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光学显微成像助力肿瘤精准医疗

中国激光 2024年第9期51卷 42-60页

作者：杨彬岳蜀华王璞北京航空航天大学生物与医学工程学院北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

精准医疗是当下肿瘤诊疗的核心问题,即针对不同的病人定制治疗方案,以获得更好的治疗效果和预后。因肿瘤生物机制及诊疗方案的复杂性,现行基于基因测序和传统表型功能检测的肿瘤精准医疗临床实践,难以有效制定可覆盖大部分病患和药物选... 详细信息

精准医疗是当下肿瘤诊疗的核心问题,即针对不同的病人定制治疗方案,以获得更好的治疗效果和预后。因肿瘤生物机制及诊疗方案的复杂性,现行基于基因测序和传统表型功能检测的肿瘤精准医疗临床实践,难以有效制定可覆盖大部分病患和药物选择的治疗方案。光学显微成像技术能够对肿瘤组织和细胞中的基因组、蛋白组和代谢组信息进行定量分析和空间定位,识别特定病患肿瘤分子特征和生化反应异常,从而建立起肿瘤基因组和表型组的认知桥梁。本文介绍了不同光学显微成像技术在肿瘤精准医疗领域的相关研究和应用,包括多重免疫荧光(mIF)、荧光原位杂交(FISH)和相干拉曼散射(CRS)等光学显微成像技术。这些技术可以从肿瘤微环境、分子特征和代谢组学等角度进行深入洞察,在肿瘤精准医疗领域发挥着重要作用.

关键词：肿瘤精准医疗二代测序表型功能检测光学显微成像相干拉曼散射中红外光热成像

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衰老引发的糖萼损伤与血管功能障碍

医用生物力学 2024年第2期39卷 368-374页

作者：张梓航高朵岚戴鑫源刘添李明翰邓小燕康红艳北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

血管内皮糖萼(endothelial glycocalyx,EG)是位于血管内表面的一层多糖蛋白复合结构,其损伤与动脉粥样硬化、中风、脓毒症、糖尿病、肾脏疾病、高血压、肺水肿等诸多疾病存在关联。基于此,糖萼的健康程度已被列为评估血管健康的重要指... 详细信息

血管内皮糖萼(endothelial glycocalyx,EG)是位于血管内表面的一层多糖蛋白复合结构,其损伤与动脉粥样硬化、中风、脓毒症、糖尿病、肾脏疾病、高血压、肺水肿等诸多疾病存在关联。基于此,糖萼的健康程度已被列为评估血管健康的重要指标。研究表明,衰老会伴随糖萼发生退行性改变,体现在其厚度变薄、合成及降解相关酶基因水平的失调等方面。作为血管的天然保护性屏障,衰老引发的糖萼损伤与血管舒缩功能受损、通透性增大、炎症及免疫反应失调、凝血/抗凝功能失衡等存在关联。从“结构决定功能”角度出发,开展衰老过程中糖萼厚度、成分、微观结构、力学特性等变化规律及其与血管功能障碍的相关性研究,对于预防、诊断、治疗动脉粥样硬化等年龄相关性心血管疾病具有重要意义。

关键词：糖萼衰老血管功能障碍动脉粥样硬化

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线粒体的力学生物学研究进展

医用生物力学 2024年第3期39卷 545-551页

作者：纳静郑丽沙樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

线粒体是高度动态的细胞器,不仅为细胞提供能量和物质基础,同时参与调控细胞的增殖、迁移、分化和凋亡等。细胞命运受来自微环境的力学信号调节。近年来的研究表明,力学因素对细胞的能量代谢具有调控作用。线粒体作为一个力学感受器和枢... 详细信息

线粒体是高度动态的细胞器,不仅为细胞提供能量和物质基础,同时参与调控细胞的增殖、迁移、分化和凋亡等。细胞命运受来自微环境的力学信号调节。近年来的研究表明,力学因素对细胞的能量代谢具有调控作用。线粒体作为一个力学感受器和枢纽,连接力学和代谢来调控细胞的命运。深入理解力学微环境和线粒体代谢的关系,为促进组织再生和疾病治疗提供有力的指导。本文主要介绍线粒体力学生物学研究进展,并探讨其在组织再生和疾病治疗中的潜在应用。

关键词：线粒体力学微环境力学转导组织再生癌症

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空间微重力下细胞力学感知-传导的研究进展

医用生物力学 2024年第3期39卷 387-392页

作者：田然吴欣童孙联文北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100191

在重力场下,绝大多数细胞功能受到力学载荷的调控。空间微重力下细胞对力学载荷的响应能力在空间机体生理功能适应性变化中的作用不容忽视。细胞骨架被普遍认为是细胞感知重力变化及响应力学载荷的关键结构之一。本文总结了微重力下“... 详细信息

