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RNA调控在精子发生及男性不育中的新功能和新机制

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中国科学：生命科学 2024年第1期54卷 59-72页

作者：潘舵殷子奇刘默芳中国科学院分子细胞科学卓越创新中心生物化学与细胞生物学研究所上海200031

精子发生是哺乳动物体内最复杂且高度协调的细胞发育过程,尚有许多未解之谜.男性不育已成为当前一个全球性的人口健康及社会问题,但一半以上患者病因不明.已有研究证据表明,大量RNA结合蛋白在睾丸特异性表达或高表达,结合蛋白质编码mRNA... 详细信息

精子发生是哺乳动物体内最复杂且高度协调的细胞发育过程,尚有许多未解之谜.男性不育已成为当前一个全球性的人口健康及社会问题,但一半以上患者病因不明.已有研究证据表明,大量RNA结合蛋白在睾丸特异性表达或高表达,结合蛋白质编码mRNA或/和非编码RNA组成RNA调控网络,在表观遗传、转录及转录后等多重水平调控雄性生殖细胞的基因表达,在精子发生中发挥不可或缺的重要作用,为雄性生育所必需.近年来的研究发现, RNA调控通路相关基因突变与男性不育密切相关,显示RNA调控异常是男性不育新病因.本文总结近期关于RNA调控与精子发生相关的研究进展,将主要概述RNA修饰调控、可变剪接调控、翻译调控、降解调控等在精子发生中的新功能和新机制,并探讨其异常调控与男性不育的相关性及其在男性不育临床诊治中的潜在应用.

关键词：男性不育精子发生 RNA调控 RNA结合蛋白

SARS⁃CoV⁃2免疫逃逸NTD中和抗体的分子机制

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电子显微学报 2024年第3期43卷 329-338页

作者：洪琴徐诗奇王艳兴张超黄忠丛尧中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所) 上海200031 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海免疫与感染研究所上海200031

针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)中和抗体的开发,主要针对SARS-CoV-2表面的刺突(Spike,S)蛋白。大多数中和SARS-CoV-2的单克隆抗体(MAbs)可结合S蛋白的受体结合结构域(receptor-binding domain,RBD),从而阻断病毒与血管紧张素转化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)的相互作用。作者早期通过SARS-CoV-2原型株S蛋白免疫小鼠,筛选得到S2G4,S2H5,S4D4,S5B84株与S蛋白氮末端结构域(N-terminal domain,NTD)不同表位结合的单克隆抗体,其中S2H5活病毒中和能力最强。本研究利用冷冻电镜技术解析了S2H5的抗原结合片段(Fab)结合SARS-CoV-2原型株S蛋白复合体的结构,共获得六种构象,其中S2H5 Fab结合在S蛋白的NTD上,结构模拟完整S2H5抗体结合S蛋白可以空间上阻碍S蛋白与ACE2相互作用,揭示了S2H5中和SARS-CoV-2原型株的结构基础。此外,作者应用假病毒中和实验,分析了上述四种抗体对SARS-CoV-2多种突变株的中和能力,显示了其突变株对NTD抗体的免疫逃逸,并从结构生物学角度对各突变株表现出的免疫逃逸提供了可能的解释。

关键词：新型冠状病毒刺突蛋白中和抗体冷冻电镜

试论我国生物科技伦理治理现代化的问题和策略

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科学通报 2024年第13期69卷 1681-1685页

作者：王小理中国科学院上海免疫与感染研究所生物安全政策研究中心上海200031

科技伦理及其治理是当前和未来一段时期极为重要的话题[1].一方面是因为科技在当代社会的广泛渗透、作用和多重影响,特别是以生物科技、AI等为代表的新兴科技通过将原本主体的人转变为科技研发应用的对象——客体,快速影响、塑造着人与... 详细信息

科技伦理及其治理是当前和未来一段时期极为重要的话题[1].一方面是因为科技在当代社会的广泛渗透、作用和多重影响,特别是以生物科技、AI等为代表的新兴科技通过将原本主体的人转变为科技研发应用的对象——客体,快速影响、塑造着人与自身、人与他人、人与家庭和社会的关系;另一方面是因为伦理关注的是将人的价值和意义摆在首位,是对广泛的人与人、人与社会的规范化关系的持续、永恒性追求.作为社会发展进步的两种根本性力量,科技和伦理之间的相互凝视、相互碰撞、相互缠绕、相互规定和相互启发,决定着科技进步的大方向,也决定着伦理学发展的大方向,甚至影响和决定着国家的命运、人类进步的方向.

