细胞行为组学:一种从系统论的角度进行中医科学化的研究策略

中医的现代化以及标准化需要中西医结合的手段来实现。然而,中医研究强调整体观,目前的生物技术却无法有效的整合由分子生物学主导的基因组学、代谢组学以及转录组学等各种分子组学所产生的信息来完整的描述组织生理。与此同时,在单细胞层面,细胞已经完成对不同时空背景的复杂蛋白网络信息的整合,并将其表现在各种细胞行为上。在此,作者提出以细胞行为组学为主的策略并简短的介绍如何运用这种策略来进行针刺启动以及中药方剂的研究。

水凝胶的理化特性对干细胞行为的影响

水凝胶是一种含有多种亲水基团,能在水中溶胀形成三维网络结构的高分子聚合物。能构建类似体内正常的细胞外微环境,为干细胞的粘附、增殖、分化和迁移提供良好的细胞外基质。然而水凝胶中干细胞的行为受到很多因素的影响,过去的研究主要集中在生物化学信号对干细胞分化的作用,近几年越来越多的研究者开始关注水凝胶材料本身的理化特性对干细胞行为的影响。因此本文主要就水凝胶的理化特性对干细胞行为的影响进行阐述。

纳米拓扑结构的构建以及对细胞行为的影响

生物材料的拓扑形貌是影响细胞行为的重要因素之一,近年来随着纳米生物和医学技术的进展,研究发现细胞能够通过“接触诱导”感应基底材料的纳米拓扑结构,产生强烈的响应。我们对纳米结构的不同构建方法进行了综述,分析不同的纳米拓扑结构对不同种类细胞及其功能的作用,包括对细胞黏附、增殖、分化、凋亡以及细胞外基质的重建等行为的影响和可能的发生机制,探讨了纳米拓扑结构的构建对于从分子和细胞水平上控制生物材料与细胞间的相互作用,从而引发特异性细胞反应的重要作用,以及对于组织再生与修复的潜在应用前景和意义。

冻干脱钙骨表面纳米结构对细胞行为的影响

目的探讨表面有纳米结构的冻干脱钙骨基质(nFDBM)的制备方法及该结构对成骨细胞生物学行为的影响。方法取新鲜狗趾皮质骨按改良Urist法制备冻干脱钙骨基质(FDBM),经NdYAG激光表面处理后,用原子力显微镜、扫描电镜观察其表面形态结构学变化。nFDBM、FDBM分别与狗自体骨髓基质细胞诱导分化来的成骨细胞体外构建材料——细胞复合物并植入该狗脊柱两侧深筋膜袋内,于植入前及术后第4、8周取材行扫描电镜及组织学观察。结果FDBM经NdYAG激光处理后表面形成了规则的纳米级沟槽状三维结构。体外构建材料——细胞复合物后扫描电镜观察nFDBM表面细胞黏附密度及分泌基质量均高于FDBM。术后HE染色、扫描电镜观察见左侧植入物基本纤维化,表面未见明显成骨细胞及基质;右侧植入物原纳米沟槽一侧形成薄层骨样组织,表面为成骨细胞分泌的大量基质所覆盖。结论NdYAG激光可在FDBM表面形成纳米级沟槽状三维结构;该结构有利于成骨细胞的黏附、生长和基质分泌。

HepG2肝癌细胞行为的PCC实时检测研究

利用压电细胞芯片检测体系对HepG2肝癌细胞的行为进行24h实时监测,得出典型响应曲线,结合组织培养板进行的模拟对照实验和HepG2肝癌细胞的生长特性,将响应曲线分为游离期、黏附期、平台期3个行为时段,并分析和计算在各行为时段的基本特性和平均用时;还利用双胰酶法计算出电极表面的细胞平均贴壁率为76.8%。结果反映了PCC检测信号与细胞行为的对应性及利用PCC探索细胞行为及影响因子的可行性,并验证了PCC技术检测细胞行为的快速和灵敏性能。

频谱水对大鼠血浆白介素1、6和白细胞行为的影响

目的 :探讨频谱水对大鼠白介素 1、6(IL 1、IL 6)和白细胞行为的影响。方法 :静脉内注入内毒素造成炎症刺激模型 ,用生化方法检测血浆IL 1、IL 6的含量 ,用活体方法观察白细胞粘附、游出行为。结果 :实验组大鼠饮用频谱水 30、60天后 ,血浆IL 1、IL 6的含量比对照组高 ,白细胞粘附、游出的数量比对照组明显减少。对照组大鼠白细胞粘附、游出的数量较实验组明显增多 ,而血浆中IL 1、IL 6的含量比实验组低。结论 :频谱水能够提高血浆IL 1、IL 6的含量 ,显著减轻白细胞粘附及游出。

