转化医学:在科研和应用之间架起桥梁

2012年初，中华人民共和国国科学技术部发展计划司发布的科技统计报告显示。2010年世界科技论文总数为142．10万篇．中国内地发表的论文为12．15万篇，论文数排名居世界第二位。仅次于美国。在1998种中国科技期刊中．以中国人为第一作者的论文为53．06万篇，其中排名第一的为临床医学论文（136951篇），

生物医学科学专业生物学模块(2)课程的探索与思考

生物医学科学专业融合生物科学和医学课程并建立学科课程模块教学体系。生物学模块(2)课程以医学遗传学为主体内容,整合胚胎早期发育及干细胞等发育生物学相关内容,在为社会培养复合型医学研究和教育领军人才的总体目标指导下,以知识、能力和素质三位一体为教学目标,在师资队伍、教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了探索。现总结课程设置思路及过去三年的教学实践,并对所获经验及存在的问题进行回顾与思考。

新的高血压相关基因-Slc7a8的实验研究

目的:探讨高血压致病相关基因。方法:提取13周龄SHR和WKY的2、3级肠系膜动脉和肾脏总RNA,利用含10000个基因大鼠表达谱芯片检测2组2、3级肠系膜动脉和肾脏组织基因表达水平不同的基因,并用定量RT-PCR的方法排除假阳性候选基因。结果:芯片发现19个基因在SHR中上调,其中涉及分子伴侣、离子通道和小分子转运、生长因子、细胞信号转导的蛋白和核转录因子、脂蛋白等基因。用定量RT-PCR验证示Slc7a8基因的表达水平在SHR组中比WKY组上调9.3倍。结论:Slc7a8可能与高血压的形成有关,深入研究Slc7a8基因及其功能将为进一步了解高血压病的分子机制提供新的思路和线索。

丹参多酚酸盐对动脉硬化斑块组织因子及组织因子途径抑制物影响的实验研究

目的研究丹参多酚酸盐对动脉粥样硬化(AS)斑块中组织因子、组织因子途径抑制物(TFPI)表达的影响,探讨丹参药理作用的新机制。方法24只新西兰雄兔分为正常对照组、球囊损伤对照组及丹参多酚酸盐治疗组;后两组建立高脂饲养加股动脉球囊损伤AS斑块模型。治疗组每天给予丹参多酚酸盐50 mg／kg,每天1次静脉注射,共7 d;球囊损伤对照组给予0．9％氯化钠溶液注射。4周后采用定量病理切片图像分析技术测量动脉内斑块组织中膜厚度和泡沫细胞阳性面积;免疫组化技术检测斑块组织内组织因子、TFPI-1、TFPI-2和MMP-2的分布及蛋白表达;实时定量PCR检测斑块内组织因子、TFPI-1, TFPI-2的基因变化。结果与对照组比较,丹参多酚酸盐治疗组内膜／中膜比值降低,斑块内泡沫细胞阳性面积显著下降(P值均<0．001);同时丹参多酚酸盐减少斑块内TF及MMP-2的表达(P<0．001),并对斑块组织TFPI-1和TFPI-2基因及蛋白表达均有显著影响(P<0．001)。结论丹参多酚酸盐影响AS斑块内TF、TFPI-1、TFPI-2代谢,可能是其抑制内膜增生、改善血液高凝状态和防止局部血栓形成的另一机制。

室间隔缺损新的相关基因-蛋白酪氨酸激酶的实验研究

目的 :了解蛋白酪氨酸激酶在心脏发育中的作用 ,探索室间隔缺损的特异相关基因及其信号转导途径。方法 :使用基因芯片 (microarray)的方法筛选ALK3下游基因 ,并用RT -PCR和定量RT -PCR的方法排除假阳性候选基因。结果 :在心脏特异的ALK3基因敲除下 ,11 5d小鼠胚胎心脏中 ,蛋白酪氨酸激酶 (PTK)基因的表达水平比正常对照组高 3 7倍。结论 :蛋白酪氨酸激酶基因是骨形态形成蛋白信号途径的调控因子 ,并与室间隔缺损的形成有关。

