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免疫“分子机器”的金属干预

中国科学：化学 2024年第5期54卷 762-776页

作者：于文昊徐新喻刘柳宜杨影范换换李劼郭子建南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室南京210023 南京大学化学和生物医药创新研究院南京210023

免疫“分子机器”的识别与调控是免疫系统有序工作的关键.金属元素作为机体必需的营养物质,具有独特的化学性质,可以通过不同机制广泛地影响和干预免疫“分子机器”.本文站在细胞内、外不同的免疫“分子机器”的角度,总结了金属对免疫... 详细信息

免疫“分子机器”的识别与调控是免疫系统有序工作的关键.金属元素作为机体必需的营养物质,具有独特的化学性质,可以通过不同机制广泛地影响和干预免疫“分子机器”.本文站在细胞内、外不同的免疫“分子机器”的角度,总结了金属对免疫“分子机器”的直接干预和间接影响,阐释了不同免疫“分子机器”中金属元素的重要作用,提出了目前相关研究的不足及其历史成因.最后,本文通过分析金属干预的化学特性,提出要结合近年来新兴的研究手段从全局性、特异性和可变性等方面进行研究,为免疫“分子机器”的金属靶向干预提供了新的见解.

关键词：分子机器免疫受体金属干预金属免疫学肿瘤免疫自免疫疾病

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计算生物学在药学研究中的应用

药学学报 2024年第8期59卷 2192-2198页

作者：汤佳宁孙洋南京大学生命科学学院医药生物技术全国重点实验室江苏南京210023

计算生物学(computational biology)属于生物学的一个分支,是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术等,用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。近年来,计算生物学越来越受到重视,这主要是因为高通... 详细信息

计算生物学(computational biology)属于生物学的一个分支,是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术等,用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。近年来,计算生物学越来越受到重视,这主要是因为高通量技术大大提高了数据的生成能力。海量计算数据的生成带动了设备计算能力的不断增长,数据的复杂性和异质性也需要更加系统的分析方法,它们共同推动着计算生物学的发展。随着大数据时代的发展,生物学研究和实验的数据呈指数型增长,单一的观察和实验已经无法支撑高复杂性的数据,计算生物学成为药物研究的一个重要且有力的工具。目前,计算生物学已经应用于肽合成与小分子设计、虚拟筛选、蛋白质结构与蛋白质相互作用预测、数据库构建、生物活性物质预测和药物释放监测等多个领域,从而为药物靶点预测、药物设计、药物筛选及药物的临床应用等多个药物研究的过程提供帮助。计算生物学如今已成为相较于传统药物研究工具更加省时省力的“臂膀”,同时药物研发的需求也不断推动着计算生物学的发展。二者相辅相成,共同发展,计算生物学已成为药物研究不可分割的一部分。

关键词：计算生物学药学药物靶点预测药物筛选药物设计应用

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过滤器数据结构研究综述

计算机科学 2024年第1期51卷 35-40页

作者：王瀚橙戴海鹏陈树森陈志鹏陈贵海计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 南京210023

过滤器数据结构可以近似地判断某个元素是否属于给定集合。典型的过滤器数据结构,如布隆过滤器、布谷鸟过滤器、商过滤器,以牺牲查询准确性为代价换取更低的内存空间消耗和查询时间开销。因此,得益于空间时间高效性,过滤器数据结构现已... 详细信息

过滤器数据结构可以近似地判断某个元素是否属于给定集合。典型的过滤器数据结构,如布隆过滤器、布谷鸟过滤器、商过滤器,以牺牲查询准确性为代价换取更低的内存空间消耗和查询时间开销。因此,得益于空间时间高效性,过滤器数据结构现已被广泛应用于计算机网络、物联网、数据库系统、文件系统、生物信息学、机器学习等领域的近似成员资格查询操作中。自20世纪70年代以来,过滤器数据结构受到了广泛的研究,在诸多领域取得了重要的进展,其研究思路也在不断变化。文中整理了近五十年来关于过滤器数据结构的经典研究成果,从过滤器数据结构的原理出发对已有工作进行分类总结,并比较不同工作之间的引证关系和改进思路,最后讨论了过滤器数据结构的未来研究方向。

关键词：过滤器近似成员资格查询概率数据结构布隆过滤器布谷鸟过滤器商过滤器

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纳微尺度溶液体系的精确计算

中国科学：化学 2024年第1期54卷 93-111页

作者：霍军张一健张开宇刘沛洪本坤董昊黎书华南京大学匡亚明学院南京210023 南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室南京大学理论与计算化学研究所南京210023 南京大学生命分析化学国家重点实验室南京大学化学和生物医药创新研究院南京大学脑科学研究院南京210023

