温度对鸡胚成纤维细胞UMNSAH/DF-1的影响

本文通过在不同温度条件下进行鸡胚成纤维细胞UMNSAH/DF-1细胞培养实验,同时模拟活细胞株常温运输环境寻找改善UMNSAH/DF-1细胞生长状态及胞体“空泡化”现象的方法。实验结果表明:相较于37℃,39℃的培养温度更有利于UMNSAH/DF-1细胞生长。室温运输时UMNSAH/DF-1细胞“空泡化”程度显著。但是正常传代后,其胞体“空泡化”现象又会显著减少。本文提示:若UMNSAH/DF-1细胞胞体“空泡”数量较多时,可通过优化该细胞最佳生长温度同时增加传代次数进行改善,一般多次传代后UMNSAH/DF-1细胞就会恢复至其正常状态。

间充质干细胞及其外泌体治疗2019冠状病毒病的机遇与挑战

背景:2019冠状病毒病(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)的传播性强、变异速度快、且危害较大,目前没有针对COVID-19的特异治疗策略。间充质干细胞及其外泌体的安全性和有效性已在众多临床试验中得到证实,其具有的免疫调节和组织修复能力,可作为COVID-19前瞻性疗法的主要应用依据,具有巨大的治疗潜力。目的:重点阐述COVID-19的发生发展、致病机制、治疗现状,以及间充质干细胞与其衍生外泌体治疗COVID-19患者的有效性和可能的免疫调控机制,为该疾病的临床治疗提供更多的理论参考。方法:通过检索PubMed、中国知网数据库中收录的相关文献,英文搜索词为:“SARS-CoV-2,COVID-19,cytokine storm,acute respiratory distress syndrome,mesenchymal stem cells,exosomes,immune regulation,tissue repair”,中文搜索词为:“新型冠状病毒,2019冠状病毒病,细胞因子风暴,急性呼吸窘迫综合征,间充质干细胞,外泌体,免疫调节,组织修复”,最终对64篇文献进行归纳总结。结果与结论:由细胞因子风暴所引起的急性呼吸窘迫综合征和急性肺损伤是导致COVID-19重症患者出现死亡的主要原因。间充质干细胞及其外泌体通过与免疫细胞之间的相互作用及其旁分泌效应,降低COVID-19患者体内细胞因子风暴同时促进其肺泡上皮细胞再生,可有效治疗急性呼吸窘迫综合征且能够修复其损伤肺组织,证明是一种能够对抗COVID-19感染且安全、有效的治疗策略。不过仍然需要更多的临床前和随机对照临床试验对间充质干细胞及其外泌体移植后的生物分布、体内代谢命运、潜在风险进行更多的研究,以便于更充分发挥其临床疗效。

一种新型实验细胞株保温运输实用装置的开发与应用

设计了一种新型实验细胞株保温运输实用装置,实现了活细胞株低成本保暖运输。采用一种由铝膜、高压聚乙烯、防水箱纸板分构层填充的新型材质外箱以及置于内箱的细胞培养容器固定装置、控温组件、保温隔板组分。通过细胞培养、活细胞株物流运输、温度监测、显微拍照等实验,证明该实用装置不仅能够保障实验细胞株在低温极端天气下的正常物流运输且细胞生长活性不受温度与剧烈震荡的影响,它还具备保温、隔热、防水、缓冲、低成本、便携式、适用范围广等优点。

人类多能干细胞向脊髓前角运动神经元定向分化方法研究进展:从发育生物学到临床转化

人类多能干细胞(human pluripotent stem cell,hPSC)包括人胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)及人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC),它们具有向人体多种类型细胞分化的潜能。近年来,其体外定向分化为脊髓前角运动神经元的研究取得了一定进展。该文基于对神经发育的理解,回顾总结了hPSC向脊髓前角运动神经元定向分化的研究进展,并介绍了它们在研究人类神经发育、对疾病进行体外建模和细胞替代疗法方面的应用。

全基因组蛋白质的标签细胞和小鼠资源库建设

小鼠是最广泛使用的模式生物,构建基因改造的小鼠模型是研究基因功能和疾病发生机制的重要手段。从20世纪80年代发展至今,小鼠基因改造技术更新迭代,主要包括胚胎干细胞介导的同源重组策略、配子介导的转基因策略、以及最新基于CRISPR/Cas9技术的遗传改造策略等。由我国科学家自主研发的全新小鼠基因改造技术——“人造精子细胞”(或“类精子干细胞”)介导的半克隆技术与以往策略相比,具有小鼠构建周期短、效率高、成本低、应用场景兼容性强等特点。为了摆脱我国小鼠实验动物“卡脖子”风险,填补标签蛋白质小鼠资源库的国际空白,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心进行了战略资源布局,于2017年启动了基因组标签计划(genome tagging project,GTP),并成立了GTP研发中心致力于建立全新的标签细胞和小鼠战略资源库。GTP研发中心通过对“人造精子细胞”基因组上编码蛋白质的基因原位系统性地添加标签序列,建立了可用液氮保存的标签细胞资源库,并作为生产标签小鼠的种子贮备。当需要标签小鼠时,利用半克隆技术将标签细胞注射到小鼠卵子中,一步法获得标签小鼠。标签小鼠可通过标准化的标签抗体监测特定蛋白质从而实现蛋白质的在体、实时、动态研究。目前,GTP研发中心已构建1532个标签细胞和277个标签小鼠,初步形成了具有特色标签产品战略资源库;已有242个标签小鼠品系被分发到3个囯家15个地区的32个研究机构,供66个研究团队使用。同时,GTP研发中心已建立完备的标签产品信息,定期在GTP官网上发布更新,供科研人员查询、订购和定制。后续标签小鼠的配繁规律、标签蛋白质组织图谱描绘、发表文献等也会陆续更新到GTP官网。GTP研发中心将对标行业尖端,打造全球独特性战略资源,为蛋白质功能研究提供标准化平台,推动生命科学的发展和临床转化。

