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人类细胞外囊泡的产量优化与应用

中国生物工程杂志 2024年第9期44卷 1-13页

作者：王晨蕾程临钊刘森泉中国科学技术大学生命科学与医学部合肥230027

目的:构建与优化细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)的高产平台,验证此平台是否适用于功能蛋白的装载与递送。方法:通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、流式细胞术或Western blot(WB)检测细胞目的基因表达,采用差速超速离心法浓缩EVs,... 详细信息

目的:构建与优化细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)的高产平台,验证此平台是否适用于功能蛋白的装载与递送。方法:通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、流式细胞术或Western blot(WB)检测细胞目的基因表达,采用差速超速离心法浓缩EVs,分别利用WB与纳米颗粒跟踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)检测EVs标记蛋白表达、粒径分布与产量。利用脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的A549细胞损伤模型验证EVs递送功能蛋白的能力。通过CCK8检测细胞活力,通过Annexin V检测细胞凋亡,利用qRT-PCR检测Wnt/β-catenin下游基因AXIN2、TCF4、NKD1的表达。结果:流式细胞术结果表明CD9、CD81均能在HEK293T和HEK293F上过表达,NTA检测显示CD9更有助于EVs产量的提高。实现在贴壁细胞体系中EVs产量提升4倍,在悬浮细胞体系中EVs产量提升6倍。之后验证高产平台是否适用于功能蛋白Wnt3a的装载与递送。WB结果证实此高产平台能装载Wnt3a蛋白,NTA检测表明此高产平台在装载Wnt3a的同时将EVs产量提升3倍左右。CCK8、Annexin V结果显示CD9 Wnt3a EVs能明显提高A549细胞在LPS诱导损伤后的细胞活力,抑制细胞凋亡。机制上,qRT-PCR表明CD9 Wnt3a EVs激活了Wnt/β-catenin下游基因AXIN2、TCF4、NKD1的表达。结论:构建了一种基于CD9过表达的EVs高产平台,该平台对EVs产量的提升在贴壁细胞与悬浮细胞中均得到了验证,该平台对功能蛋白Wnt3a的递送能力在LPS诱导的A549细胞损伤模型中得到了验证。该平台为实现EVs量产提供了新策略,有望成为一种新的功能蛋白递送平台,在生物学研究和无细胞治疗领域开拓更多应用。

关键词：细胞外囊泡 CD9 CD81 Wnt3a

TMKs-ABP1/ABLs:植物激素生长素的细胞表面受体复合物

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科学通报 2024年第7期69卷 809-811页

作者：张曹莉彭亚坤谭树堂中国科学技术大学生命科学与医学部生命科学学院前沿交叉科学与生物医学研究所合肥230027

植物激素是指在植物生长发育中起着调控作用的微量化合物.其中,生长素(auxin;主要天然形式为吲哚乙酸,IAA)占据无法取代的重要地位,也是第一种被发现的植物激素.生长素参与调控植物生长发育的多个方面,包括胚胎发育、维管组织形成、顶... 详细信息

植物激素是指在植物生长发育中起着调控作用的微量化合物.其中,生长素(auxin;主要天然形式为吲哚乙酸,IAA)占据无法取代的重要地位,也是第一种被发现的植物激素.生长素参与调控植物生长发育的多个方面,包括胚胎发育、维管组织形成、顶端优势、主根生长、侧根形成和果实发育等[1].然而,生长素如何协调如此复杂的生物学过程呢?

关键词：植物激素细胞表面受体顶端优势生长素胚胎发育维管组织侧根形成吲哚乙酸

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基于电子顺磁共振技术的谷胱甘肽检测方法

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：王志文邝健刘傲锟魏若彤于璐田长麟中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心中国科学技术大学化学物理系中国科学技术大学生命科学与医学部

目的谷胱甘肽(GSH)是细胞中巯基(―SH)含量最丰富的非蛋白质化合物，在提供还原当量、直接中和有毒反应物质以及维持细胞氧化还原平衡等方面发挥着至关重要的作用，因此，准确检测组织中的GSH含量具有重要意义。鉴于电子顺磁共振(EPR)... 详细信息

