR刺激足细胞,Western blot及RT-qPCR检测ADR组及Fer-1+ADR组足细胞的铁死亡信号通路及足细胞损伤相关蛋白的表达;CCK-8检测足细胞活性;丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)、铁池(Fe^(2+))试剂盒检测相关铁死亡指标。体内构建ADR肾病小鼠模型,Western blot及RT-qPCR检测小鼠肾小球足细胞的铁死亡信号通路相关蛋白的表达情况,通过4-HNE免疫组化评估肾脏铁死亡水平。结果ADR刺激下足细胞铁死亡相关标志物ACSL4蛋白表达量明显上调,GPX4和SLC7A11的蛋白表达水平明显下调。与ADR组相比,Fer-1干预下可以部分恢复足细胞铁死亡基因的异常表达,同时改善足细胞损伤蛋白Desmin表达水平。MDA、GSH、Fe^(2+)检测结果显示Fer-1改善足细胞脂质过氧化水平。ADR模型组小鼠ACSL4蛋白表达量明显上调,GPX4和SLC7A11的蛋白表达水平明显上调,铁死亡标志物4-HNE染色阳性增加。结论阿霉素诱导铁死亡加重足细胞损伤,抑制铁死亡可能是防治阿霉素肾脏病进展的新策略。

基于DE-3D U-Net的斑马鱼后脑血管共聚焦显微图像分割和量化测量

斑马鱼后脑部位的脉络丛控制着大脑和血管之间的物质交换,脉络丛周围的血管异常可引发相关的脑血管疾病。本文首先对斑马鱼后脑部位的主要血管进行了连续成像,使用共聚焦显微镜拍摄正常情况和柱孢藻毒素处理后的斑马鱼胚胎,获得了斑马鱼在受精后43~63 h的系列三维图像。然后,进一步开发了图像分割的神经网络DE-3D U-Net用于主要后脑血管的分割。网络分割结果显示,3根主要血管的类别像素准确率分别为86.67%、93.18%和83.74%。最后,绘制了斑马鱼后脑血管发育曲线图。结果表明,3根主要的血管半径在高浓度的柱孢藻毒素处理后出现了18%左右的缩减,中脑静脉夹角出现了30°~50°的缩减。此研究提出了一个可用于斑马鱼后脑血管分割的神经网络模型,得出的数据可为斑马鱼脉络丛发育研究提供基础。

基于RGB-NIR滤波阵列的引入权重系数的加权引导滤波去马赛克方法

针对RGB-NIR传感器多光谱成像技术中的去马赛克问题,提出了一种引入权重系数的加权引导滤波去马赛克算法。算法以残差插值为框架,引入加权引导滤波代替引导滤波,通过边缘感知权重因子实现对边缘的检测,提高引导滤波在边缘处的性能。算法使用G通道图像作为引导图,首先进行G通道图像的插值,然后通过加权引导滤波的方法插值出R、B、NIR通道的图像。此外,为了解决在引导滤波中计算线性系数时采用简单的平均值的问题,引入权重系数,并通过加权平均的方式计算得到更准确的线性系数。在TokyoTech数据集以及实际器件上测试了该算法。在数据集的实验上,提出的算法比现有的高性能算法在彩色图像和红外图像上峰值信噪比分别高0.38 dB和0.88 dB;在实际器件实验中,不论是在红外光源打开还是关闭的情况下,所提出的算法在多个场景下表现出最低的平均NIQE指标。此外,在红外光源变动前后,提出的算法所得到的图像的平均NIQE变化也是最小的。实验结果表明,该算法的性能优于对比的算法,并且拥有更好的鲁棒性。

植物向重力反应中PIN-FORMED介导的生长素极性运输调控

植物的向性,即植物对光或重力等环境刺激信号产生的定向生长反应。在向重力性反应中,植物器官将重力感知为定向环境信号,来控制其器官的生长方向以促进生存。植物激素生长素及其极性运输在植物向重力反应中起着决定性的调控作用。质膜定位的生长素输出蛋白PIN-FORMED(PIN)通过动态的亚细胞极性定位,改变生长素运输的方向以响应环境刺激,由此植物器官间建立的生长素浓度梯度是细胞差异化伸长和器官弯曲的基础,来调控植物的形态建成和生长发育过程。本文主要讨论发生在植物重力感受细胞内早期重力感知和信号转导机制的最新研究进展、PIN介导的生长素极性运输、PIN的极性定位以及质膜蛋白丰度的调控机制等。

弓形虫感染与脑炎因果关系的双样本孟德尔随机化分析

目的利用孟德尔随机化(MR)分析探究弓形虫感染与脑炎的因果关系,并通过免疫组化观察脑组织中的弓形虫包囊分布和炎症情况。方法获取弓形虫感染和脑炎的全基因组关联分析数据,筛选出单核苷酸多态性(SNPs)位点,以逆方差加权法为主进行MR分析,以OR值及95%CI评价弓形虫感染与脑炎之间的因果关系。利用异质性检验、水平多效性检验、留一法进行质量控制。利用Wh6弓形虫包囊感染的小鼠脑组织切片进行免疫组化染色,使用Image J软件进行图片分析。结果筛选出29个弓形虫感染与脑炎存在相关性的SNP,IVW方法结果提示弓形虫感染使得脑炎的患病分险为原来的0.98倍(OR=0.98,95%CI为0.76~1.27),显示两者无因果关系。质量控制结果提示筛选出的SNPs具有稳定可靠性。弓形虫包囊在脑组织各部位分布不同。结论弓形虫感染与脑炎具有相关性,但未有充分证据证明二者之间存在因果关系。