复杂疾病小鼠模型构建新策略:类精子单倍体胚胎干细胞介导的半克隆技术

类精子单倍体胚胎干细胞是源自小鼠孤雄囊胚中的一种新型单倍体胚胎干细胞,仅含有父源遗传物质,性染色体为X染色体,能在体外长期自我更新、增殖或诱导分化,并可以利用CRISPR系统进行单基因或多基因的编辑,能替代精子使卵母细胞受精。区别于原核注射、卵胞质内注射获得嵌合体或利用四倍体补偿技术等传统构建基因修饰小鼠模型的方法,通过将基因编辑后的类精子单倍体胚胎干细胞注射到卵母细胞中,可以高效稳定地一步获得基因型确定的半克隆小鼠,不会存在嵌合现象,原代小鼠即可用于研究。基于类精子单倍体胚胎干细胞获得的多基因精准编辑的复杂疾病小鼠模型,可以在生物个体水平上阐述多个基因协同互作的效应,从而更充分地模拟复杂的、可能受多个基因影响的人类疾病的各种病理特征,以挖掘新的诊断和治疗方法。

脉络丛及其与衰老相关疾病的关系

脉络丛由位于基底层上的上皮细胞组成,相邻脉络丛上皮细胞之间的紧密连接形成了血脑脊液屏障,它与血脑屏障一起对大脑微环境的稳态至关重要。脉络丛上皮可向脑室分泌脑脊液、生长因子、神经肽和脂类物质,同时脉络丛也是免疫细胞进入大脑的门户。衰老和神经退行性疾病的病理生理学仍然还存在大量未知,越来越多的研究将脉络丛与这些年龄相关性疾病的病因关联起来。本文综述了目前已知的脉络丛上皮与年龄相关疾病之间的关系,以期为防治相关疾病提供新的线索。

哺乳动物单倍体胚胎干细胞的建立与应用

哺乳动物胚胎干细胞通常为二倍体,限制了其在后基因组时代功能基因研究上的应用.近年来,随着不同物种单倍体胚胎干细胞的建立,科学家获得了一种可用于高通量正反向遗传筛选的细胞工具.单倍体胚胎干细胞具有类似于二倍体胚胎干细胞的无限增殖能力、基因表达模式、分化潜能等特点,可以在细胞水平开展遗传筛选研究;通过不同物种单倍体干细胞的融合形成异源二倍体细胞可以用于研究基因的演化.另外,小鼠单倍体胚胎干细胞可代替配子用于产生动物,这为研究基因印记在胚胎发育过程中的作用、快速构建携带复杂基因修饰的模式动物、进行个体水平遗传筛选等提供了一个新的遗传学工具.最近,单倍体胚胎干细胞的基因组标签计划的提出,以构建所有编码蛋白质基因的标签小鼠资源平台为目的,将促进蛋白质研究的标准化,并为揭开胚胎发育复杂而有序的蛋白质调控网络提供工具.

基于“人造精子细胞”的基因组标签计划

蛋白质是一切生命活动的基础,蛋白质研究特别是生命活动中蛋白质功能网络调控的揭示成为继人类基因组计划后广受关注的重要科学问题.然而,大规模开展蛋白质研究缺乏一个高效、标准的平台,构建基因组范围的蛋白质标签模式生物资源平台是解决这一问题的关键.虽然在酵母、线虫、果蝇等模式生物上已经实现了基因组范围的蛋白质标签文库的构建,但是在小鼠个体水平上,基因组范围的蛋白质标签的构建仍然困难重重.基因组标签计划(Genome tagging project, GTP)的提出是基于孤雄单倍体胚胎干细胞(又称为"人造精子细胞")介导的半克隆技术和CRISPR-Cas9基因编辑技术的发展:首先在"人造精子细胞"上利用CRISPR-Cas9技术对特定编码蛋白质基因进行标签序列的原位插入获得相应的细胞系,进一步通过卵子注射即能获得携带标签的小鼠模型.因此,该策略简单、高效、成本低,可以用于基因组范围制备蛋白质标签小鼠. GTP的目标是给小鼠中的每个蛋白质带上标签, GTP的实施有望实现以一套标准化的方法来对每个蛋白质进行在体研究,将促进生命科学的发展.

