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基于生物网络的中医药学原理探索

科学通报 2024年第1期69卷 17-29页

作者：谌攀吴博文张鹏李梢清华大学自动化系清华大学北京市中医药交叉研究所北京信息科学与技术国家研究中心北京100084

中医药生物学基础不清、方剂作用机制不明、缺乏符合中医药整体特点的研究方法学体系是中医药现代化研究面临的关键瓶颈.随着信息学与系统生物学等新兴学科的发展,以生物网络为切入点开展中医药学与人工智能、大数据、信息学等前沿科学... 详细信息

中医药生物学基础不清、方剂作用机制不明、缺乏符合中医药整体特点的研究方法学体系是中医药现代化研究面临的关键瓶颈.随着信息学与系统生物学等新兴学科的发展,以生物网络为切入点开展中医药学与人工智能、大数据、信息学等前沿科学技术的交叉研究,成为探索中医药科学原理、促进中医药现代化的重要途径.基于生物网络的“网络靶标”理论有望突破宏微观内在关联解析的鸿沟,实现还原论和整体论的有机融合,架起传统中医与现代医学研究桥梁,成为探索中医药学原理的突破口之一.“寒、热”等中医药核心诊疗概念、治未病等中医特色理论的科学内涵阐明是解读中医药学原理的重要组成部分.本文基于李梢课题组的研究,综述了基于生物网络的中医药研究理论与技术方法,及其应用于“寒、热”“治未病”等中医特色理论的病证结合科学原理探索所取得的进展,以期为利用现代科学技术解读中医药学原理,促进中医药现代化提供参考.

关键词：中医药学原理生物网络寒热证候治未病网络靶标

脑缺血再灌注后补体C3高迁移率族蛋白B1及谷胱甘肽过氧化物酶4表达变化

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中华老年心脑血管病杂志 2024年第6期26卷 699-703页

作者：朱涵婷熊瑞芳李承毅赵锡海唐小平南昌大学第二附属医院医学影像中心 330006 清华大学医学院生物医学影像研究中心

目的探讨大鼠脑缺血再灌注损伤后不同时间点脑组织补体C3、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达的变化。方法选择SPF级健康雄性SD大鼠72只,按数字随机法分为假手术组36只和模型组36只,线栓法制备大脑中动脉闭塞模型... 详细信息

目的探讨大鼠脑缺血再灌注损伤后不同时间点脑组织补体C3、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达的变化。方法选择SPF级健康雄性SD大鼠72只,按数字随机法分为假手术组36只和模型组36只,线栓法制备大脑中动脉闭塞模型,根据再灌注时间分为3、6、24 h及3 d共4个时间点,每个时间点9只。参照Zea Longa评分法行神经功能学评分。每组行R2StarMap成像、弥散加权成像(DWI)、T_1加权成像、T_2加权成像扫描。测量DWI异常信号体积,检测脑梗死体积。R2StarMap原始图经后处理生成R2^(*)伪彩图,测量双侧大脑中动脉供血区R2^(*)值,检测脑铁沉积含量。采用蛋白免疫印迹法检测C3、HMGB1、GPX4表达。结果假手术组大鼠无神经功能损伤,模型组大鼠3、6、24 h及3 d神经功能评分较假手术组明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。模型组大鼠3、6、24 h及3 d右侧脑梗死体积较假手术组明显增大,差异有统计学意义(P<0.05)。模型组3、6、24 h及3 d右侧大脑中动脉供血区R2^(*)值明显高于左侧(P<0.05,P<0.01)。模型组3、6、24 h及3 d右侧大脑中动脉供血区R2^(*)值明显高于假手术组右侧(P<0.05,P<0.01)。模型组3、6、24 h及3 d的R2^(*)比值明显高于假手术组(1.82±0.82 vs 1.12±0.31,P<0.05;1.31±0.26 vs 1.04±0.14,P<0.05;1.94±0.74 vs 1.06±0.10,P<0.01;1.99±0.39 vs 1.02±0.11,P<0.01)。与假手术组比较,模型组3、6、24 h及3 d补体C3和HMGB1表达明显升高,GPX4表达明显降低,差异有统计学意义(P<0.01)。结论脑缺血再灌注损伤大鼠神经功能对脑组织中补体C3、HMGB1、GPX4表达有显著影响。