在纳微尺度上,分子性质、传质过程、化学反应等均与在宏观尺度表现不同.因此,近年来在生命科学、材料科学等领域对于纳微尺度下的液滴和溶液体系的研究蓬勃发展.采用计算模拟手段对相关体系的准确表征有助于揭示其在微观层面的分子机制... 详细信息

在纳微尺度上,分子性质、传质过程、化学反应等均与在宏观尺度表现不同.因此,近年来在生命科学、材料科学等领域对于纳微尺度下的液滴和溶液体系的研究蓬勃发展.采用计算模拟手段对相关体系的准确表征有助于揭示其在微观层面的分子机制,并为解开生命的奥秘、促进新材料的研发提供新的见解.本综述回顾了使用模拟方法,包括分子力场、量子化学方法以及结合机器学习等,研究此类体系的最新进展,重点关注纳微尺度下气液界面(包括空气/水、空气/溶液,以及大气/水)的溶液体系.此外,我们还对适用于纳微尺度溶液化学的计算模拟手段未来的发展进行了展望.

关键词：纳微尺度气液界面液滴多尺度模拟量子化学机器学习

单细胞测序揭示溃疡性结肠炎中干细胞的衰老状态

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中国药学杂志 2024年

作者：马屹诺陶飞飞周莉莎王美晶赵立鑫孙洋南京大学生命科学学院医药生物技术全国重点实验室

目的分析溃疡性结肠炎发生发展过程中细胞类型以及基因表达的动态变化。方法采用单细胞测序技术对溃疡性结肠炎模型鼠以及正常鼠的肠道组织进行生物信息学分析。经过质控，共有58714个细胞用于构建结肠炎数据集进行下游分析，再通过降... 详细信息

目的分析溃疡性结肠炎发生发展过程中细胞类型以及基因表达的动态变化。方法采用单细胞测序技术对溃疡性结肠炎模型鼠以及正常鼠的肠道组织进行生物信息学分析。经过质控，共有58714个细胞用于构建结肠炎数据集进行下游分析，再通过降维聚类、GO分析和Monocle拟时间分析等技术手段着重分析了结肠炎发生发展过程中的上皮区室变化。结果在结肠炎样本中细胞亚群与细胞亚群间的互作关系相比于正常样本发生了明显变化。分析结果发现大多数上皮细胞亚型在结肠炎阶段遭到破坏而数量减少。对维持干细胞功能十分重要的Wnt通路出现了抑制。Ppia（CyclophilinA）-Bsg（Basigin）配-受体对在炎症样本中的表达降低。结论炎症状态下基质细胞分泌的Ppia耗竭导致干细胞衰老，最终扰乱上皮细胞稳态而加重结肠炎。

关键词：单细胞测序溃疡性结肠炎肠道上皮细胞干细胞

单细胞测序揭示溃疡性结肠炎中干细胞的衰老状态

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中国药学杂志 2024年第17期 1565-1572页

作者：马屹诺陶飞飞周莉莎王美晶赵立鑫孙洋南京大学生命科学学院医药生物技术全国重点实验室

目的分析溃疡性结肠炎发生发展过程中细胞类型以及基因表达的动态变化。方法采用单细胞测序技术对溃疡性结肠炎模型鼠以及正常鼠的肠道组织进行生物信息学分析。经过质控，共有58 714个细胞用于构建结肠炎数据集进行下游分析，再通过... 详细信息

目的分析溃疡性结肠炎发生发展过程中细胞类型以及基因表达的动态变化。方法采用单细胞测序技术对溃疡性结肠炎模型鼠以及正常鼠的肠道组织进行生物信息学分析。经过质控，共有58 714个细胞用于构建结肠炎数据集进行下游分析，再通过降维聚类、基因本体(gene ontology, GO)分析和Monocle拟时间分析等技术手段着重分析了结肠炎发生发展过程中的上皮区室变化。结果在结肠炎样本中细胞亚群与细胞亚群间的互作关系相比于正常样本发生了明显变化。分析结果发现，大多数上皮细胞亚型在结肠炎阶段遭到破坏而数量减少。对维持干细胞功能十分重要的Wnt通路出现了抑制。Ppia(Cyclophilin A)-Bsg(Basigin)配-受体对在炎症样本中的表达降低。结论炎症状态下基质细胞分泌的Ppia耗竭导致干细胞衰老，最终扰乱上皮细胞稳态而加重结肠炎。

关键词：单细胞测序溃疡性结肠炎肠道上皮细胞干细胞

饮用水中全氟及多氟烷基化合物的深度净化：现状与挑战

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环境科学 2024年

作者：方晓雅吴颖鹏李汤睿吴佳阳黄辉任洪强南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

全氟及多氟烷基化合物（PFASs）是一类在水源水和饮用水中频繁检出的新污染物，具有持久性、难降解性和多种生物毒性，对环境与人体健康构成严重威胁。近年来，研究者开始着力探索饮用水中PFASs的去除方法。厘清当前PFASs深度净化技术... 详细信息

