1例COVID-19患者的实验室指标变化及意义

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)是单链正义RNA病毒,属于β类冠状病毒,与严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合症冠状病毒(MERS-CoV)同种属^([1-2])。现有的研究结果显示,新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的传染性和病死率都非常高,围绕该病毒的诊断和治疗亟待突破。尤其是对病毒感染免疫的研究将在实验室诊断和疫苗的研发中发挥至关重要的作用。本文就上海首例COVID-19患者整个诊治过程中的实验室指标变化进行报道,为COVID-19的诊断治疗提供信息。

系统生物学驱动的小分子代谢组学策略创新驱动中药现代研究

基于系统生物学理念,聚焦小分子代谢物全局定性描述和定量表征的代谢组学策略,以其整体性表征复杂生物体系的代谢修饰与规律性调控的方法学优势,其正被宽口径应用于现代生物医学研究。尤其中药固有化学物质组成的复杂性和作用模式的系统互作属性,均与代谢组学的研究理念深度契合,因此,近年来代谢组学已经广泛应用于中药现代研究若干关键科学问题的解决。本文将以中药化学物质基础研究,中药质量控制研究,中药作用机制研究和中药配伍规律研究为主线,重点论述代谢组学策略在这些研究领域的研究实践,以期引起中医药行业对代谢组学科学价值与应用潜力的共识与重视,未来更好地实践应用代谢组学及其相关方法策略系统解决中药现代进程中的若干关键科学问题。

孕妇肠道、阴道菌群和新生儿胎粪、胎皮脂菌群的相关性研究

目的·分析母亲孕晚期肠道菌群、阴道菌群、新生儿胎粪及胎皮脂菌群的多样性及菌群构成,比较其异同及相关性。方法·前瞻性研究。招募2018年8月—11月于上海交通大学医学院附属新华医院分娩的11对母婴,采集母亲孕晚期粪便样本、阴道拭子及新生儿胎粪;招募2018年12月于上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院分娩的14名新生儿,采集额部、腋窝、腹股沟部位的胎皮脂及胎粪样本。所有孕妇均为阴道自然分娩。采用16S rRNA基因V3~V4区测序进行微生物检测,分析11对母婴中母亲的肠道菌群、阴道菌群和新生儿的胎粪菌群,以及14名新生儿的胎皮脂菌群和胎粪菌群的多样性、菌群构成,分析异同及相关性。结果·母亲肠道菌群的操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数、Ace指数、Chao1指数、Shannon指数均高于阴道菌群和新生儿胎粪菌群;新生儿3个部位胎皮脂菌群的Ace指数和Chao1指数均显著高于胎粪菌群(均P<0.01)。母亲肠道菌群、阴道菌群和新生儿胎粪菌群β多样性存在差异(P<0.01);新生儿额部、腋窝和腹股沟3个部位胎皮脂菌群的β多样性相似,但与胎粪菌群存在差异(P<0.01)。在门水平上,母亲肠道菌群优势菌主要为厚壁菌门(Firmicutes,52.76%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,41.67%),阴道菌群优势菌为厚壁菌门(74.36%)和放线菌门(Actinobacteria,21.25%),胎皮脂菌群的优势菌为厚壁菌门(84.22%)和变形菌门(Proteobacteria,8.80%),新生儿胎粪菌群在2个批次样本中优势菌均为变形菌门(分别占81.11%和88.72%)。在属水平上,母亲肠道菌群的优势菌为拟杆菌属(Bacteroides,35.42%)和栖粪杆菌属(Faecalibacterium,10.12%),阴道菌群的优势菌为乳杆菌属(Lactobacillus,69.10%)和双歧杆菌属(Bifidobacterium,11.30%),胎皮脂菌群的优势菌为乳杆菌属(79.81%)和假单胞菌属(Pseudomonas,3.23%),胎粪菌群的优势菌在2个批次样本中均为埃希菌属(Escherichia,分别占55.21%和31.18%)。结论·母亲孕晚期肠道菌群的α多样性高于阴道菌群和新生儿胎粪菌群,新生儿胎皮脂菌群α多样性高于胎粪菌群。厚壁菌门在母亲孕晚期肠道菌群、阴道菌群及新生儿胎皮脂菌群中均为优势菌,乳杆菌属在母亲阴道菌群及新生儿胎皮脂菌群中均为优势菌,胎粪菌群以变形菌门和埃希菌属较多。新生儿不同身体部位的胎皮脂菌群结构相似,但与胎粪菌群存在差异。