自发性高血压大鼠FXYD5基因的实验研究

目的探讨自发性高血压大鼠新的高血压相关基因。方法从自发性高血压大鼠(Spontaneously Hypertensive Rats,SHR)和正常血压大鼠(Wistar-Kyoto,WKY)阻力血管(肠系膜动脉第二、三级分支)和肾脏组织中提取总RNA,利用含10000个大鼠基因的芯片检测两组大鼠mRNA表达水平,找出差异表达的基因,并经RT-PCR和定量RT-PCR初步筛选出高血压新的相关基因。结果从基因芯片的检测结果发现在SHR组中19个基因表达下调,另外19个基因表达上调,其中涉及细胞周期,直接参与代谢的酶,细胞信号转导及核转录因子等基因。选择部分已知的、并可能有功能的代表基因用RT-PCR验证,结果发现FXYD5基因在SHR明显下调,定量RT-PCR验证示FXYD5基因的表达水平在SHR组比WKY组明显下调14.8倍(P<0.01)。结论从基因芯片的结果证明了SHR和WKY不同的遗传异质性。FXYD家族的FXYD5可能与高血压的形成有关,深入研究FXYD5基因及其功能为进一步了解高血压病的分子机制提供新的思路和线索。

hand2基因对斑马鱼胚胎发育影响的实验研究

目的观察hand2在斑马鱼胚胎内的表达情况,验证显微注射吗啡啉修饰的反义寡核苷酸(Morpholi-no oligonucleotides,MO)使hand2表达下调的有效性。观察hand2表达下调后斑马鱼胚胎发育的异常表型,初步探讨hand2在斑马鱼胚胎发育中的作用,为利用斑马鱼开展hand2的功能研究提供线索。方法采用胚胎整体原位杂交的方法观察hand2在斑马鱼胚胎内的表达情况。利用向斑马鱼受精卵显微注射MO的方法使hand2表达下调,并进行hand2表达下调的效率验证。将斑马鱼单细胞受精卵分为4组进行显微注射,即对照MO(Con MO)注射组、hand2MO注射组、hand2-GFP mRNA注射组和hand2-GFP mRNA+hand2MO注射组。在荧光显微镜下观察hand2-GFP mRNA注射组和hand2-GFP mRNA+hand2MO注射组的荧光表达情况以验证hand2表达下调的效率。在显微镜下观察hand2MO注射组斑马鱼胚胎的各器官发育情况并进行评定。结果hand2在斑马鱼胚胎的侧板中胚层、咽弓、心脏和鳍有较强表达。hand2-GFP mRNA注射组在8hpf(hours post fertilization)时胚胎有较强的荧光表达,而hand2-GFP mRNA+hand2MO注射组胚胎几乎无荧光表达。与Con MO注射组相比,hand2MO注射组斑马鱼胚胎的心脏、血管、血细胞、鳍以及体节有明显的发育异常。结论向斑马鱼受精卵显微注射hand2MO的方法可有效的使hand2表达下调。hand2在斑马鱼胚胎的心脏、血管、血细胞、鳍以及体节的发育过程中有重要作用。

