假尿苷修饰体外转录mRNA在翻译过程中发生的+1核糖体框架移码

为应对世界范围内的COVID-19疫情,假尿苷(Ψ)修饰的体外转录mRNA(Ψ-IVT-mRNA)被授权应用于SARS-Cov-2 mRNA疫苗。最近,Ψ-IVT-mRNA被发现在翻译蛋白质时发生核糖体“滞顿”,导致+1核糖体移码,在体外和体内翻译出异常的蛋白质。在接种SARS-Cov-2 mRNA疫苗的人群,这种异常蛋白可能激发脱靶T细胞反应或抗体反应或产生其它意想不到的副作用。这一发现对研制有效“安全”的mRNA疫苗/药物有“警示”和指导意义。

福美双造成斑马鱼胚胎脊索畸形及其与甲状腺素的关联

福美双(tetramethyl thiram disulfide,thiram)是一种二硫代甲氨基甲酸盐类(dimethyldithiocarbamate,DTCs)农药,在我国使用较为广泛,因其高残留性引起广泛重视。本研究使用斑马鱼(Danio rerio)胚胎作为动物模型,探讨了福美双造成斑马鱼胚胎脊索弯曲及其与甲状腺素的关联。将受精后3 h(3 hours post-fertilization,3 hpf)斑马鱼胚胎分别短期(10和30 min)暴露或持续暴露于0.0024、0.024和0.24 mg/L的低质量浓度福美双中,并在24,48,72和96 hpf分别进行相关指标的检测。HPLC检测结果显示,斑马鱼体内可检测的福美双含量为0.13 mg/kg(暴露从3 hpf至72 hpf)。形态学结果显示,即使短期(30 min)福美双暴露,也会引起斑马鱼胚胎死亡率的升高、孵化延迟,并造成脊索弯曲。福美双暴露会降低甲状腺素关联基因甲状腺过氧化物酶基因(TPO)的表达。激素水平检测也发现福美双可造成总四碘甲状腺原氨酸(TT4)和总三碘甲状腺原氨酸(TT3)含量的降低。试验结果表明一次性短期福美双暴露仍对斑马鱼胚胎具有一定的毒性作用,这种作用也许与甲状腺激素之间存在关联,试验也为二硫代氨基甲酸盐类农药的生物监控提供了思路。

锂离子电池高镍正极材料前体的制备工艺

高镍三元正极材料因其高的充放电比容量(270mA·h/g),被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的一种关键材料。高镍三元正极材料的前体通常采用共沉淀法制备,其性质对最终烧结得到的三元正极材料的性能有显著影响。在共沉淀反应制备前体的过程中,氨含量、pH、反应温度、固含量、搅拌速率、杂质等诸多因素共同影响着产物的物理化学性质,增加了合成特定指标三元正极材料的难度。本文探究了具有不同粒径分布,镍含量(镍在镍钴锰三元素中的摩尔分数)分别为88%、90%、92%、94%的高镍三元前体的制备工艺与基本性质。进一步地,选择镍摩尔分数为94%的前体材料,从氨含量、pH及搅拌速率三个方面探究了合成参数对前体产物的影响,发现在相对较低的氨含量、pH以及搅拌速率条件下,更容易制备得到粒径分布均匀、形貌完好的前体,并且得到的三元材料具有更高的放电容量以及首圈库仑效率。