关键词：生物科技新兴科技科技进步伦理治理科技伦理问题和策略研发应用规范化

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新药研发发展态势分析

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 821-831页

作者：徐萍许丽杨若南李伟陈凯先中国科学院上海营养与健康研究所中国科学院上海生命科学信息中心上海200031 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海药物研究所上海201203

新药研发是医药创新发展的关键环节,是新一轮生命科技革命和生物经济变革的核心领域,对引领科技创新、带动经济发展、提升人民健康福祉具有战略意义。当前,前沿技术不断革新、学科跨域融合、数字深度赋能驱动新药研发领域创新日趋活跃,... 详细信息

新药研发是医药创新发展的关键环节,是新一轮生命科技革命和生物经济变革的核心领域,对引领科技创新、带动经济发展、提升人民健康福祉具有战略意义。当前,前沿技术不断革新、学科跨域融合、数字深度赋能驱动新药研发领域创新日趋活跃,国内外创新性小分子药物、抗体药物、免疫细胞治疗、基因治疗与核酸药物等密集获批上市,为未满足的临床需求提供更多选择。文章深入分析新药研发领域发展趋势、全球新药批准情况,以及我国新药研发发展现状与态势,提出发展启示与建议,以期为新药研发领域发展提供参考。

关键词：新药抗体药物细胞治疗启示建议

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纳弧度级柔性角位移调节机构的优化设计

核技术 2024年第6期47卷 1-10页

作者：赵高峰祝万钱张丽敏刘芳芳金利民薛松中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院上海高等研究院上海201204 中国科学院大学北京100049

针对同步辐射中纳弧度级角位移调节的需求,优化设计并研制出一套冗余并联式柔性铰链转动装置。分析了柔性机构的运动学机理,利用虚位移原理推导出机构的整体静态转动刚度,研究其特性及铰链各参数对其影响。根据拉格朗日方程建立其动力... 详细信息

针对同步辐射中纳弧度级角位移调节的需求,优化设计并研制出一套冗余并联式柔性铰链转动装置。分析了柔性机构的运动学机理,利用虚位移原理推导出机构的整体静态转动刚度,研究其特性及铰链各参数对其影响。根据拉格朗日方程建立其动力学模型,推导出机构在运动方向的固有频率。建立数学优化模型,进行了机构静态和动态的双目标优化设计,采用基因遗传算法对带有非线性约束条件的目标函数优化求解。利用有限元方法对优化后的机构进行了模态分析,研究了柔性机构的前四阶固有频率和振型。制作出高精度的柔性铰链机构,设计搭建转动调节装置进行实验测试。测试结果表明:柔性角位移调节机构转角可达到0.668°,微调时双向运动重复精度实现±8.91 nrad,角分辨率为15 nrad,1~500 Hz的30 min稳定性(均方根值)为2.72 nrad,机构的一阶固有频率约295 Hz,与理论计算和有限元分析相一致。结果验证了优化设计的柔性机构实现纳弧度级高精度角位移调节的有效性和可靠性。

关键词：纳弧度级柔性机构优化设计遗传算法模态分析

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合成生物学赋能:从学科发展到产业转化

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 851-861页

作者：熊燕马雪晴陈大明刘晓赵国屏中国科学院上海营养与健康研究所上海生命科学信息中心上海200031 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海营养与健康研究所生物医学大数据中心上海200031 中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032

合成生物学通过引入工程科学“自下而上”认识生命体系的理念,在生命科学研究中采用“设计—构建—测试—学习”迭代的研究范式,并在基因组和系统生物学的基础上,构建工程化的新生命体系,为生命科学提供了“从创造到理解”的新途径,不... 详细信息

合成生物学通过引入工程科学“自下而上”认识生命体系的理念,在生命科学研究中采用“设计—构建—测试—学习”迭代的研究范式,并在基因组和系统生物学的基础上,构建工程化的新生命体系,为生命科学提供了“从创造到理解”的新途径,不仅颠覆了从整体到局部的“格物致知—还原论”的传统研究策略,还开启了理解生命本质的“建物致知”新文化。同时,合成生物学将生物技术由“模拟自然过程”和“遗传工程改造”上升至“定量理性设计”和“标准化构建测试”的高度,推动生物工程和代谢工程朝着对标生命过程的高效率、普适性的工程化“重编程”,甚至是“从头构建”的新高度,以实现“建物致用”的目标。文章梳理了合成生物学近年来在生命科学基础研究中“建物致知”方面的重要进展,列举了其在化工、医药、食品、环境等应用领域中“建物致用”的具体案例,展现了合成生物学对人类社会全面发展正在发挥的重大影响,强调了为确保合成生物学的健康、快速发展,构建会聚生态系统与治理体系的重要性。

