诱导多能干细胞在遗传性心脏疾病模型中的应用与机制

背景:遗传性心脏病具有较高的患病率及死亡率,至今其发病机制仍未阐明。尽管部分遗传性心脏病已经建立了相应的动物模型,为研究遗传性心脏病的发病机制提供了一定的基础,但是由于物种间的差异等原因显著降低了这些研究结果的价值,因此,需要全新的模型来探索其发生发展过程。目的:综述了目前诱导多能干细胞在构建多种遗传性心脏病模型中的作用和潜在的应用前景。方法:第一作者于2023年1-3月期间应用计算机在Pub Med数据库中检索近13年的相关文献,以“induced pluripotent stem cell,inherited heart disease,congenital heart disease”等为检索词,最终纳入76篇文献进行分析。结果与结论:自2007年诱导多能干细胞从人体体细胞中诱导建立以来,已有许多针对疾病特异性诱导多能干细胞的研究报道。由于疾病特异性诱导多能干细胞能够再现疾病表型,因此有望成为体外疾病建模的一种新研究工具,用于分析发病机制和研制辅助药物。在心血管遗传性疾病的研究方面,从患者特异性诱导多能干细胞分化得到的心肌细胞中含有参与心脏发育异常相关的基因突变,因此,其可作为一种全新的工具研究遗传性心脏病的潜在机制。到目前为止,诱导多能干细胞来源心肌细胞已被广泛用于多种遗传性心脏疾病的分子机制研究,如心脏电生理性疾病、心肌病以及一些综合征性遗传性心脏疾病。

基于类器官的视网膜色素变性疾病模型构建及研究进展

基于多能干细胞定向诱导分化视网膜类器官(RO)技术可以高度模拟人类视网膜的发育过程,帮助深入理解视网膜的发育机制,并为视网膜疾病提供新的治疗方法。目前,RO广泛应用于视网膜疾病的机制和治疗研究,尤其在视网膜色素变性(RP)中取得了较为突出的进展。本文总结了利用人多功能干细胞制备RO的方法,阐述了RO-RP疾病模型在PRPF 31、RPGR、CRB 1、RP 2、IMPG 2、NR 2 E 3、USH 2 A、PDE 6 B和TRNT 1等不同突变基因中的机制与治疗应用,概括其在药物筛选、药物毒性试验、基因疗法和细胞疗法方面的研究进展,讨论了RO的研究及应用挑战。

Micro-CT在实验动物疾病模型中的应用

微计算机断层扫描技术(micro-computed tomography, Micro-CT)作为一种无创性技术手段,在动物实验中应用广泛,可用于辅助检测多种动物疾病模型,包括骨骼疾病、肺部疾病、口腔疾病、代谢性疾病、中耳及内耳疾病以及肿瘤等,能够提供多样性、科学性和可靠性的影像数据,因此已经成为动物实验中必不可少的实验工具之一。本综述将深入介绍Micro-CT的成像原理、梳理其在动物疾病模型研究中的应用,并总结了Micro-CT技术上的局限性并对未来的前景进行展望。

基于加权基因共表达网络分析及机器学习构建铁死亡相关基因在多囊卵巢综合征的疾病模型及相关中药预测

目的:利用机器学习分析铁死亡基因与多囊卵巢综合征(PCOS)的相关性,构建诊断及预后风险模型,探讨PCOS的潜在铁死亡机制,并预测相关中药。方法:多芯片标准化合并GEO数据库的卵巢组织芯片,采用加权基因共表达网络分析(WGCNA)算法筛选与PCOS相关的铁死亡特征基因,对特征基因进行功能富集分析,利用多种机器学习进行构建并筛选疾病模型,提取最优的疾病特征基因,并构建风险模型,分析其与免疫浸润细胞及功能之间的相关性,对铁死亡基因进行中药及小分子化合物预测,并对小分子化合物与铁死亡靶点进行分子对接验证。结果:共提取26个铁死亡与PCOS的强相关交集靶基因,主要在铁死亡通路中的Xc-系统和铁代谢通路上发挥作用。通过WGCNA结合机器学习筛选以HMOX1、IFNA1、LPCAT3、FOXO4和PARP3为特征基因的RF模型有较优的模拟特性,并通过绘制列线图来预测各基因表达的患病风险性。上述模型基因与PCOS的发病呈正相关性。免疫浸润分析提示多种免疫细胞在两组之间存在显著浸润差异,预测的中药中丹参、三七可能是其潜在的分子药物来源,分子对接中丹酚酸B、葛根素与黄芪甲苷A的匹配程度最高。结论:以HMOX1、IFNA1、LPCAT3、FOXO4和PARP3为特征基因的铁死亡相关基因模型可为早期识别和治疗POCS提供新思路。铁死亡相关基因可通过干预多种途径在PCOS中发挥重要作用,中医药在干预PCOS中可能通过调节铁稳态代谢来介导铁死亡途径。