目的谷胱甘肽(GSH)是细胞中巯基(―SH)含量最丰富的非蛋白质化合物，在提供还原当量、直接中和有毒反应物质以及维持细胞氧化还原平衡等方面发挥着至关重要的作用，因此，准确检测组织中的GSH含量具有重要意义。鉴于电子顺磁共振(EPR)技术在GSH检测方面的应用报道相对较少，本文提出了一种基于EPR技术的GSH检测方法。方法基于ABTS·+的电子顺磁共振(EPR)信号变化来检测GSH浓度，在此基础上探究最适的反应时间和温度，建立ABTS·+的EPR信号强度和GSH浓度之间的标准方程，并对C57BL/6J小鼠全血进行测试，分析其GSH含量。结果实验结果显示，本方法对GSH的检测范围(50nmol/L～15μmol/L)分布超过两个数量级，检测限(LOD)低至0.50 nmol/L，检测到的小鼠全血中GSH含量为(10 660±706)nmol/gHb，与文献报道结果((11 200±237)nmol/gHb)接近。此外我们还使用类似的方法进一步发展了对GSSG的检测方法。结论本文提出了一种基于EPR技术，使用ABTS·+快速检测GSH的方法。得益于EPR技术的独特优势，相比于传统的比色法，本方法具有更高的检测灵敏度，更宽的线性范围。我们进一步拓展了其在血液样品中的检测应用，可以快速准确地检测全血中GSH的含量，为衡量组织中氧化还原平衡状态提供数据支持，具有重要意义。

关键词：谷胱甘肽检测电子顺磁共振 ABTS

基于夏克-哈特曼波前检测的无透镜屈光测量系统

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中国激光 2024年第3期51卷 225-233页

作者：耿康杰张贺童丁上上张洋刘敏付威威中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部安徽合肥230000 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

为了解决现有电脑验光仪和视力筛查仪体积庞大、价格昂贵的问题,设计并搭建了一套基于哈特曼波前检测原理的小型无透镜屈光测量系统。首先,对测量原理进行了详细介绍;接着,利用Zemax软件对图像采集光路进行模拟,并分析了实际测量屈光度... 详细信息

为了解决现有电脑验光仪和视力筛查仪体积庞大、价格昂贵的问题,设计并搭建了一套基于哈特曼波前检测原理的小型无透镜屈光测量系统。首先,对测量原理进行了详细介绍;接着,利用Zemax软件对图像采集光路进行模拟,并分析了实际测量屈光度与仪器-人眼距离的函数关系;最后,成功搭建了试验样机,并通过对中国计量科学研究院模拟眼进行屈光测量来验证函数关系的正确性及测量结果的准确性。实验结果表明该系统能有效地对-10~+10 D范围内的模拟眼进行屈光测量,测量结果显示:球镜度重复测量误差最高不超过0.20 D,变异系数不超过3%;柱镜度重复测量误差最高不超过0.25 D,变异系数不超过9%。此外,该系统结构简单且成本低廉。在满足测量结果准确性、稳定性要求的前提下,该系统更适用于需要仪器小型化的场合,具有广阔的应用前景。

关键词：测量屈光测量夏克-哈特曼波前传感器波前重构近视小型化

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胎盘芯片及其在生殖医学领域的研究进展

合成生物学 2024年第4期5卷 831-850页

作者：曹荣凯秦建华王亚清中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学技术大学苏州高等研究院江苏苏州215123

胎盘是连接母体与胎儿的重要器官,在孕期发挥着物质交换、激素分泌、免疫调控和屏障防御等多种功能,对维持胎儿正常发育起着关键作用。胎盘功能障碍可能会导致多种妊娠并发症,如先兆子痫、胎儿生长受限和早产等,增加母胎发病率和死亡率... 详细信息