在重力场下,绝大多数细胞功能受到力学载荷的调控。空间微重力下细胞对力学载荷的响应能力在空间机体生理功能适应性变化中的作用不容忽视。细胞骨架被普遍认为是细胞感知重力变化及响应力学载荷的关键结构之一。本文总结了微重力下“细胞骨架-LINC复合物-核纤层”这一细胞力学感知-传导途径变化及作用机制的研究进展,并对未来的研究工作进行展望。

关键词：空间微重力细胞骨架力学感知力学传导

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人类发育细胞蓝图的现状和挑战

遗传 2024年

作者：阙亦宸刘清泉徐一驰复旦大学基础医学院医学系统生物学系和前沿创新中心

阐明人类胚胎发育的分子调控机制一直是科学家们努力攻克的重大生物学问题之一。然而，由于人类胚胎样本稀少、样本解剖困难、器官结构复杂等因素，解析人类胚胎发育机制面临重重挑战。近年来，随着单细胞组学技术的迅猛发展，人们可以... 详细信息

阐明人类胚胎发育的分子调控机制一直是科学家们努力攻克的重大生物学问题之一。然而，由于人类胚胎样本稀少、样本解剖困难、器官结构复杂等因素，解析人类胚胎发育机制面临重重挑战。近年来，随着单细胞组学技术的迅猛发展，人们可以在中心法则的各个环节，系统地解析细胞分化过程中的动态变化，并在空间维度上进行观测与研究，加快了构建人类发育细胞图谱的进程，最终实现对人类发育的细胞分类体系、命运轨迹和三维动态变化的刻画。本文首先介绍了绘制人类发育细胞图谱所使用的单细胞组学技术，然后总结了胚胎发育图谱的最新进展并提出了该领域目前面临的主要问题和挑战，最后对如何利用人类胚胎发育图谱解决生物学和医学的关键问题进行了探讨，以期为利用单细胞组学技术构建并应用人类发育细胞蓝图提供更好的指导。

关键词：人类胚胎发育单细胞组学细胞图谱

不同运动状态下胰岛素对2型糖尿病大鼠骨髓间充质干细胞分化的影响

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医用生物力学 2024年第4期39卷 615-622页

作者：武晓丹宫赫史佩佩胡小容北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100083

目的研究正常活动和剧烈运动下胰岛素治疗对2型糖尿病大鼠股骨远端松质骨中固体受力和流体流动特性、骨髓间充质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)分化的影响。方法基于Micro-CT扫描图像构建正常活动和剧烈运动下4周和8周胰岛素... 详细信息

目的研究正常活动和剧烈运动下胰岛素治疗对2型糖尿病大鼠股骨远端松质骨中固体受力和流体流动特性、骨髓间充质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)分化的影响。方法基于Micro-CT扫描图像构建正常活动和剧烈运动下4周和8周胰岛素治疗实验的对照组、糖尿病组、治疗组和安慰剂组大鼠股骨远端松质骨和流体的有限元模型,并利用流固耦合数值模拟方法,分析各组模型的力学参数和细胞分化参数;并对力学参数、细胞分化参数与形态学参数进行相关性分析。结果正常活动和剧烈运动下,胰岛素治疗改善了2型糖尿病大鼠的固体和流体力学参数、BMSCs分化参数。对于4周实验,正常活动与剧烈运动下胰岛素治疗分别使2型糖尿病大鼠的骨分化面积从64.024%增加至69.372%,以及从73.225%增加至75.336%;对于8周实验,正常活动与剧烈运动下胰岛素治疗分别使2型糖尿病大鼠的骨分化面积从67.239%增加至72.910%,以及从76.147%增加至78.291%。形态学参数中的BV/TV、Tb.N、***、***、SMI与骨、软骨分化面积均具有显著相关性(P<0.05)。结论剧烈运动下8周胰岛素治疗组松质骨表面的BMSCs更容易分化形成骨组织。研究结果对进一步理解正常活动和剧烈运动下胰岛素对骨的影响具有重要意义,并为临床上治疗2型糖尿病时胰岛素治疗周期和运动方式的选择提供理论指导。

关键词： 2型糖尿病胰岛素松质骨流固耦合流体剪应力

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牵张力通过调节线粒体动力学和能量代谢介导间充质干细胞平滑肌向分化

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医用生物力学 2024年第S1期 617-618页

作者：刘宇杨智杰纳静陈鑫远王子怡郑丽沙樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院北京市生物医学工程高精尖创新中心生物力学与力学生物学教育部重点实验室

目的牵张力等生物物理因素可调节干细胞分化,而能量代谢也参与干细胞的谱系选择。本研究旨在探究能量代谢在牵张力调控间充质干细胞分化过程中的影响与潜在机制。方法使用Flexcell系统对人脐带间充质干细胞施加不同力值的周期性等轴...