CRISPR/Cas9系统在基因组DNA片段编辑中的应用

源于细菌和古菌的Ⅱ型成簇规律间隔短回文重复系统[Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated nuclease 9(Cas9),CRISPR/Cas9]近年被改造成为基因组定点编辑的新技术。由于它具有设计简单、操作方便、费用低廉等巨大优势,给遗传操作领域带来了一场革命性的改变。本文重点介绍了CRISPR/Cas9系统在基因组DNA片段靶向编辑方面的研究和应用,主要包括DNA片段的删除、反转、重复、插入和易位,这一有效的DNA片段编辑方法为研究基因功能、调控元件、组织发育和疾病发生发展提供了有力手段。本文最后展望了Ⅱ型CRISPR/Cas9系统的应用前景和其他类型CRISPR系统的应用潜力,为开展利用基因组DNA片段靶向编辑进行基因调控和功能研究提供参考。

红树林来源白浅灰链霉菌中生物碱类次级代谢产物研究及核糖体工程优化

综合应用Sephadex LH-20柱层析、反相中压液相柱层析、正相硅胶柱层析等方法对白浅灰链霉菌(Streptomyces albogriseolus)MGR072的生物碱类次级代谢产物的化学成分进行色谱分离,并运用紫外吸收、核磁及质谱等波谱方法对结构进行解析和鉴定,确定了两个化合物结构,分别为2-喹啉酸酯和4(1H)喹唑酮;基于核糖体工程原理,对该野生型菌株进行抗链霉素和抗利福霉素突变株筛选,得到1765株抗性突变株,其中S1、S2、S3、S4、R1、R2这6株的目标产物产量发生不同程度的变化,突变株R1、S3、S4相应峰的积分面积高达野生型菌株(WT)的15、24和12倍;突变株R2的相应峰几乎中断消失.本研究显示针对红树林微生物中丰富的生物碱类次级代谢产物,可通过定向化学分离和核糖体工程优化,快速锁定其中微量的新颖结构类群并对其产量进行调控,为后续分离新天然产物打下基础.

运动改善2型糖尿病患者乳酸代谢的研究进展

乳酸是细胞在无氧环境下维持能量生成的副产物。1984年Brooks提出的乳酸穿梭理论再次证实乳酸不仅是细胞无氧代谢的产物,同时可作为机体重要的能源底物。乳酸穿梭包括“肌纤维间乳酸穿梭”和“血管间乳酸穿梭”两种模式,乳酸经穿梭机制,可进入骨骼肌、心肌等组织被彻底氧化或通过血液循环进入肝脏作为糖异生底物,同时,乳酸也可作为细胞信号物质对调节细胞糖脂代谢发挥重要作用。乳酸是机体在无氧与有氧环境下能量代谢的核心枢纽。

骨骼肌-肝脏轴在运动干预非酒精性脂肪性肝病中的作用机制研究进展

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种常见的慢性肝病,以弥漫性脂肪浸润为特征,与人们的生活方式和饮食习惯息息相关。NAFLD的病理生理过程涉及多组织器官,临床研究发现,NAFLD与肌少症密切相关,NAFLD患者骨骼肌中常存在脂肪浸润,并伴有不同程度的肌细胞含量减少,由此,“骨骼肌-肝脏轴(muscle-liver axis)”概念逐渐被提出。研究发现,机体胰岛素抵抗、蛋白质合成代谢抵抗和全身炎症等因素是导致NAFLD伴随肌少症的关键病理生理过程。而骨骼肌具有重要的内分泌功能,其在收缩刺激下可通过释放肌肉因子与各组织器官形成“交互作用”(crosstalk),在预防疾病和延缓慢病中发挥重要作用。运动应激激活骨骼肌与肝脏之间形成交互作用,即运动促进骨骼肌分泌肌肉因子调节肝脏糖、脂代谢,提高肝细胞功能。运动同时诱导肝脏分泌肝脏因子,其不仅对肝脏自身糖、脂代谢有重要调节作用,还可作用于骨骼肌组织,提高肌肉质量,改善骨骼肌胰岛素抵抗水平。此外,肌肉、肝脏因子在运动应激下表现出显著的抗炎作用,进而形成“骨骼肌-肝脏轴”良性代谢循环。基于此,本文对“骨骼肌-肝脏轴”参与运动干预NAFLD发生发展的生物学机制进行综述,为运动防治NAFLD提供新视角及理论依据。