终末期肝疾病模型评分对肝移植患者预后影响及氧供在其中的作用

目的观察不同终末期肝疾病模型(MELD)分级肝移植患者术中氧代谢的变化和预后,以探讨机体氧代谢对不同MELD分级肝移植患者预后产生的影响。方法选取我院接受非静脉-静脉转流原位肝移植患者97例,男性78例,女性19例;年龄37~64岁,体质量50~87kg,美国麻醉医师协会(ASA)Ⅲ或Ⅳ级。按照MELD评分法分为A组(A级38例,MELD≤9分),B组(B级30例,MELD10~19分),C组(C级29例,MELD≥20分)。所有患者采用相同的血流动力学管理模式,分别于麻醉诱导前后行桡动脉穿刺置管和经右侧颈内静脉置入Swan-Ganz导管,监测动脉血压(ABP)、脉搏氧饱和度(SpO_(2))、中心静脉压(CVP)、连续心输出量(CCO)、心脏指数(CI)、血温(BT)。于麻醉后手术前(T1)、无肝期前10min(T2)、无肝期30min(T3)、新肝期30min(T4)及术毕(T5)采集桡动脉血和肺动脉的混合静脉血做血气分析。记录以上各时点的动脉血氧饱和度(SaO_(2))、动脉血氧分压(PaO_(2))、混合静脉血氧饱和度(SvO_(2)),计算氧供、氧耗及氧摄取率(ERO_(2))。预后指标观察:术后住院天数,重症监护病房(ICU)留住时间;使用健康检查简表(SF)-36问卷调查肝移植患者生存质量;计算1年、3年及5年生存率。结果与麻醉后手术前比较,A组、B组和C组在无肝期氧供和氧耗均明显下降(P<0.05),各组间比较依次均降低,且差异有统计学意义(P<0.05);术后住院天数和ICU留住时间比较A、B、C组依次递增,各组间比较差异均有统计学意义(P<0.05);术后1年生活质量和存活率比较A组高于C组(P<0.05),而术后3~5年生活质量和生存率各组间差异无统计学意义(P>0.05)。结论MELD分型可作为预测肝移植患者早期预后的可靠指标,评分高预示着较大的风险;术中氧供水平对肝移植患者早期预后起关键作用。

疾病模型近交系小鼠的繁殖保种方法及措施

文章旨在通过总结疾病模型的近交系小鼠遗传特性以及繁育特征,在饲养繁殖过程中不断调整、改善繁殖策略,以此实现疾病模型近交系小鼠品系的稳定遗传和可持续繁殖。结果显示,对疾病模型的近交系小鼠使用近交系常规繁育保种方法进行保种,并通过增加孕鼠营养、孕期特殊关照、放置丰容玩具、饲喂不同营养物质的饲料、调整配种周龄、替换繁殖种鼠等措施,可有效提升小鼠离乳存活率、增加经产胎次、提升母鼠受孕率,从而提升小鼠品系的整体繁殖性能,使小鼠稳定繁殖传代。

一种不开颅的微创家犬局灶性脑梗塞疾病模型

目的 :建立一种适合影像学研究的家犬局灶性脑梗塞疾病模型。材料和方法 :10只健康成年家犬 ,手术组 7只 ,假手术对照组 3只。股动脉插管 ,DSA透视下将导管选择到一侧颈内动脉 ,注入聚氯乙烯酒精颗粒 (polyvinylalcohol,PVA)栓子。假手术对照组除不注入栓子外 ,其他操作步骤同手术组。分别从DSA、MRI、神经功能评分、形态学检查等方面评价模型效果。结果 :手术组动物术后出现不同程度的神经功能缺陷 ,MRI示同侧大脑中动脉区信号改变 ,DSA造影示血管中断。形态学检查出现相应缺血改变。假手术组动物未见异常改变。结论 :该种家犬脑梗塞疾病模型适于影像学及其他亚急性、慢性脑缺血实验研究。