新的高血压相关基因-SLC7A8的实验研究

目的采用SHR和WKY为动物模型用基因芯片技术对比SHR和WKY的肠系膜二级动脉和肾脏中基因表达谱的改变,并用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和定量RT-PCR证实,筛选出的基因为高血压的发病机制提供新的理论依据。方法提取13周龄SHR和WKY的二级肠系膜动脉和肾脏总RNA,利用含10 000个基因大鼠表达谱芯片检测两组二级肠系膜动脉和肾脏组织基因表达水平不同的基因,并用逆转录-聚合酶链式反应和定量逆转录-聚合酶链式反应方法排除假阳性候选基因。结果芯片发现19个基因在SHR中上调,其中涉及分子伴侣、转运体、生长因子、细胞信号转导的蛋白和核转录因子、脂蛋白等基因。SLC7A8基因的表达水平在SHR组中比WKY组上调9．3倍。SLC7A8(solute carrier family 7,member 8)基因编码的蛋白为2型左旋氨基酸转运体(type 2 L-type amino acid transporter, LAT2),LATl和LAT2均属于SLC7家族。是氨基酸转运体的构成轻链部分。SLC7A8表达在肾、肠、视网膜上皮和牙蕾。近20年来发现多巴胺及其受体和影响其信号传导均和高血压密切相关。肾近端小管缺乏参与多巴胺合成的酪氨酸羟化酶,但能通过重吸收循环滤过的左旋多巴通过芳香族氨基酸脱羧而合成多巴胺。钠离子依赖和PH敏感的LAT2参与左旋多巴的转运。SHR肾小管上皮细胞通过LAT2使左旋多巴重吸收增加,这是肾脏合成多巴胺的关键步骤。在WKY和SHR的肾近球小管上皮中左旋多巴的摄取SHR多于WKY,在WKY几乎全部通过LAT2,而SHR 25％通过LAT2、25％通过钠通道依赖的转运系统B(0)、50％通过LAT1,且LAT1和LAT2蛋白在SHR中明显上调。LAT2在SHR组表达上调,且在4-12周最明显。结论通过基因芯片技术对肠系膜动脉和肾脏组织中基因表达的初步研究,发现部分表达有差异的基因,通过定量逆转录-聚合酶链式反应筛选出SLC7A8基因在SHR组中上调,深入研究SLC7A8基因及其功能,将进一步明确高血压病的分子机制,并可能筛选出特异性的调控基因,发展相应的干预措施,为高血压的临床治疗带来新的突破。

新的高血压相关基因-HSP70．2的实验研究

目的探讨自发性高血压大鼠新的致病相关基因。方法使用基因芯片技术初步筛选自发性高血压大鼠SHR和正常血压大鼠WKY二级肠系膜动脉和肾脏组织中表达水平不同的基因,再用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和定量RT-PCR排除假阳性候选基因。结果在SHR组中基因芯片发现19个上调基因,另外发现19个基因表达下调。RT-PCR和定量RT-PCR证实HSP70．2基因在SHR组中表达上调2．1倍(P<0．01),而内参照GAPDH在两组的差异无统计学意义(P>0．05)。结论HSP70．2基因和高血压相关,深入研究HSP70．2基因及其功能为进一步了解高血压病的分子机制提供新的思路和线索。

胰岛素样生长因子结合蛋白-2参与斑马鱼胚胎心血管系统发育的实验研究

目的通过显微注射吗啡啉修饰的反义寡核苷酸制作斑马鱼IGFBP-2基因表达下调的动物模型,观察IGFBP-2表达下调导致斑马鱼胚胎心脏血管发育的异常表型及其对心脏发育相关基因表达的影响。方法胚胎整体原位杂交验证IGFBP-2基因在斑马鱼胚胎发育早期的时空表达谱。特异抑制IGFBP-2基因启动子的吗啡啉(morpholino,MO)和标准对照吗啡啉(Con-MO)由Gene-Tools公司设计合成。设置0.05、0.10、0.25和1.0 mmol/L 4个不同浓度梯度的IGFBP-2 MO注射组,观察不同注射浓度对斑马鱼胚胎心脏异常表型发生率和死亡率的影响,并与Con-MO注射组以及野生型(Wild type,Wt)对照组比较。详细记录0.25 mmol/L浓度IGFBP-2 MO注射组不同发育时段斑马鱼胚胎心脏发育的异常表型。荧光显微镜下观察IGFBP-2 EGFP重组质粒单独以及与IGFBP-2 MO或Con-MO共注射后12hpf胚胎的绿色荧光表达。原位杂交比较IGFBP-2 MO注射组与Wt组斑马鱼心房标记基因Amhc的表达情况;观察IGFBP-2基因下调的Vmhc-EGFP转基因斑马鱼心室特异性绿色荧光的变化;显微血管荧光造影显示IGFBP-2 MO注射组与Wt组胚胎外周血管发育的差异。结果斑马鱼胚胎早期的发育过程中,IGFBP-2基因在眼球、中脑和肝脏先后表达。0.25 mmol/L浓度MO注射组12hpf存活的胚胎在48hpf有59.6%发生心脏发育的异常表型,包括心管搏动无力、心包水肿和房室环化障碍,部分胚胎发生心房扩大、房室反流伴循环瘀滞,且畸形随发育时间推移加重。接受单独显微注射IGFBP-2EGFP重组质粒和与Con-MO共同注射的Wt胚胎12hpf出现明显的绿色荧光表达,而重组质粒与IGFBP-2MO共同注射的胚胎几乎无荧光表达,证实MO下调斑马鱼胚胎IGFBP-2基因的有效性。48hpf胚胎整体原位杂交显示IGFBP-2 MO注射组心房特异标记基因Amhc的表达下调;48hpf IGFBP-2基因下调的Vmhc-EGFP转基因斑马鱼心室特异绿色荧光蛋白的表达减弱;60hpf IGFBP-2 MO注射组显微血管荧光造影显示体节间血管显影稀疏紊乱。结论显微注射IGFBP-2 MO能够有效实现斑马鱼胚胎的IGFBP-2基因下调。IGFBP-2基因下调导致斑马鱼胚胎心脏血管的异常表型,并抑制心脏发生基因Amhc和Vmhc的表达。IGFBP-2在斑马鱼胚胎心血管系统的正常发育过程中起到重要作用。