关键词：再灌注损伤补体C3 高迁移率族蛋白质类谷胱甘肽过氧化酶

数字裂变、想象力展褶与技术焦虑:人工智能对影视产业的介入、重塑与挑战

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电影新作 2024年第3期 46-57页

作者：岳宗胜清华大学新闻与传播学院清华大学影视传播研究中心

当前,人工智能飞速发展,正在改变着人类与影像的关系,越发深入地影响着影视产业的方方面面。人工智能在数字算法和运行逻辑的不断更迭中,突破了人们想象力的界限,颠覆了传统工作流程,进一步发掘出人工智能对影视产业的拓展与重塑。同时... 详细信息

当前,人工智能飞速发展,正在改变着人类与影像的关系,越发深入地影响着影视产业的方方面面。人工智能在数字算法和运行逻辑的不断更迭中,突破了人们想象力的界限,颠覆了传统工作流程,进一步发掘出人工智能对影视产业的拓展与重塑。同时,创意失衡、算法偏差、版权纷争、赤裸生命加剧、技术伦理等系列问题也成为人工智能带给影视艺术创作的诸多困扰,人类也要注重自身的创造力和独特性,给予算法以价值导向,实现AI真正成为人的“延伸”,探索未来人工智能在影视领域中的新篇章。

关键词：人工智能影视产业深度学习创意生发赤裸生命

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重编程微生物底盘用于PHA材料的定制化低成本生物合成

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合成生物学 2024年

作者：陈国强谭丹清华大学生命科学学院清华大学化工系清华大学合成与系统生物学中心西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室

合成生物学为新材料合成提供了无限可能，将为材料学带来变革性影响。环境友好型材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）作为合成生物学与材料学深度融合的产物，是微生物胞内合成一类线性高分子聚酯，被认为可部分替代传统化学塑料。PHA含有至少15... 详细信息

合成生物学为新材料合成提供了无限可能，将为材料学带来变革性影响。环境友好型材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）作为合成生物学与材料学深度融合的产物，是微生物胞内合成一类线性高分子聚酯，被认为可部分替代传统化学塑料。PHA含有至少150种单体，其组成、结构及性能的多样性带来了广泛的应用前景，形成了PHA家族或组学。PHA在学术界和产业界已深入研究了30多年，其中个别PHA材料已实现了商业化生产。利用合成生物学和代谢工程重新编程高性能微生物底盘细胞，并控制不同前体底物比例，可实现具有不同结构和性能的PHA材料的定制化合成。下一代工业生物技术是基于嗜盐微生物的节能节水的连续无灭菌开放式工业发酵工艺，能大幅度降低生产成本，更推动了PHA材料的低成本规模化生产。本文就PHA家族的组成以及工程化微生物底盘利用下一代工业生物技术高效低成本地合成多样化的PHA材料方面的进展做一简要综述，将重点介绍PHA家族的单体组成、材料性能和包含塑料、医用、能源、智能材料等领域的PHA应用价值链，以及重编程的假单胞菌和嗜盐单胞菌在PHA定制化低成本合成中的一些工程化技术和成果、产业化应用情况，并针对如何进一步降低生产成本及提高材料性能进行探讨。本文对基于合成生物学的生物材料定制化合成研究有重要参考价值。

关键词：聚羟基脂肪酸酯聚3-羟基丁酸酯定制化材料嗜盐单胞菌下一代工业生物技术 PHA组学

脊髓型颈椎退行性疾病患者术后扩散张量成像的参数特点及其价值

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中华骨与关节外科杂志 2024年第7期17卷 591-596页

作者：王晋超宋卿鹏蒋雯李广祺李思思郭华韩骁首都医学大学附属北京积水潭医院脊柱外科首都医科大学附属北京积水潭医院放射科清华大学生物医学影像研究中心北京市创伤骨科研究所

目的：分析脊髓型颈椎退行性疾病（DCM）患者术后扩散张量成像（DTI）的参数特点及其价值。方法：选择2019年3月至2020年3月首都医科大学附属北京积水潭医院行颈后路椎管扩大成形术的59例DCM患者（DCM组），于2020年12月至2021年4月进... 详细信息