锂离子电池高镍正极材料的制备及性能优化

高镍三元正极材料具有很高的理论容量,可被用于提高锂离子电池体系的能量。目前研究较多的高镍材料是镍摩尔分数在三元素中占比为80%的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2),但是为了追求更高的能量密度,具有更高镍摩尔分数(镍摩尔分数>88%)的超高镍材料也需要被研究。然而,镍含量的提升对材料结构稳定性造成的负面影响阻碍了高镍材料的实际应用。因此,优化高镍材料的制备工艺十分重要。本工作首先制备了镍摩尔分数为88%、90%、92%、94%以及98%的超高镍材料,探究了它们的基本物理化学性质与电化学性能,验证了镍摩尔分数提升对于材料容量和结构稳定性带来的影响。进一步地,本工作选取了镍摩尔分数为90%的高镍材料(Ni90),着重探究了烧结温度对其性质的影响,发现Ni90材料颗粒会随着烧结温度的上升而增大,而在750℃的适宜烧结温度下,材料能在结构和颗粒尺寸上达到平衡,得到倍率和循环综合性能最好的Ni90材料。同时,对于不同镍含量的材料,也需要选择适中的温度进行烧结,才能兼顾材料的性能与稳定性。

在孤独中前行的卡里科--研制SARS-CoV-2 mRNA疫苗获得诺贝尔奖的生物化学家

2023年诺贝尔生理学/医学奖授予卡塔林·卡里科和德鲁·韦斯曼,表彰二者对研制严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2的mRNA疫苗所做出的杰出贡献。本文回顾了生化学家卡里科在致力于mRNA成药研发中的艰辛历程,漫漫征途上不畏艰难的坚守和正确的选择是她成功的重要因素。mRNA修饰技术在未来会有更广泛的用途。

硒代蛋氨酸对青鳉亲本繁育和子代发育的影响

本试验旨在研究硒代蛋氨酸(Se-Met)对青鳉亲本繁育和子代发育的影响。把17条4~5月龄青鳉随机分配到4个组,每组3~5条鱼。对照组投喂基础干饲料,试验组分别投喂含2、10和50μg/g Se-Met的干饲料。试验期7 d。结果表明,与对照组相比:1)10μg/g Se-Met组卵巢硒浓度显著升高(P<0.05);2)10、50μg/g Se-Met组的接近、求偶方向和求偶圆舞发生频率显著降低(P<0.05);3)50μg/g Se-Met组的Ⅲ期卵细胞计数显著升高(P<0.05),10和50μg/g Se-Met组的精子计数显著降低(P<0.05);4)10和50μg/g Se-Met组大脑中细胞色素P45019b(CYP19b)的mRNA相对表达水平显著升高(P<0.05),50μg/gSe-Met组卵巢中细胞色素P45019a(CYP19a)、卵泡刺激素b(FSHb)、促性腺激素释放激素1b(GnRH1b)和黄体生成素b(LHb)的mRNA相对表达水平显著升高(P<0.05);5)50μg/g Se-Met组胚胎的未受精率显著升高(P<0.05),10和50μg/g Se-Met组胚胎的畸形率显著升高(P<0.05)。由此可见,过量补充Se-Met会导致青鳉的求偶行为活动降低,雄性青鳉精原细胞数量减少,雌性青鳉卵巢及卵细胞形态紊乱,以及子代未受精率和畸形率增加,提示水产鱼类饲料添加Se-Met时应注意硒的实际需求和适当的补充剂量。

伤元

元是结构完好健康要素处于有序协调“工作”的状态。健康要素包括屏障结构、袭扰遏制、回收更新、网络整合、节律波动、自稳平衡、增壮适应和修复再生[1-2]。伤元是健康要素发生了损害。伤元有局部或广泛的致病性,疾病发生通常是多种“伤元”的结果。包括阿尔茨海默病在内的神经退行性疾病(Neurodegenerative diseases)患者的健康要素出现了病理变化:堆积的蛋白破坏了血脑屏障;堆积蛋白发生了朊病毒样(Prion-like)折叠;蛋白质回收更新失灵;神经胶质和突触通讯阻滞;昼夜节律紊乱;自稳调控失衡;增壮适应能力减弱或丢失;损伤的组织不能修复[2]。癌症的发生也不例外,癌细胞破坏上皮屏障,逃避免疫攻击,更新增殖过度,扰乱神经网络和自稳调控,以牺牲整个机体的代价极端自私地通过增壮适应对抗各种治疗[2]。