斑马鱼早期内胚层发育及其分子调控机制

斑马鱼已成为研究脊椎动物胚胎发育的理想模式生物,它具有体外受精、发育周期快、胚体透明等优点,此外其胚胎发育过程中的信号通路与哺乳动物有很高的同源性。该文阐述了斑马鱼早期内胚层发育的过程及其分子调控机制。

QT延长综合征的分子生物学机制

遗传性QT延长综合征又称突发性LQTS,是一种以QT间期延长(LQT)、突发性昏厥、惊厥、甚至猝死为特征的先天性心脏病。该文将阐述其机制及其研究进展。

尿激酶型纤溶酶原激活物(u-PA)基因对小鼠实验性肺气肿的影响及其机制

目的研究尿激酶型纤溶酶原激活物(u-PA)基因对小鼠实验性老年性肺气肿样改变的影响及其机制。方法取15d及4月龄野生型小鼠和u-PA基因敲除小鼠肺组织,HE、Weigert弹力纤维染色比较不同基因型小鼠肺组织形态,Image Pro Plus软件分析u-PA基因缺失对肺组织弹力纤维蛋白含量的影响,并采用Real-time PCR检测肺组织间质成份表达水平。结果15d鼠龄u-PA基因缺失小鼠相比野生型(WT)小鼠肺组织形态无明显差异;弹力纤维含量、弹力蛋白基因表达、MMP-12基因表达无显著差异;4月龄u-PA基因缺失小鼠肺泡壁结构较野生型小鼠完整,肺泡腔无明显增大;肺泡弹力纤维含量、肺组织弹力蛋白基因表达及TIMP-1基因的表达显著高于野生型小鼠,MMP-12基因表达也略有增高。结论u-PA基因缺失能够减轻小鼠实验性老年性肺气肿样改变,其分子机制可能是u-PA基因缺失后,弹力蛋白和TIMP-1基因的表达增加,导致肺组织弹力纤维含量增加。

胚胎干细胞分化为血管内皮细胞的分子调控机制

胚胎干细胞在不同的诱导条件下具有多向分化的潜能,多种胞内外信号途径参与其分化过程的调控。现就胚胎干细胞向血管内皮细胞分化的诱导条件及分子机制做一综述,并阐明不同阶段的内皮前体细胞所表达的不同分子标志,同时提出胚胎干细胞在再生医学中的应用前景。

重组双功能水蛭素的发酵、纯化和鉴定

构建了重组双功能水蛭素 (Recombinant RGD Hirudin、r RGD Hirudin )cDNA的表达质粒RGD Hirudin pPIC9K ,转化入毕赤酵母中 ,经筛选得到高表达的阳性克隆。种子菌经过 3d发酵培养 ,其培养液上清经超滤浓缩、凝胶过滤层析和离子交换层析后 ,得到纯度大于 97%、比活性为 12 0 0 0ATU mg的r RGD Hirudin ,回收率大于 6 0 % ,发酵产率为 1g L。纯化后的r RGD Hirudin经过还原SDS PAGE ,抗凝血酶活力分析、抗血小板聚集分析、质谱分析及等电聚焦分析等方法鉴定 ,证明该表达产物为水蛭素的衍生物 ,具有抗凝血酶和抗血小板聚集双重功能。