目的：分析脊髓型颈椎退行性疾病（DCM）患者术后扩散张量成像（DTI）的参数特点及其价值。方法：选择2019年3月至2020年3月首都医科大学附属北京积水潭医院行颈后路椎管扩大成形术的59例DCM患者（DCM组），于2020年12月至2021年4月进行本研究。于2020年12月至2021年1月招募21名健康志愿者（健康对照组）。测量两组C2/3～C6/7椎间盘节段的DTI参数，包括各向异性分数（FA）、平均扩散系数（MD）、轴向扩散系数（AD）、径向扩散系数（RD），并进行比较。记录DCM患者颈椎JOA评分，并分析DTI参数与颈椎JOA评分之间的相关性。结果：与健康对照组相应节段比较，DCM组患者脊髓受压最严重（LMC）节段AD、RD、MD均升高，FA降低，且差异均有统计学意义（P均0.05）。DCM患者LMC节段FA与颈椎JOA评分呈显著正相关（r=0.429,P<0.001）,RD、MD与颈椎JOA评分呈显著负相关（r=-0.461、-0.461,P均<0.001）。结论：DTI检查能够反映DCM患者术后脊髓的病理改变。DTI参数尤其是FA、MD、RD有望成为脊髓损伤评估的客观指标。

关键词：脊髓型颈椎退行性疾病扩散张量成像脊髓损伤

植物PEAT复合体介导组蛋白H2A去泛素化

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科学通报 2024年第2期69卷 140-142页

作者：周岳北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室现代农学院北京大学-清华大学生命科学联合中心北京100871

组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控方式,包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等,在真核生物的基因组DNA复制、损伤修复、基因转录等生物学过程中发挥着重要的作用.组蛋白H2A单泛素化修饰(H2Aub)在动植物中高度保守,通常与基... 详细信息

组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控方式,包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等,在真核生物的基因组DNA复制、损伤修复、基因转录等生物学过程中发挥着重要的作用.组蛋白H2A单泛素化修饰(H2Aub)在动植物中高度保守,通常与基因的转录抑制相关[1,2].组蛋白泛素化是可逆的,维持生物体内组蛋白泛素化的正常水平对正常生长发育至关重要.以往的研究表明,动植物中具有保守RING结构域的E3连接酶形成PRC1复合体,负责催化H2A的单泛素修饰[1,3].组蛋白H2A去泛素化需要去泛素蛋白酶催化,对调控染色质上的H2A泛素修饰水平具有重要作用.以往的研究已经在动物中弄清了H2A去泛素化的分子机制,然而对植物中组蛋白H2A去泛素化的分子机制知之甚少.

关键词：去泛素化表观遗传调控组蛋白甲基化复合体转录抑制泛素化修饰损伤修复基因转录

多光谱法和分子对接模拟法研究茶碱和胃蛋白酶的相互作用

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 714-721页

作者：王晓霞马力通孙吉盛聂智华赛华征成建国段建国内蒙古科技大学化学与化工学院内蒙古包头014010 生物煤化工综合利用内蒙古内蒙古自治区工程研究中心内蒙古包头014010 清华大学生命科学学院北京100084

在模拟生理条件下,通过紫外可见吸收光谱法、傅里叶红外光谱、荧光光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色谱等方法以及分子对接模拟法对茶碱(TPL)与胃蛋白酶(PEP)的结合机理进行了研究,在分子层面探讨TPL与PEP相互作用的机制,有助于... 详细信息