光控诱导重组系统的开发与应用

位点特异性重组系统由重组酶和特异性识别位点两部分组成,是一种强大的基因操作工具,被广泛运用于生命科学研究。已开发的诱导型重组系统以时空方式精准调控细胞和动物的基因表达,被用于基因功能研究、细胞谱系示踪和疾病治疗等领域。根据诱导重组酶时空表达方式的不同,诱导型重组系统可分为化学诱导和光控诱导两种方式。光控诱导重组系统是利用光作为诱导剂,根据光控方式和对象的不同,可进一步分为光笼和光遗传学两类。光笼诱导重组系统是利用光敏基团来控制化学诱导剂或重组酶,光诱导前它们的活性被光敏基团抑制;在特定光照射后,它们的活性被恢复,进而实现光控诱导基因重组。光遗传学诱导重组系统是通过光遗传学开关介导分割型重组酶的重新激活来诱导基因重组。其中光遗传学开关由一系列基因编码的光敏蛋白组成,包括隐花色素、VIVID蛋白、光敏色素等。这些类型丰富的光控诱导重组系统为从高时空分辨率的维度解析基因的表达和功能提供了更多的工具,以满足日益复杂的生命科学研究需求。本文主要对不同类型光控诱导重组系统的开发原理及应用进行综述,比较其优缺点,最后对未来开发更多光控重组系统进行展望,旨在为系统优化升级提供理论基础和指导。

孤雄单倍体胚胎干细胞的建立及其应用

小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞携带一套来源于精子的遗传物质,与二倍体胚胎干细胞相似,拥有干细胞的自我更新和多向分化等特性,能够在体外长期稳定地培养。重要的是,该细胞能够代替精子在注入到卵母细胞中后,产生半克隆小鼠。因其兼具干细胞和精子特性,故又被称为“人造精子”细胞或者类精子干细胞。将孤雄单倍体胚胎干细胞与CRISPR-Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)等新型基因编辑技术结合起来,能够在细胞水平和动物个体水平进行精准、复杂和高通量的遗传改造,为基因的功能研究提供了强有力的工具。本文综述了孤雄单倍体胚胎干细胞的建立,及其在印记基因功能研究、遗传筛选、人类疾病模拟和蛋白质标签打靶等方面的应用。

CXorf67在PFA型室管膜瘤中作用及其机制的研究进展

CXorf67(chromosome X open reading frame 67)在绝大多数的细胞系以及成体组织和器官中均不表达,因而在很长时间内对这个蛋白质的研究和功能认识非常有限. 2018年,研究发现CXorf67特异性地在PFA(posterior fossa group A)亚型室管膜瘤中高表达,这开启了对CXorf67功能和机制的探索. PFA型室管膜瘤是9种室管膜瘤亚型中恶性程度和发病率最高的一种,这种亚型的肿瘤多发生于婴幼儿,由于缺少治疗药物以及缺乏有效的治疗策略,预后较差.目前的研究表明CXorf67可以通过抑制PRC2的活性和抑制DNA同源重组修复等不同机制在PFA型室管膜瘤中发挥功能,暗示其很可能是一个重要的用以发展靶向治疗的突破口.本文主要对目前发现的CXorf67功能及其机制进行了梳理和总结,并对潜在的PFA型室管膜瘤的治疗策略进行了探讨,为后续有待解决的科学问题进行了展望.

肝脏类器官的应用

在中国,肝病是因病死亡的主要原因之一.揭示肝脏疾病的发生发展机制,发现新的治疗靶点,以及建立医学治疗新方法,是关乎国计民生的重大课题.目前对于人类肝脏疾病的研究主要依赖于细胞系与动物模型,但是二维(two-dimensional, 2D)培养的细胞系缺少组织三维(three-dimensional, 3D)结构,而物种差异又限制了利用动物模型对人类肝脏疾病的进一步认识.类器官是一种新的体外培养系统,利用人类细胞构建的类器官体一方面能模拟体内器官的结构,另一方面体现了人类组织器官的功能,从而提供了新的研究模型.最近,肝脏类器官体技术也得到建立与发展,加深了人们对于肝脏疾病的认识,促进了药物靶点的研究,并催生了一些治疗方案的开发.本文将就肝脏类器官的疾病模拟和治疗应用进行综述.

序

生命是大自然的奇迹,健康是生命最宝贵的财富。生物体的遗传变异、新陈代谢、生长发育等生命特征,令无数的科学家为之着迷。从认识生命、调控生命到改造生命、设计生命,生命科学的研究能力不断发展,为生命全周期、健康全过程的保障提供了动力。回首2022年,人类在生命科学研究中取得了长足进展,为理解生命周期和健康过程提供了新知识和新视野,也有助于在疾病前期逆转稳态失衡,在不可逆的慢病发生前阻断紊乱进程,在疾病发生后加以高效诊治。