基因敲除鼠疾病模型的研究进展

基因敲除是研究生物体基因功能的有效手段。通过基因敲除建立的鼠疾病模型,在研究基因功能及人类疑难病症致病机制等方面发挥着前所未有的作用。本文对目前已获得的基因敲除鼠疾病模型进行了分类和总结,为相关研究的展开奠定了基础。

疾病模型动物拟临床研究概念的形成及其应用——自体血栓法制备小型猪心肌缺血模型的研究

目的:提出疾病模型动物拟临床研究的基本概念,对自体血栓法制备小型猪心肌缺血模型进行系统的拟临床研究。方法:采用心导管介入技术,经左冠状动脉前降支注入自体血栓,制备小型猪心肌缺血模型。采用拟临床方法观察模型冠状动脉造影、30点体表心电图、无创血流动力学参数及超声心动指标,综合评价心肌缺血小型猪的病理生理特点和临床表现。结果:模型组注射自体血栓后即刻LAD造影显示血栓注射部位以下血管堵塞;造模6d后,LAD仍处于阻塞状态;体表心电图标测显示模型组心肌缺血程度(∑-ST)及心肌缺血范围(N-ST)均明显高于假手术组;造模6天后无创血流动力学检测显示模型组CO、SV、LCW、MAP均明显降低。结论:介入法自体血栓注射后成功建立小型猪心肌缺血疾病模型,并可通过疾病模型动物拟临床研究的方法得以证实。

氟苯尼考在三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)疾病模型内的代谢动力学

为了解健康和疾病条件下药物在三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)体内的代谢差异,在构建三疣梭子蟹溶藻弧菌疾病模型的基础上,按25mg/kg剂量分别给健康和患病三疣梭子蟹单次口灌氟苯尼考后,采用高效液相色谱法测定了其肝胰腺、肌肉和血浆中的药物浓度,药时数据应用3P97药代动力学软件拟合。结果显示:氟苯尼考在健康和患病条件下三疣梭子蟹相同组织中的药时曲线形态相似,三种组织的药时数据均符合带时滞的一级吸收二室开放模型;肝胰腺吸收药物最快,肌肉次之,血浆最慢;与健康组相比,患病蟹肝胰腺、肌肉、血浆三种组织对氟苯尼考的吸收和消除速度明显减慢,达峰时间推迟,半衰期延长,清除率减低,最高药物浓度下降,表观分布容积和药时曲线下总面积变大。说明疾病使氟苯尼考在三疣梭子蟹体内的吸收、分布、代谢和消除均发生了显著变化,建议患病三疣梭子蟹口服氟苯尼考的休药期至少10d。

CRISPR/Cas9系统在疾病模型和基因治疗中的应用

基因编辑技术的出现成功地改变了实验材料的基因序列,这为研究疾病的分子机理提供了极大的便利.然而,传统的基因编辑技术由于缺乏精确定位、随机性插入引起位置效应等原因而制约了其发展.随着规律成簇间隔短回文重复CRISPR(clustered regulatory interspaced short palindromic repeat)/CRISPR相关核酸酶Cas(CRISPR-associated nuclease)系统的出现,简便高效的基因编辑技术在疾病模型的构建,损伤基因的修复和功能性基因的研究中已得到广泛应用,产生了十分重要的影响.本文就CRISPR/Cas9系统的结构特点、作用机理以及近两年来在疾病模型构建和基因治疗中的应用进行综述,以便读者了解相关领域的研究进展.

以斑马鱼为疾病模型的小分子药物筛选研究进展

斑马鱼具有体积小,产卵量多,发育迅速,胚胎透明等特点,目前已成为一种非常重要的发育生物学模式动物。同时,斑马鱼胚胎体外发育,小分子化合物渗透性强,这些优势使其成为大规模小分子药物筛选的理想模型。近年来,随着以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术的兴起,大量的转基因斑马鱼和突变体被构建出来,成为模拟人类疾病的良好模型,这些模型被广泛应用于药物筛选的多个方面。利用斑马鱼进行药物筛选,不仅具备高通量、低成本的优点,还能够比较准确的评估药物效果以及药物毒性。本文主要介绍了斑马鱼的特点以及其作为疾病模型在药物筛选中的应用,旨在帮助人们了解斑马鱼药物筛选的研究进展以及阐明斑马鱼在新药研发中的优势。