原钙粘蛋白基因簇调控区域中成簇的CTCF结合位点分析

哺乳动物中原钙粘蛋白(Protocadherin,Pcdh)基因簇包含50多个串联排列的基因,这些基因形成3个紧密相连的基因簇(Pcdh?、Pcdh?和Pcdh?),所编码的原钙粘蛋白质群在神经元多样性(Neuronal diversity)和单细胞特异性(Single cell identity)以及神经突触信号转导中发挥重要作用。前期的工作已证实转录因子CTCF(CCCTC-binding factor)与CTCF结合位点(CTCF-binding site,CBS)的方向性结合能够决定增强子和启动子环化的方向以及其远距离交互作用的特异性,并进一步在Pcdh基因座(Locus)形成两个(Pcdh?和Pcdh?)染色质拓扑结构域(CTCF/cohesin-mediated chromatin domain,CCD),而且染色质拓扑结构域对于控制基因表达调控至关重要。本文通过生物信息学方法对比人类和小鼠序列,发现Pcdh??染色质拓扑结构域调控区域中的DNase I超敏位点(DNase I hypersensitive sites,HSs)较为保守。染色质免疫沉淀及大规模测序实验(Chromatin immunoprecipitation and massive parallel sequencing,Ch IP-Seq)揭示CBS位点在Pcdh??调控区域中成簇分布并且具有相同的方向。凝胶电泳迁移实验(Electrophoresis mobility shift assay,EMSA)确定Pcdh??调控区域内具体的42 bp CBS位点并且发现一个CTCF峰包含两个CBS位点。在全基因组范围内,运用计算生物学方法分析CTCF和增强子、启动子等调控元件的关系,发现CBS位点在调控元件附近有较多分布,推测CTCF通过介导增强子和启动子的特异性交互作用,在细胞核三维基因组内形成活性转录枢纽调控基因精准表达。

龙须菜多糖对肺癌细胞增殖能力及形态的影响

为了探讨龙须菜多糖(PGL)对肺癌细胞增殖能力的抑制作用及其形态学的影响,将不同浓度的PGL分别作用于肺癌A549细胞24、48、72 h,采用CCK-8和台盼兰拒染法检测PGL对细胞增殖能力及生长的抑制作用,计算死亡细胞数及存活率;相差显微镜和DAPI染色观察PGL对肺癌细胞的形态学影响;Annexin V-FITC/PI双染法和流式细胞术检测PGL对细胞凋亡的作用。结果显示,随PGL作用浓度及时间的增加,细胞增殖能力及存活率逐渐降低,抑制率逐渐增加,以50μg/m L作用72 h最为显著。细胞形态发生不规则改变,接触生长状态减少,数量减少,细胞核受到损伤,细胞发生凋亡,72 h后上述改变更为明显。研究表明,PGL能够抑制肺癌细胞增殖能力、降低细胞活力、改变细胞形态、诱导细胞凋亡,且具有时间—浓度的依赖性;龙须菜的抗肺癌活性是多种机制共同作用的结果。

采用DNA片段编辑技术反转CTCF结合位点改变基因组拓扑结构和增强子与启动子功能

人类的祖先很早就观察到生物性状的遗传现象，但是直到19世纪60年代孟德尔发现遗传因子的分〈br〉 离定律和自由组合定律，遗传学才真正建立并快速发展起来。尽管人类很快有了基因的概念，并认识了核酸和蛋白质，但直到1953年沃森和克里克阐明了DNA的双螺旋结构之后，人类对基因才有了本质的认识，从而开启了分子遗传学时代。随着人类基因组计划测序工作的完成以及最近大规模测序技术的突破，越来越多的研究发现很多遗传疾病相关位点不仅位于启动子和基因编码区，而且也大量地存在于调控组织发育基因表达的增强子中。更多的遗传疾病相关位点则位于功能未知的基因组区域。近年研究发现这些遗传疾病相关位点可能与三维基因组（3D genome）息息相关并通过染色体高级拓扑架构（Higher-order topological chromosome architec-ture）起作用。