全氟及多氟烷基化合物（PFASs）是一类在水源水和饮用水中频繁检出的新污染物，具有持久性、难降解性和多种生物毒性，对环境与人体健康构成严重威胁。近年来，研究者开始着力探索饮用水中PFASs的去除方法。厘清当前PFASs深度净化技术的现状与挑战，对于该领域的进一步研究和技术创新具有重要意义。基于对相关论文的数据驱动定量分析，系统总结了典型PFASs的种类及理化性质和环境风险，综述了它们的管控要求及在地表水、地下水及饮用水中的分布现状；分析了PFASs深度去除技术的研究现状和去除机制，挖掘该领域的研究热点和发展趋势。深入剖析了PFASs深度净化技术面临的潜在挑战，并从材料基因组学应用、基于水分子物性的膜分离材料及微/纳米反应器等方面展望了未来PFASs深度净化技术创新的机遇，以期为饮用水中PFASs高效去除和风险削减提供参考借鉴。

关键词：饮用水全氟及多氟烷基化合物(PFASs) 污染现状深度净化去除机制

用于复杂生物样品体系分离与识别的分子印迹技术最新进展

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色谱 2024年第6期42卷 508-523页

作者：谢宝轩吕洋刘震南京大学化学化工学院生命分析化学国家重点实验室江苏南京210023

由生物样品中复杂组分所导致的基质效应会严重影响分离分析技术的准确性、灵敏度与可靠性。免疫亲和技术作为降低或消除基质效应的方法已被广泛应用于诊断分析和蛋白纯化等领域,但该技术仍存在明显的缺点,如成本高昂、制备流程繁琐、保... 详细信息

由生物样品中复杂组分所导致的基质效应会严重影响分离分析技术的准确性、灵敏度与可靠性。免疫亲和技术作为降低或消除基质效应的方法已被广泛应用于诊断分析和蛋白纯化等领域,但该技术仍存在明显的缺点,如成本高昂、制备流程繁琐、保存条件苛刻以及配体浸出等问题。目前,如何通过有效降低或消除复杂生物样品中的基质效应来实现痕量目标分析物的分离及识别仍是一个具有挑战性的问题。分子印迹技术(molecular imprinting technology,MIT)一直被广泛应用于固相萃取与色谱分离等领域,随着MIT的发展,各种新型印迹策略被提出;其中,分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer,MIP)作为一种能够模拟抗原-抗体间相互作用的高分子聚合物,可以从各种复杂生物样品中提取出目标分析物,从而有效消除基质效应的影响。MIP不仅拥有高特异性与高亲和力的优点,而且与抗体和适配体等生物大分子相比,MIP还具有稳定性高、成本低廉以及制备简便等优势。近年来一些基于MIT的传统分离技术得到了深入发展,其中包括色谱固定相以及固相萃取吸附剂等。此外,结合了MIT与高灵敏检测技术的分析方法在疾病诊断和生物成像等领域也受到了广泛关注。本文着重介绍了近年来发展的新型印迹策略,并介绍了基于MIP的分离分析方法在各领域中的应用以及现阶段存在的不足,最后对MIT的未来发展方向做出了展望。

关键词：分子印迹技术分子印迹聚合物复杂生物样品基质效应固相萃取分离综述

水环境中含硫有机微污染物：污染现状、去除技术及机理分析

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环境化学 2024年

作者：金丽丽孔博宁陆俊杰黄辉任洪强南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

含硫有机微污染物在国内外自然水体中高频检出，其主要包含生产生活中广泛应用的含硫医药和农药，具有难降解性及生物毒性，已形成较高环境风险.本文系统总结了含硫有机微污染物的种类及典型污染物理化性质，全面综述了其在水环境中的... 详细信息

含硫有机微污染物在国内外自然水体中高频检出，其主要包含生产生活中广泛应用的含硫医药和农药，具有难降解性及生物毒性，已形成较高环境风险.本文系统总结了含硫有机微污染物的种类及典型污染物理化性质，全面综述了其在水环境中的来源、环境风险及污染现状，采用文献计量学方法重点分析了含硫有机微污染物的去除技术及机理，并从优化污染物高精确度检测手段、完善复合污染物风险评估方法、开发高选择性的污染控制技术、建立效价官能团-环境效应数据库、加强区域水循环体系协同治理5个方面展望了未来研究的热点趋势，以期为水环境中含硫有机微污染物的有效削减及风险防控提供参考.

关键词：含硫有机微污染物环境风险污染现状去除技术去除机理