胎盘是连接母体与胎儿的重要器官,在孕期发挥着物质交换、激素分泌、免疫调控和屏障防御等多种功能,对维持胎儿正常发育起着关键作用。胎盘功能障碍可能会导致多种妊娠并发症,如先兆子痫、胎儿生长受限和早产等,增加母胎发病率和死亡率。尽管传统的二维细胞培养和动物模型已被用于研究胎盘生理或病理,但仍存在一定局限。器官芯片是一种新型体外模型系统,它将工程学技术与生物学策略相结合,能够在体外模拟人体组织器官的关键结构和功能特点,在组织器官发育、疾病建模和药物评价等方面具有广泛的应用潜力。本文概述了目前胎盘芯片模型的构建及其在妊娠相关疾病、发育毒性评估和母胎界面药物转运等应用中的研究进展。依据人体胎盘发育过程和组织微环境特点,重点介绍了胎盘芯片模型的构筑原理和关键要素,如多细胞组分、胎盘屏障、氧张力、流体剪切力和细胞外基质微环境等,以及其他工程策略包括类器官、生物打印和水凝胶材料等,为实现仿生胎盘模型的体外构建提供了新的思路。此外,本文还讨论了现有胎盘模型在复杂性和功能成熟度等方面面临的局限和挑战,最后展望了未来发展先进的体外胎盘模型并推动其在生殖医学领域的应用前景。

关键词：胎盘干细胞器官芯片类器官生殖医学

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肝器官芯片在生物医学研究中的应用进展

合成生物学 2024年第4期5卷 813-830页

作者：陈汐玥王亚清包芳秦建华中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学技术大学苏州高等研究院江苏苏州215123

肝脏具有复杂结构和多种功能,包括血糖调控、蛋白合成、解毒和药物代谢等,在维持人体正常生理活动中起着重要作用。传统的二维细胞培养和动物模型已被广泛用于肝脏生理或疾病研究,但它们在反映人体组织真实微环境和对药物反应等方面仍... 详细信息

肝脏具有复杂结构和多种功能,包括血糖调控、蛋白合成、解毒和药物代谢等,在维持人体正常生理活动中起着重要作用。传统的二维细胞培养和动物模型已被广泛用于肝脏生理或疾病研究,但它们在反映人体组织真实微环境和对药物反应等方面仍存在一定局限。因此,建立高仿真度肝脏体外模型对于肝病研究、药效与毒性评价至关重要。本文概述了传统肝脏体外模型在实现近生理复杂微环境模拟、肝组织特异性功能准确复现等方面的局限性,总结了以器官芯片为代表的新型肝脏体外模型的设计策略、技术特点及其在生物医学领域的研究进展。文中重点介绍了肝器官芯片仿生构筑和实现肝组织微环境模拟的关键要素,包括多细胞组分、肝窦/肝小叶结构、生化因子梯度和流体因素等,并对未来结合其他先进手段(如类器官、生物材料和基因编辑等)等,建立高度生理相关性的肝器官芯片和微生理系统的发展前景予以展望。

关键词：肝脏器官芯片类器官疾病研究药物评价

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NK细胞的发育分化及转录因子调控

中国免疫学杂志 2024年第7期40卷 1345-1354页

作者：何悦颜彭慧中国科学技术大学生命科学与医学部前沿交叉科学与生物医学研究所合肥230027

自然杀伤(NK)细胞是固有免疫系统重要成员,在抗病毒以及抗肿瘤中发挥重要作用。NK细胞发育分化历经多个阶段,受多种因素调控。成年机体外周组织广泛存在的经典NK(cNK)细胞主要由骨髓造血干细胞(HSCs)经共同淋巴祖细胞(CLPs)、NK细胞前体... 详细信息

自然杀伤(NK)细胞是固有免疫系统重要成员,在抗病毒以及抗肿瘤中发挥重要作用。NK细胞发育分化历经多个阶段,受多种因素调控。成年机体外周组织广泛存在的经典NK(cNK)细胞主要由骨髓造血干细胞(HSCs)经共同淋巴祖细胞(CLPs)、NK细胞前体(NKPs)阶段发育而来,转录因子在调控造血前体向NK细胞分化过程中发挥关键作用。近年随着固有淋巴细胞(ILCs)家族其他成员的发现和深入研究,揭示了NK细胞具有独立于其他ILCs亚群的发育路径,NK细胞发育分化阶段界定更为精细,一系列调控NK细胞各阶段发育分化的转录因子也逐步被发现。本文围绕NK细胞发育阶段的界定和转录因子调控方面展开论述,将有助于深入理解NK细胞的发育分化过程。