基于“分子胶”的新型两亲性嵌段共聚物β-CD-PLA的合成及其胶束化

以二重氢键为引导,二硫键连接疏水性聚乳酸(PLA)和亲水性β-环糊精(β-CD)合成了嵌段共聚物β-CD-PLA。采用1 H-NMR和GPC对嵌段共聚物β-CD-PLA的结构进行了表征,以芘作为荧光分子探针对嵌段共聚物β-CD-PLA自组装胶束的性质进行了表征,采用动态光散射纳米粒度仪(DLS)对自组装胶束的粒径进行了测试。结果表明:在二重氢键的引导作用力和碘的氧化作用下,中间体脱去保护基形成双二硫键,形成目标嵌段共聚物β-CD-PLA,该嵌段共聚物能够在水中自组装形成纳米胶束,临界胶束浓度(CMC)为0.089mg/mL,在稀溶液中具有良好的稳定性,自组装形成空白胶束的粒径为31nm,阿霉素盐酸盐(DOX)载药胶束的粒径为42nm。

基因组编辑技术研究前沿与挑战

人类对自然界生物的改造包括许多方面：通过动植物的育种尽可能获得高质、高产的农副产品来满足人类日益增长的物质生活需要；对抗生素、抗体、疫苗等生产菌株的基因组进行改造，为人类提供高质量的诊断和治疗用医药产品；通过合适的工具去定点修复人类自身的基因从而达到治疗疾病的目的可以说是“人定胜天”的终极目标。所有这些操作都涉及到基因组的改造或编辑。基因组编辑技术的研发为人类改造自然界生物（本文所指的自然界包括地球上所有的野生和改造的动植物、微生物及人类本身）提供了新的工具，使“传统的不能”变为“可能”。

纳米材料在肿瘤治疗领域的研究进展

近年来纳米材料在肿瘤治疗领域得到了广泛而深入的研究。然而纳米材料作用于肿瘤的机制复杂多样,国内外众多学者都在这一问题上进行积极的研究探索。本文将从纳米材料自身抗肿瘤的机制、基于纳米材料理化特性用于肿瘤治疗的研究这两个方面综述纳米材料用于肿瘤治疗的研究进展。

酶反应速率方程的普适形式

酶反应速率方程的普适形式是应用于相互关联的大规模代谢途径动力学建模的重要方法.把酶反应速率方程写成Michaelis-Menten-King-Altman方程形式可以使得动力学参数(或函数)容易与数据库中的实验数据相接轨,并可以处理任意数量的底物和产物,有利于大规模的计算.普适形式可以同时描述正、负反应方向,并能精确地用于准稳态条件.展示了在三类生物体系中广泛存在的酶反应机制中普适方程的严格推导过程,并讨论了普适方程的特点,针对不可逆反应酶反应产生的产物抑制效应可以自然消除,总结了在普适速率方程中体现调节剂的作用和协同作用.

红树林来源厦门链霉菌及其产生抗纤维化活性厦门霉素的研究进展

海岸潮间带红树林来源的厦门链霉菌(Streptomyces xiamenensis)318菌株具有天然简化的基因组(5.96Mb)。从中分离得到的苯并吡喃类化合物厦门霉素具有显著抗纤维化活性。通过全合成研究,对厦门霉素的立体构型进行了确证。同时,通过生物合成途径的解析、全局性代谢网络动力学模型的分析,为构建高效的厦门霉素生物合成体系提供理论指导。经过培养基优化、生物合成基因簇加倍和核糖体工程育种,初步保障了后续的药学研究。对厦门霉素抑制增生性瘢痕的抗纤维化活性进行了体内和体外药效学研究,结果显示厦门霉素是治疗纤维化疾病的小分子药物候选物。

少量胃癌细胞SHP1基因启动子区CpG岛甲基化的状态

目的检测胃癌细胞中SHP1基因启动子区CpG岛异常甲基化状态。方法使用甲基化分析软件Cpgplot预测SHP1基因转录起始位点-1 000 bp^1 340 bp区域的CpG岛并用MethPrimer软件设计甲基化特异性PCR(MSP)引物;建立一种基于Bisulfite修饰、无需提取DNA而直接检测少量细胞甲基化的新方法,并将其用于胃癌细胞SHP1基因启动子区甲基化状态的检测;克隆MSP产物、Sanger测序、分析测序峰图;比较Bisulfite修饰前后序列并分析CpG位点甲基化状态。结果 MSP引物均位于SHP1基因第一外显子区近转录起始位点;CpG岛长度>200 bp、GC含量>50%、Obs/Exp>0.60;MSP检测仅出现甲基化引物特异性扩增条带,提示该区域高甲基化。结论胃癌细胞中SHP1基因启动子区CpG岛存在高甲基化。