鸭传染性浆膜炎疾病模型方法的建立

鸭传染性浆膜炎是鸭最常见的急性、败血性传染病之一,死亡率高,严重影响到养鸭业的发展。本试验通过对鸭传染性浆膜炎疾病模型的建立进行条件筛选,确立对6周龄雏鸭采用腹腔注射0.5mL 4.5×109 CFU/mL细菌浓度的鸭疫里默氏杆菌,5h后鸭开始发病,3～5d死亡率达80%,临床症状、病理学检查及病原学鉴定均符合该疾病模型复制的要求。本试验结果可以为该病的病理学研究及新药筛选提供理论依据。

通肺胶囊对烟熏加脂多糖诱发大鼠慢性阻塞性肺疾病模型的影响

【目的】观察通肺胶囊对烟熏加脂多糖诱发大鼠慢性阻塞性肺疾病模型(COPD)的影响。【方法】复制烟熏加脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱发大鼠COPD模型,随机分成空白对照组,模型组,阳性对照组(盐酸班布特罗片,剂量为3.3 mg/kg),通肺胶囊低、中、高剂量组(剂量分别为1.31、2.62、5.24 g/kg);对各组大鼠进行静态肺顺应性的测定(吸气),检测肺组织匀浆丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性,进行右肺及支气管细胞学计数及分类检查,测定左肺体积及进行左肺组织病理学检查。【结果】通肺胶囊各剂量组可不同程度提高模型大鼠的静态肺顺应性和肺组织SOD活力,降低肺体积比和白细胞数量,不同程度改善模型大鼠肺泡扩张、肺泡间隔断裂及肺泡融合等病理变化。【结论】通肺胶囊对烟熏加脂多糖诱发慢性阻塞性肺疾病模型大鼠具有一定的治疗作用。

小型猪在人类疾病模型方面的研究进展

小型猪作为新型的实验动物模型,已经形成自己的研发系统,目前被应用于多种人类疾病模型,其使用数量也在逐年增多,随着研究的不断深入,小型猪作为人类疾病模型在生命科学领域和医学领域的作用越来越大。文章概括介绍了国内外小型猪在人类疾病模型的研究进展情况,旨在为促进小型猪在人类疾病模型的发展提供参考。

建立“疾病模型与实验病理学”特色课程,培养创新型药学人才

在吉林大学药学院开设了具有特色的"疾病模型与实验病理学"新课程,阐述了本课程开设的必要性、内容、特色及实施效果等。教学实践证明,这门课程切合药学专业的培养目标,对提高学生的创新能力及综合素质,培养实用型药学专业人才起到了积极作用。

中医对不同疾病模型内源性神经干细胞活化的影响

不同疾病状态下机体自身可激活内源性的神经干细胞,并诱导其增殖、迁移、分化。神经干细胞增殖有自身的时限性以及数量上的不足,因此,有必要进一步弄清神经干细胞增殖、迁移和分化的机制及调控因素,利用中医中药、针灸等手段扩大内源性神经干细胞的作用,促进其增殖并向神经缺损灶迁移,诱导分化为神经元,使疾病状态后神经缺损的修复成为可能。

利用基因编辑技术进行猪异种器官移植及人类疾病模型研究的进展

采用不断发展的基因编辑技术,近年来对猪的基因组改造不仅构建出涵盖心血管疾病、神经退行性疾病、新陈代谢疾病、癌症、免疫缺陷等各方面的人类疾病模型,而且通过对猪进行基因编辑实现了降低异种移植免疫排斥、敲除猪内源性逆转录病毒以及生产嵌合体动物等,使猪异种器官移植的应用更前进了一步。综述梳理基因编辑技术,尤其是CRISPR∕Cas9技术在异种器官移植及人疾病模型构建方面的研究进展。

α-synuclein致病机制和转基因帕金森疾病模型研究进展

α-synuclein是一种位于突触前末梢的蛋白,是遗传性和散发性帕金森病的特征性包涵体———路易小体的主要成分。α-synuclein基因突变或者遗传改变可导致帕金森病。大量研究揭示α-synuclein参与了神经元的变性过程。本文对α-synuclein在帕金森疾病中的神经元毒性机制以及α-synuclein转基因帕金森病动物模型研究进展进行了综述。