关键词： NK细胞发育分化转录调控

果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸

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农业工程学报 2024年第12期40卷 255-263页

作者：刘会亮伍迪王智甄峰李颖孔晓英邢涛孙永明中国科学院广州能源研究所广州510640 广东省新能源和可再生能源开发与利用重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714

利用果蔬垃圾厌氧合成中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)等化学品是厌氧技术高值化的重要方向。中链脂肪酸合成通常需要以乳酸/乙醇(电子供体)和短链脂肪酸(电子受体)为碳源进行碳链延长反应。因此,利用有机废弃物连续、稳定... 详细信息

利用果蔬垃圾厌氧合成中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)等化学品是厌氧技术高值化的重要方向。中链脂肪酸合成通常需要以乳酸/乙醇(电子供体)和短链脂肪酸(电子受体)为碳源进行碳链延长反应。因此,利用有机废弃物连续、稳定地协同制备乳酸和短链脂肪酸是中链脂肪酸合成的关键步骤。该研究考察了果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)的可行性,研究了不同置换率和进料浓度对果蔬垃圾重复批次发酵产酸特性的影响。结果表明,调控重复批次发酵的置换率和进料浓度是提高生产率、改善乳酸/SCFAs比例的有效方法。综合考虑酸化产物的生产率、乳酸/SCFAs和碳源浓度,在70%置换率和8%进料总固体TS(total solid)浓度条件下获得的酸化产物相对更有利于MCFAs的合成。此时,酸化产物生产率达到(5.25±0.25)g/(L·d),乳酸/SCFAs的碳摩尔比例达到5±0.3,碳源浓度达到(985±29)mmol/L。微生物群落分析显示,乳酸菌,如Lactobacillus和Enterococcus作为优势菌可通过异型乳酸发酵协同制备乳酸和SCFAs。研究结果可为果蔬垃圾的高值化利用提供参考。

关键词：垃圾乳酸短链脂肪酸重复批次发酵中链脂肪酸微生物群落

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长双歧杆菌胞外多糖对非酶糖基化的抑制作用

生物学杂志 2024年第5期41卷 6-13,47页

作者：夏俊英余海霞戚仕梅张富娜邬婧肖卫华中国科学技术大学生命科学与医学部基础医学院合肥230026 中国科学技术大学先进技术研究院合肥230031 合肥卡迪尔生物科技有限公司合肥230000

利用人粪便中分离的一株长双歧杆菌ZJ1株胞外多糖提取物(ZJ1-EPS),分别采用丙酮醛(MGO)诱导牛血清白蛋白(BSA)和人皮肤细胞非酶糖基化(AGEs)模型和葡萄糖诱导斑马鱼AGEs模型,探究ZJ1-EPS抑制AGEs的作用和机制。结果表明,ZJ1-EPS对AGEs... 详细信息

利用人粪便中分离的一株长双歧杆菌ZJ1株胞外多糖提取物(ZJ1-EPS),分别采用丙酮醛(MGO)诱导牛血清白蛋白(BSA)和人皮肤细胞非酶糖基化(AGEs)模型和葡萄糖诱导斑马鱼AGEs模型,探究ZJ1-EPS抑制AGEs的作用和机制。结果表明,ZJ1-EPS对AGEs生成有明显的抑制作用,同时可显著抑制角质细胞和成纤维细胞中丙酮醛(MGO)诱导的MMP-1表达,促进胶原蛋白的表达。研究揭示了双歧杆菌胞外多糖提取物具有抑制AGEs生成的作用,提示其用于皮肤抗衰的作用机制和应用潜力。

关键词：长双歧杆菌胞外多糖非酶糖基化皮肤细胞斑马鱼