基于3'RACE的胃癌细胞肿瘤相关基因的APA位点分析

目的分析胃癌细胞中肿瘤相关基因的APA(alternative polyadenylation)位点变化。方法我们选取肿瘤相关基因HSP90α和SEC11A,利用3'RACE方法在胃癌细胞系MKN45、MKN28和AGS中扩增其mRNA的3'端序列,经过测序,与已知数据库UCSC比对分析其APA位点变化。结果与正常数据库相比,胃癌细胞中HSP90α和SEC11A两个基因均出现新的APA位点,产生含有不同长度的3'UTR(untranslated region)的新mRNA异构体。结论胃癌细胞中HSP90α和SEC11A的APA位点发生变化,产生新的mRNA异构体,为研究肿瘤发生发展提供了新思路。

一种载样简单的多重可视化PCR微芯片

在核酸检测领域急需一种能够经济、快速、操作简便且同时检测多个靶标的新技术。常规多重PCR能够同时扩增多个靶标,但由于在一个试管中引物间的相互作用和竞争,重数往往受到限制。本研究设计了一种操作简单的多重PCR芯片,可以同时进行54个靶标的扩增。芯片结构简单,一条微通道将正下方平行排列的多个微孔连接在一起,微通道只留加样口和出样口。同时整个微通道呈疏水状态,微孔呈亲水状态。将不同的引物对和低溶点琼脂糖提前固定于不同的微孔中,通过一次加入PCR mix,并加入矿物油推动PCR mix进入到每个微腔室中,同时微孔也被矿物油相互隔离避免交叉反应。加样后将芯片放置于平板PCR仪上进行扩增,在整个反应过程中低溶点琼脂糖呈液态,反应结束后凝固成固体,便可引入核酸染料进行染色,最后利用自制小型的紫外照射仪上进行可视化检测和拍照记录。利用此平台成功实现了对7种非常重要和常用的转基因作物靶标的并行检测,结果显示此平台具有较高的灵活性和特异性。此技术经过进一步优化可应用于包括转基因检测在内的多重核酸检测领域。

建立基于超薄切片的高分辨成像技术解析组织的精细空间结构

目的建立基于超薄切片方法的高分辨三维成像技术,提高Z轴分辨率,并用于组织的精细结构研究。方法组织样品用LRWhite树脂渗透聚合后,用钻石刀将组织切片切成50～1 000 nm的连续半薄或超薄切片,具体切片的厚度即Z轴的分辨率。切片经甲基蓝-洋红染色或多重抗体标记后,利用全自动显微镜对连续切片进行成像,通过二维拼接和三维重构获得组织高分辨的三维空间信息。结果对人正常结肠组织和小鼠肝脏进行高分辨成像分析,获得比传统显微镜更高的分辨效果和更丰富的结构细节。结合多重抗体染色方法,对小鼠脑组织微管蛋白的分布进行了高分辨三维成像。结论所建立的高分辨三维成像技术适用于各种组织的空间精细结构研究,超薄切片方法同时为超高分辨显微成像提供Z轴的解决方案。

miR-506对胃癌细胞增殖和转移的影响

目的探讨mi R-506对胃癌细胞增殖和转移的抑制作用。方法采用实时荧光定量PCR检测5株胃癌细胞系(MKN-45、SGC-7901、BGC-823、NCI-N87和AGS)中mi R-506的表达量,以永生化的正常胃黏膜上皮细胞GES-1为对照。通过脂质体转染的方法在SGC-7901细胞系中瞬时转染mi R-506和anti-miR-506上调和下调mi R-506表达,通过CCK-8实验观察细胞增殖能力改变,通过划痕实验、Transwell迁移和侵袭实验观察细胞运动迁移和侵袭能力的变化。结果 miR-506在各胃癌细胞中的表达量相对于正常胃黏膜上皮细胞GES-1显著降低(P<0.05)。过表达mi R-506可显著抑制SGC-7901细胞的增殖、迁移和侵袭能力,与阴性对照的差异有统计学意义(P<0.01)。抑制mi R-506表达则可促进增殖、迁移和侵袭能力(P<0.01)。结论胃癌细胞系中mi R-506明显降低,上调mi R-506可以抑制胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力,下调则逆转上述过程。