熵与疾病

癌症的发生遵从熵增定律。在代谢过程中,通过细胞呼吸产生“能量流”,同时也产生了活性氧。活性氧携带未成对电子,倾向于从邻近分子获得额外的电子,从而改变包括DNA的化学结构,使其发生随机核苷酸突变。突变积累(增熵)到一定的程度,就会引起基因编码蛋白的结构改变,DNA修复酶的结构改变可使其功能缺陷。

减熵

地球是个开放的热力学系统,从太阳获得源源不断的能量而产生能量流,这种能量流在根本上引起地球上的一切变化。变化的同时,地球也在增熵,增熵可毁灭系统,减熵可延缓系统的毁灭。地球有减熵“行为”,如地震、火山喷发等[1]。人体也是一个开放的热力学系统。为了生长、生存和繁衍,人必须在能量的驱动下不停做功,如心跳、呼吸、肌肉收缩、神经传导、细胞呼吸、信号传递、分子形成和物质运输等。

精神复元

为了生存、繁殖和满足更高层次的需求,人面临各种应激子的挑战。对同样的应激子,不同的人可能出现不同质、量的心理应激反应。有的人会出现持久的应激相关的精神功能失常(Stress-related mental dysfunctions),进而发生精神疾病。这种人需要精神复元[1]。精神复元(Mental resilience),也称心理复元(Psychological resilience),是指在不良事件(Adverse event)发生时或发生后保持或快速恢复身心和谐(Psychosomatic harmony)的能力。它涉及三种情形:(1)在经历不幸、变化、磨难袭扰时不发生或少发生恶性应激;(2)在遭受破坏性经历和影响(如慢性身体疾病或持久的社会冲突)后恢复;(3)在破坏性经历中获得更强的应对未来应激的适应力[1-2]。

躲避幽门螺杆菌

人是智慧动物,在生活中学会了躲避“惹不起”的微生物。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)是“惹不起”的。世界卫生组织(WHO)把幽门螺杆菌列为一级致癌物。幽门螺杆菌感染很普遍,在世界范围内,超过一半的人感染了幽门螺杆菌。在发展中国家,70%~90%低于10岁的儿童携带幽门螺杆菌;在发达国家,该比例为25%~50%。成年人的感染率与儿童的相似[1]。这种菌定居在人的胃里,可形成持续感染,引发胃溃疡和胃癌。超过60%的胃癌是由幽门螺杆菌感染引起的。

元

元(Perfect robustness)是完好的身体和精神状态,为健康的极值。在古代,用“元气”描述这种状态。古人云:“气(元气)聚则生,气壮则康,气衰则弱,气散则亡;元气循‘道’,道法自然”。在现代医学中,元的基础可被理解为健康要素[1-2]。基本的健康要素包括:屏障结构、袭扰遏制、回收更新、网络整合、节律波动、自稳平衡、增壮适应(Hormesis)和修复再生。人体被屏障分区,线粒体、溶酶体、细胞核和细胞有膜屏障,大脑有血脑屏障,肠道、呼吸道和皮肤是接触外环境的屏障。

熵

“人吃五谷杂粮,孰能无病”,这一说法蕴藏着深刻的道理。为了生存繁衍,人需要摄入能量。能量来自“五谷杂粮”。从最基本的角度,包括人在内的生命体可被界定为能自我复制的耗能“结构”(Self-repli-cating dissipative structures)。人通过代谢“五谷杂粮”产生能量,能量被用于生长、生存和繁衍。能量代谢是最基本的生命过程,“活着”就必须进行能量代谢。在能量代谢过程中,熵(Entropy)就产生了[1]。

熵与健康

将人体比作办公室有助于理解熵增与健康的关系。一个办公室的有序状态是将所有的纸张、夹子、书和笔等都摆放在合适的位置,如在架子上、桌子上和柜子里,这是清晨无人工作时的状态;上午,工作的人来了,且不止一人,这些“携带能量”的人开始办公(做功)。于是,纸张、夹子、书和笔就可能离开了原来的位置,“熵”开始增加;黄昏时分,局部的混乱构成了整体办公室的混乱。