结核性胸液淋巴细胞行为的单细胞定量研究

目的 :为探讨结核性胸液淋巴细胞行为的特点及在病理过程中的意义。方法 :采用单细胞微管吸吮技术 ,分别检测正常人外周血淋巴细胞、结核性胸膜炎患者外周血淋巴细胞、胸液中淋巴细胞与肺血管内皮细胞的粘附特点。结果 :结核性胸膜炎患者外周血淋巴细胞的粘附性 (2 .83± 0 .4 3Pa)较正常人 (1.2 1± 0 .2 5Pa)明显增强 ,但结核性胸液中淋巴细胞的粘附性(1.6 7± 0 .39Pa)却与正常人无明显差别。结论 :结核性胸膜炎患者外周血淋巴细胞处刺激激活状态 ,其粘附性升高有利于贴壁向血管外游走进而向胸膜腔渗出。结核性胸液中淋巴细胞粘附性呈现正常水平可能系由于胸液中高浓度游离型上皮来源的粘附分子将其表面表达的粘附分子饱和的缘故。此现象提示胸液中的淋巴细胞 ,不易回吸收 ,其去除多以凋亡方式 ,最好籍助外力清除 (胸穿抽液 )。

元胞自动机在模拟细胞行为方面的应用

在生物细胞生长机理以及莫诺德微分方程模型的基础上,推导出生物细胞生长以及底物消耗的微分方程,并基于此建立模拟生物细胞生长的元胞自动机模型(CABCGM)。CABCGM采用二维细胞自动机作为细胞的生长空间,采用Moore型邻域作为细胞的邻居规则,其演化规则根据细胞的生长机理和推导出的动力学微分方程设计。在建立元胞自动机模型的前提下,以Matlab为开发工具来实现模型编程,并进行仿真实验。仿真结果表明,利用元胞自动机建立的生物细胞的生长模型与实际微分方程细胞的生长曲线比较吻合(尤其在前期时间段),故元胞自动机能较好地描述细胞生长的演化行为。

水凝胶对细胞行为的动态调控

在生物体内，细胞外基质（extracellular matrix，ECM）可为细胞生长提供机械支持，其物理和化学性质的动态变化贯穿于组织发育的不同阶段，并会显著影响细胞行为。因此，设计能够模拟ECM时空复杂性的生物材料对于理解细胞一材料之间的相互作用、完善体外细胞培养系统、推动组织工程和再生医学的发展具有重要意义[1]。近年来，水凝胶作为一种可模拟ECM的新型生物材料已受到广泛关注。

调控血管内皮细胞行为的合成高分子水凝胶支架的研究进展

血管内皮细胞是位于循环血液与血管壁内壁之间的单层细胞,它在血栓与止血、炎症与免疫反应、血管新生和动脉粥样硬化等一系列生理和病理过程中发挥着重要作用。以合成高分子水凝胶为模型材料研究体外调控血管内皮细胞行为,对理解血管内皮细胞的生存微环境,进而优化设计适用于组织工程基础研究和应用需求的高分子水凝胶材料具有实质性意义。综述了调控血管内皮细胞行为的合成高分子水凝胶支架的研究工作,并对其未来发展进行了展望。介绍了无外来蛋白质修饰的条件下,可促进细胞扩增的活性合成高分子水凝胶细胞支架;以牛胎儿大动脉血管内皮细胞为例,讨论了高分子水凝胶的临界电位与调控细胞行为之间的关系;分析了调控细胞生存空间和动态运动行为的高分子水凝胶,并引入了集高强度、细胞亲和性于一体的高分子水凝胶的设计思路。

丝素蛋白生物材料对细胞行为的影响

生物材料的相容性一直是组织工程和再生医学领域的重要议题。组织细胞能对外界环境作出不同的响应,但只有在天然生长环境中(细胞外基质)细胞才能发挥其正常的功能。因此构建基于丝素蛋白的仿生生物材料是处理生物相容性的可行途径之一。本文介绍了细胞与细胞外基质相互作用的机理,总结了近年来丝素来源的生物材料影响细胞黏附、迁移、增殖和分化等行为的因素,包括材料的化学成分、拓扑结构(纤维尺寸、支架孔径和表面特性)以及力学特性,并在此基础上讨论了存在的问题及今后的发展方向,为设计新一代的生物材料提供参考和借鉴。