葡激酶突变体(K35R)PLGA微球的制备和表征(英文)

目的制备葡激酶突变体(K35R,DGR)的聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)微球,使其在包封和释放过程中都能保持活性。方法使用复乳溶剂挥发法制备DGR的PLGA微球,研究了搅拌速度、PLGA浓度、内水相和外水相中的添加剂对蛋白包封率以及微球性质的影响,并进行了DGR微球的体外和体内释放试验。结果2%聚乙烯醇可以有效抑制超声乳化时DGR在水/二氯甲烷界面上的变性,将DGR的活性回收率从16%提高到几乎100%。在外水相中加入NaCl可以显著提高蛋白包封率,同时对微球的粒径分布和表面形态也产生了重要影响。DGR微球的体外释放呈现两个时相,15d释放大约DGR总活性的50%。DGR微球在体内持续释放5d。结论制备的PLGA微球,DGR包封率高,稳定性较好,是DGR的良好载药系统。

大黄提取片对高脂饮食诱导肥胖大鼠脂代谢及相关基因表达的影响

目的:观察大黄提取片对高脂饮食诱导肥胖大鼠脂代谢、骨骼肌脂联素受体1(AdipoR1)和过氧化物酶体增殖物激活受体a(PPARa)基因表达的影响,以探讨大黄的减肥作用机理。方法:给饮食诱导肥胖大鼠灌服低、中、高剂量(200,400,800mg.kg-1.d-1)大黄提取片,测定血脂、脂联素,应用Real-time PCR检测大鼠骨骼肌中AdipoR1和PPARa mRNA表达水平。结果:大黄提取片呈剂量依赖性的增强降脂作用,高剂量大黄提取片能显著降低肥胖大鼠血总胆固醇(CHO)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、游离脂肪酸(FFA),显著增加骨骼肌组织PPARa mRNA表达水平,但3种剂量大黄均不能明显改变脂联素和骨骼肌AdipoR1mRNA水平。结论:大黄提取片可通过增加肥胖大鼠骨骼肌PPARa表达、降低血脂水平而促进机体减肥。

叶酸拮抗剂甲氨喋呤导致斑马鱼心脏发育异常及BMP2b HAS2表达下调

目的该研究利用叶酸拮抗剂甲氨喋呤（MTX）构建叶酸生物学活性受抑制的斑马鱼模型后，观察叶酸生物学活性受抑后对斑马鱼心脏发育的干扰作用以及对斑马鱼心脏发育相关基因BMP2b及HAS2表达的影响。方法用不同浓度的MTX处理不同发育时段的斑马鱼胚胎，于48hpf（hours post fertilization）观察胚胎心脏发育情况并计数各组心脏发育异常个体的百分比及心率，评定MTX对斑马鱼心脏发育的影响程度。用1．5×10^-3M的MTX处理6～10hpf发育时段的斑马鱼胚胎作为MTX处理组。于24hpf及48hpf在显微镜下观察MTX处理组斑马鱼胚胎心脏发育情况。借助胚胎整体原位杂交和Real-time PCR的方法检测BMP2b和HAS2在正常对照组及MTX处理组胚胎的表达水平。结果胚胎早期发育阶段6～12hpf是斑马鱼胚胎对MTX的敏感时期。显微镜下观察结果显示MTX处理组斑马鱼心脏发育延迟，并有心脏形态发育明显异常。胚胎整体原位杂交结果显示MTX处理组斑马鱼心脏发育相关基因BMP2b及HAS2在心脏的表达于36hpf及48hpf下调。Real-time PCR结果显示MTX处理组斑马鱼BMP2b的相对表达量在12，24，36及48hpf减少，HAS2的相对表达量在24，36及48hpf减少。结论叶酸生物学活性受抑对早期胚胎的心脏发育影响较大，可导致斑马鱼心脏发育延迟及心脏形态异常，并下调斑马鱼心脏发育相关基因BMP2b及HAS2的表达，这可能是叶酸生物学活性受抑后导致心脏发育异常的机制之一。