关键词：合成生物学赋能会聚创新生态系统

锂电池正极材料化学及形貌的X射线纳米谱学成像研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1239-1244页

作者：高若阳张玲陶芬汪俊苏博毕志杰杜国浩邓彪肖体乔中国科学院上海应用物理研究所研究中心上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204 青岛大学物理科学学院山东青岛266071

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场... 详细信息

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场透射显微镜(TXM)是一种可无损研究物质内部结构且具有纳米分辨的成像技术。随着高亮度、高性能同步辐射光源的发展,同步辐射的TXM技术获得了快速发展,使得TXM成像方法具有更高的实验效率和空间分辨率。X射线纳米谱学成像(TXM-XANES)是将TXM与X射线吸收近边结构谱(XANES)有机结合的成像方法,TXM-XANES能够从纳米尺度上表征微米级能源材料的内部元素空间分布及化学态等信息,解决了常规方法由于表征材料局部区域而缺乏整体表征,或表征集合平均值特性而错过材料局部化学状态变化的问题。TXM-XANES作为基于TXM发展的多模态联合表征技术,已逐渐成为能源材料研究的重要实验方法之一。介绍了上海光源纳米三维成像线站及TXM成像系统,阐述了X射线纳米谱学成像方法的原理及其特点。X射线纳米谱学成像和纳米CT方法对锂离子电池正极高镍层状三元氧化物材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)粉体进行了表征,获得了纳米尺度下NCM622单颗粒样品中Ni元素化学态的空间分布信息及单颗粒的三维结构信息。对电池材料的三维X射线纳米谱学成像方法进行了介绍和展望。

关键词：纳米谱学成像全场透射X射线显微镜锂电池同步辐射

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生命健康科技领域发展态势

中国生物工程杂志 2024年第1期44卷 32-40页

作者：许丽杨若南王玥施慧琳李祯祺靳晨琦李伟徐萍中国科学院上海营养与健康研究所中国科学院上海生命科学信息中心上海200031

生命健康科技领域是新一轮科技革命和产业变革中最有望实现革命性突破的重点领域之一。随着学科和技术会聚融合,生命健康科技显现出了新的发展趋势,衍生了新学科、新方向、新前沿,创造了新的产业细分领域和增长点。近几年,生命健康科技... 详细信息

生命健康科技领域是新一轮科技革命和产业变革中最有望实现革命性突破的重点领域之一。随着学科和技术会聚融合,生命健康科技显现出了新的发展趋势,衍生了新学科、新方向、新前沿,创造了新的产业细分领域和增长点。近几年,生命健康科技领域创新活跃,基因编辑、合成生物学、生命组学、再生医学、类器官等前沿领域的重大成果密集涌现。在深入分析生命健康科技领域当前值得特别关注的发展趋势及前沿方向的基础上,展望生命健康科技领域未来发展前景并提出重点布局方向,以期为生命健康领域科技创新发展提供参考。

关键词：生命健康基因编辑合成生物学生命组学类器官

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靶向蛋白质降解技术发展态势分析

中国生物工程杂志 2024年第2期44卷 190-198页

作者：施慧琳李伟靳晨琦徐萍王玥中国科学院上海营养与健康研究所、中国科学院上海生命科学信息中心上海200031

靶向蛋白质降解技术是一类利用机体内天然存在的蛋白质清理系统来降低靶蛋白水平的技术,对其基础研究和产业发展现状进行分析,发现近年来靶向蛋白质降解技术发展进入快车道,随着研究的推进可降解靶蛋白和可招募E3泛素连接酶资源不断拓展... 详细信息

靶向蛋白质降解技术是一类利用机体内天然存在的蛋白质清理系统来降低靶蛋白水平的技术,对其基础研究和产业发展现状进行分析,发现近年来靶向蛋白质降解技术发展进入快车道,随着研究的推进可降解靶蛋白和可招募E3泛素连接酶资源不断拓展,降解剂分子的稳定性、功效获得进一步提升,实现可控、精准降解,与此同时,基于技术原型创新,使该技术能够在靶向降解胞内蛋白质基础上,实现胞外和膜结合蛋白质、蛋白质聚集体以及RNA、脂质、细胞器和病原体等非蛋白质物质的靶向降解。靶向蛋白质降解技术也为针对“不可成药”靶点的新药开发提供了新思路,引领制药行业新浪潮,为癌症、自身免疫性疾病等疾病治疗提供新手段。

关键词：靶向蛋白质降解靶蛋白不可成药