EGR3在口腔鳞状细胞癌中的表达及对细胞行为的影响

目的探讨早期生长反应因子3(EGR3)在口腔鳞状细胞癌(以下简称口腔鳞癌)中的表达及对细胞行为的影响。方法选择2010年3月至2013年3月该院收治的口腔鳞癌患者20例的肿瘤组织样本及配对的癌旁组织样本作为研究对象,另选正常口腔黏膜样本7份作为对照组。经过转染后分析EGR3表达水平,并分析EGR3在人舌鳞癌细胞(Tca-8113)中高表达对细胞系增殖的影响及EGR3转染后Tca-8113细胞凋亡情况。结果口腔鳞癌组织中,EGR3mRNA水平为0.008±0.004,显著低于鳞癌癌旁组织的1.723±1.195(P<0.05);而EGR3mRNA于鳞癌细胞系的表达水平为0.008±0.002,显著低于鳞状上皮细胞的2.109±0.997(P<0.05);转染24h后,EGR3转染组的EGR3水平显著低于未转染及空质粒对照组(均P<0.05);EGR3转染组在转染24、48h时的早期凋亡率与中晚期凋亡率,以及坏死细胞率均低于空质粒对照组(均P<0.05)。结论 EGR3在口腔鳞癌中低表达或缺失,高表达能够抑制肿瘤的生长,加快细胞凋亡。

材料表面的微图形对细胞行为的影响

材料表面的微图形结构独立于材料的物理和化学性质,对细胞的行为有着重要的影响。材料表面微米或纳米级的图形结构可以直接影响到细胞的取向、黏附和形态,甚至可能影响到细胞的增殖和分化。本文就材料表面的微图形与细胞的取向和黏附,材料表面的微图形与细胞的形态,材料表面的微图形对细胞增殖和分化的影响等研究进展作一综述。

小鼠肉瘤S-180转IL-2基因后细胞行为改变初探

探讨小鼠肉瘤 S-180细胞转 IL-2基因后是否存在细胞功能改变。通过 MTT 试验、流式细胞仪分析及电镜观察,结果提示 IL-2基因转染影响 S-180细胞的增殖活性、细胞周期。细胞间连接可能调节细胞通讯并由此抑制瘤组织生长。多种免疫细胞介导的免疫反应及从而导致的凋亡在移植瘤消退中也起重要作用。

基于科学研究项目转化的细胞生物学实验教学内容案例——生物材料对哺乳动物细胞行为的影响

细胞生物学实验是高等院校生物类相关专业的专业必修课程。有效提高教学质量,培养学生科学探究的综合能力,一直都是细胞生物学实验课程内容改革的目标。该实验内容从科研项目转化而来,实验选用电纺丝及3D打印材料为介质,通过标记细胞骨架及细胞核等方法,探讨生物材料对哺乳动物细胞行为的影响。教师采用线上线下混合式教学方法,鼓励学生在基础实验方案上添加自主实验设计。通过该实验的学习,学生不仅获取了对应的知识及技能点,而且通过自主实验设计、实施与结果分析,激发了学生探究兴趣,培养了学生提出问题、分析问题、解决问题的科学探究综合能力。该实验难易程度适中、可操作性强,适合在不同高校细胞生物学实验教学中推广。

胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的构建及其对细胞行为的影响

利用溶液共混法制备了胶原/海藻酸钠混合液,建立了制备胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的方法,并证实互穿网络凝胶中,胶原与海藻酸钙二者共存且相互独立,胶原结构保持完好。与传统海藻酸钙水凝胶相比,本文建立的胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶表面疏水性增强且凝胶结构更加疏松,更利于细胞粘附与物质传递。以人源成纤维细胞为模型,通过考察细胞在凝胶表面与凝胶内部的形态,进一步证实胶原分子在胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的表面与内部均有分布。细胞迁移实验结果也表明该胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶不仅能有效保持细胞活性,且为细胞迁移行为的研究提供了一种新的研究模型。

红细胞行为特性及其与脑卒中关系的研究

红细胞行为对血液流动性有重要影响,各种血循环障碍性疾病均与之有关联。本文综述了红细胞行为的概念、临床意义、研究方法以及用于疾病研究的现状,重点介绍了有关卒中的红细胞行为的研究进展。

人参胚胎学研究(Ⅱ)——受精作用中的细胞行为

关于人参受精作用中的细胞行为研究,目前国内还未见报道,本文较为系统地观察了人参雌雄配子体受精作用中的细胞行为,为深入进行人参杂交育种和应用生物技术进行遗传操作提供理论基础.

纤维基组织工程支架结构对细胞行为的影响

有效引导细胞的生长对于组织工程的发展至关重要,而目前研究表明细胞与支架的相互作用受到材料表面结构的影响,这为设计细胞诱导生长的新型支架提供理论依据。通过静电纺丝技术制备的纤维基支架可以模拟天然细胞外基质的纤维网络结构,对于细胞的生长和组织修复有促进作用,因此成为组织工程支架设计的研究热点。从纤维直径、空间排列、孔径等方面综述支架结构对细胞增殖、迁移、分化等行为的影响,并进一步讨论利用静电纺和静电纺复合技术制备不同纤维结构的常用方法,并展望纤维基支架的未来发展方向。