目的牵张力等生物物理因素可调节干细胞分化,而能量代谢也参与干细胞的谱系选择。本研究旨在探究能量代谢在牵张力调控间充质干细胞分化过程中的影响与潜在机制。方法使用Flexcell系统对人脐带间充质干细胞施加不同力值的周期性等轴牵张力,加载后通过q PCR、Western Blot、免疫荧光和si RNA干扰等手段检测分化方向,线粒体动力学和细胞能量代谢水平,验证三者之间的关系。结果等轴牵张上调间充质干细胞中平滑肌细胞标记物(α-SMA、SM22)的表达,Ⅰ型胶原收缩实验和裸鼠皮下Matrigel实验显示拉伸后的细胞具有更好的收缩性和成血管样结构的能力。牵张促进线粒体融合,上调动力学相关蛋白MFN1、MFN2和DRP1的表达,并且这3种蛋白被抑制后均能影响牵张诱导的平滑肌向分化。牵张促进细胞中ATP的产生,增强其糖酵解和氧化磷酸化水平。糖酵解和氧化磷酸化相关抑制剂2-DG和寡霉素抑制拉伸诱导的α-SMA和SM22表达。牵张促进YAP入核,si RNA干扰后细胞线粒体网络程度下降,动力学相关蛋白的表达受到影响并抑制分化现象。此外,牵张还通过激活机械敏感蛋白Piezo1上调细胞内钙含量,进而调节细胞能量代谢影响细胞分化。结论YAP作为重要的机械响应因子,可以整合牵张刺激和能量代谢信号,调控间充质干细胞的平滑肌向分化。

关键词：

体外反搏对典型冠状动脉疾病作用效果的集中参数建模仿真

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医用生物力学 2024年第1期39卷 24-31页

作者：王碧天孙竺君王亚伟刘晗浩伍贵富樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院北京生物医学工程高精尖创新中心教育部生物力学与力生物学重点实验室北京100191 中山大学附属第八医院心内科广东深圳518033

目的研究增强型体外反搏(enhanced external counter pulsation,EECP)疗法对典型冠脉血管病及微血管心绞痛的血流动力学影响。方法使用集中参数建模方法,建立包含导管动脉与心肌微循环的右优势型冠脉生理模型。分别仿真单支狭窄、三... 详细信息

目的研究增强型体外反搏(enhanced external counter pulsation,EECP)疗法对典型冠脉血管病及微血管心绞痛的血流动力学影响。方法使用集中参数建模方法,建立包含导管动脉与心肌微循环的右优势型冠脉生理模型。分别仿真单支狭窄、三支狭窄及微血管心绞痛等病理情况。建立EECP干预模型,结合上述病理模型,仿真EECP对病理模型的血流动力学作用。结果建立的冠脉生理模型、病理模型及EECP干预模型仿真结果与相关文献中的实验数据相符合。EECP对3种病理情况都有改善冠脉血流的效果。对单支狭窄,EECP在左主干冠脉狭窄程度达到80%~85%之后便无法使血流恢复正常水平。对三支狭窄,若3条分支狭窄程度有1支超过90%,则无法使用EECP治疗。对微血管心绞痛,EECP有效的临界情况是充血心肌血流量>1.03 mL/(min·g)、冠状动脉血流储备>1.64。结论建立的EECP干预冠脉血管病模型符合预期,所获仿真数据对EECP的临床操作具有一定参考价值。

关键词：集中参数模型冠脉血管病微血管心绞痛增强型体外反搏

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中医五形人“木形人”之亚型内涵解析

中华中医药杂志 2024年第2期39卷 988-991页

作者：李佳佳贾竑晓 Jing-Dong J.Han 杨心宇崔静雯首都医科大学附属北京安定医院国家精神疾病医学中心国家精神心理疾病临床医学研究中心精神疾病诊断与治疗北京市重点实验室北京100088 首都医科大学人脑保护高精尖创新中心北京100069 北京大学前沿交叉学科研究院北大-清华生命科学联合中心定量生物学中心北京100871 北京大学生命科学学院北京100871

《灵枢·阴阳二十五人》根据五行理论,基于形神一体,取象运数思维对人的形神进行了五行分类,五五共二十五人。亚型是中医五形人理论模型的具体演绎与表达,具有重要的研究意义,文章为中医五形人亚型——木形人的亚型内涵解析。根据中医... 详细信息

《灵枢·阴阳二十五人》根据五行理论,基于形神一体,取象运数思维对人的形神进行了五行分类,五五共二十五人。亚型是中医五形人理论模型的具体演绎与表达,具有重要的研究意义,文章为中医五形人亚型——木形人的亚型内涵解析。根据中医五形人理论,中医木形人每一形人可再分为5种亚型:佗佗然、遗遗然、随随然、推推然、枯枯然。中医木形人亚型内涵丰富,然而目前相关研究尚少,未形成体系。因此,本研究试图基于文字学、文献学、理论推导及对3D人脸的样本观察,解析中医木形人亚型的内涵,进一步了解其模型的演绎模式,以更好地指导临床。

关键词：中医五形人中医木形人阴阳二十五人亚型木行特质能量五行互藏经脉气血盛衰特征