健康的维系

生命是脆弱的有机系统,脆弱的系统会随时间流逝而崩解[1]。健康不是永恒状态,健康丧失是时间的函数。在生命进程中,每个人都会在不同时间点开始进入疾病的轨道。完好的身体、精神和社会生活状态是健康的极值,健康的完全丧失是死亡[2]。人需要不断适应内部和外部的袭扰,维持健康或在疾病发生后力争恢复到原来状态。生命是维持/恢复健康的“斗争”过程[3]。人最基本的成功是处于健康状态,健康的人能生存繁衍。为了生存和繁衍,人有三个基本动机:①躲避侵害、创伤和损失;②寻求赖以生存和繁衍的资源;③在完成躲避和资源充足时,追求更高层次(物质和精神层次)的存在。在动机的驱动下,人忙碌于各种活动,如获取食物和居所、学习、工作、结交朋友、生儿育女、在某一社会环境中与他人竞争等[4]。

注意隧道

心理应激可使人进入注意隧道(Attentional tunneling)[1]。注意隧道是专注一种事物/情况而忽略/忘记其他事物/情况的精神状态,最早被用来描述飞机降落时出现事故的飞机驾驶员。在飞机降落时,有的驾驶员将所有的注意力都集中在明显的指示物上,而忽略/忘记了飞机下降时离地面的高度,造成机毁人亡。“螳螂捕蝉,黄雀在后”这一寓言描述了注意隧道,聚精会神捕蝉的螳螂集中所有的注意力于猎物,而全然忽略/忘记了自己也有被猎食者捕杀的危险,结果是“蝉未捕到身先死”。

应激反应

约12 000年前,人类进入了农耕时代[1]。在此之前,人主要以狩猎为生,是猎食者,也是被猎食者。“战斗”还是“逃跑”(Fight or flight)是每一次猎食开始时必须迅速做出的判断。打得过,就开始猎杀;打不过,就迅速逃跑,否则可能被猎杀。猎杀或逃跑是人迅速做出的精神和躯体反应,这种反应就是应激反应(Stress response)。应激反应是对需求和危险(Danger)发动的适应性神经生理反应[2]。

维系健康的机制

疾病是进化的驱动力,诱导变异。在疾病的压力下,进化中的人“一点一点”地获得抵抗疾病的适应性。这种适应性维系健康的方式,被“一点一点”地写进人类的基因里,演化为防御性健康机制(Defensive health mechanisms)和稳态健康机制(Homeostatic health mechanisms)[1]。

健康的袭扰

在进化的长途中,为了能够在地球上生存、繁衍,人必须不断面对食物匮乏、猎食者、感染、高温/低温、低氧/氧过多、缺水、毒物、病毒、细菌、寄生虫和社会冲突等的威胁,这些威胁袭扰人的健康[1]。能袭扰人健康的因素可被统称为袭扰子(Insults)[2]。袭扰子可以是物理的,如核辐射;袭扰子可以是化学的,如环境中的有毒化合物;袭扰子可以是微生物的,如包括细菌、病毒在内的致病微生物。

健康的含义

1946年以前,“健康”被释义为没有疾病或损伤的身体状态。按此释义,移除致病因素或避免损伤就可以维系健康[1]。1946年,世界卫生组织(WHO)将“健康”释义为完好的身体、精神和社会生活状态。这一释义强调了精神和社会因素对健康的影响,指导人们需整合身体、精神和社会因素来维系健康[2]。2011年,有学者将“健康”释义为对社会、身体和精神因素引起的身体变化的适应能力,赋予了主动维系健康的内涵[3]。健康是一种动态、复合的适应状态(A dynamic complex-adaptive state)。