在模拟生理条件下,通过紫外可见吸收光谱法、傅里叶红外光谱、荧光光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色谱等方法以及分子对接模拟法对茶碱(TPL)与胃蛋白酶(PEP)的结合机理进行了研究,在分子层面探讨TPL与PEP相互作用的机制,有助于对TPL的药理毒性、药效进行深入研究。根据Stern-Volmer方程,计算在298、 303和308 K三种温度下TPL对PEP的动态荧光猝灭速率常数Kq远大于最大动态荧光猝灭常数2.0×10^(10)L·(mol·s)^(-1),证明TPL对PEP的猝灭方式为静态猝灭。随着TPL浓度的不断升高,PEP的动态猝灭常数Ksv呈规律性下降趋势,TPL可以有效对PEP的内源荧光进行猝灭,进一步判定作用机制为静态猝灭。三维荧光图谱分析表明,体系中随着TPL浓度的不断升高,PEP中代表色氨酸残基与酪氨酸残基以及肽链骨架结构的荧光强度峰值明显降低,且峰位发生红移,表明TPL对PEP的二级结构产生影响。同步荧光图谱分析表明TPL与PEP结合时,主要集中在色氨酸的残基上。红外光谱表明TPL引起PEP内官能团伸缩振动,使PEP的二级结构发生改变。紫外吸收光谱表明随着混合体系中TPL浓度增大,吸收峰峰值逐渐增大,表明TPL可以改变PEP的二级结构。分子对接模拟法表明,TPL与PEP中氨基酸残基GLU13、 VAL30、 TRP39、 GLY76、 GLY78、 PHE117的结合作用力为范德华力,与氨基酸残基THR77、 GLY217形成氢键,与氨基酸残基TYR75、 LEU112、 ILE120、PHE111之间存在疏水作用力,证明两者主要通过范德华力与氢键结合,进一步证明TPL改变了PEP的二级结构。圆二色谱分析显示PEP中β-折叠的占比从50.2%下降至48.8%, α-螺旋结构的占比从8.1%上升到8.4%;β-转角的占比从18.3%上升到18.7%;无规则结构的占比从29.1%上升到29.2%,表明TPL改变了PEP的二级结构。实验研究结果有助于了解TPL与PEP的结合作用机制,为TPL的使用及研究提供了数据依据。

关键词：茶碱胃蛋白酶多光谱法分子对接模拟

空间转录组的解读与探究:数据分析方法学研究现状与展望

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科学通报 2024年

作者：李润泽陈旭杨雪瑞生物信息学教育部重点实验室合成与系统生物学中心清华大学生命科学学院

作为近年来快速发展的新兴技术,空间转录组学已经极大地改变了生物和医学多个领域的研究范式.这一技术保留了复杂组织中细胞的空间定位信息,并且以多细胞团、单细胞或亚细胞分辨率进行转录组分析.细胞空间定位信息与其分子特征谱的耦合... 详细信息

作为近年来快速发展的新兴技术,空间转录组学已经极大地改变了生物和医学多个领域的研究范式.这一技术保留了复杂组织中细胞的空间定位信息,并且以多细胞团、单细胞或亚细胞分辨率进行转录组分析.细胞空间定位信息与其分子特征谱的耦合产生了新型的多模态高通量数据资源,这对高效的数据挖掘分析方法的开发提出了新的挑战.由于生理组织样本的复杂性与技术的局限性,空间转录组数据具有高度的非理想性.其数据结构复杂、信噪比低、稀疏性强且覆盖度不均一,给数据的深度分析和生物学信息的解析带来了一系列挑战,目前许多困难尚未解决.此外,多个技术路线的空间转录组学正在快速迭代发展,需要现有数据分析理论的发展和创新技术工具的开发.在本文概述了当前空间转录组数据的常用解析方法,针对不同角度与层面的信息挖掘需求,讨论了现有方法的设计思路与潜在的局限性,并对未来方法学设计的方向和策略进行了展望,以期激发对新的数据分析理论、模型和算法的讨论和开发.

关键词：空间转录组生物信息学人工智能机器学习数据挖掘

伴生与弥散:近年来电影在短视频平台的传播实践、营销生态与价值省思

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电影文学 2024年第2期 46-52页

作者：岳宗胜清华大学新闻与传播学院北京海淀100084 清华大学影视传播研究中心北京海淀100084

短视频平台的风靡,迎来了小屏影像消费的新时代,实现了电影传播、营销的扩张与突围。在此背景下,电影在短视频平台的传播也形成了以电影幕后纪录片(Making-of)为代表的PGC形式逐渐泛化为官方身份的短视频营销模式。电影的“伴生文本”,... 详细信息

短视频平台的风靡,迎来了小屏影像消费的新时代,实现了电影传播、营销的扩张与突围。在此背景下,电影在短视频平台的传播也形成了以电影幕后纪录片(Making-of)为代表的PGC形式逐渐泛化为官方身份的短视频营销模式。电影的“伴生文本”,在互文性的基础上阐释出新的意义,于短视频平台端持续拉升电影热度,打造出一个立体化的营销矩阵。电影在短视频平台端的视频弥散,虽建构了一种全新的“看电影”方式,但在艺术属性、版权经济和情感价值等方面形成了一些需要注意的问题。

关键词：电影短视频化短视频平台伴生文本电影营销价值省思