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关键词： 巨噬细胞迁移抑制因子   人胚胎干细胞   自分泌   存活   分化   CXCR4   KLF4   FOXA2  

摘要： 背景:巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)是一种具有多效性作用的细胞因子,可以在不同类型干细胞中自分泌并且能调控细胞的增殖、分化和迁移。课题组前期研究证实人胚胎干细胞自分泌MIF,且在培养液中浓度基本固定。然而,MIF是否参与了人胚胎干细胞的存活、增殖和分化尚不清楚。目的:探究MIF对人胚胎干细胞存活、增殖和分化的作用。方法:(1)培养人胚胎干细胞H9,CCK-8法检测并绘制细胞生长曲线,采用酶联免疫吸附法定量检测培养基中MIF水平。(2)为了明确外源性MIF对人胚胎干细胞存活、增殖的影响,分为:对照组,细胞在干细胞培养基中正常培养;外源性MIF组,在干细胞培养基中分别添加30,100,300 ng/m L的MIF;MIF抑制剂ISO-1组,在干细胞培养基中分别添加2,7,21μmol/L的ISO-1;MIF+ISO-1组,在不同浓度ISO-1组中分别添加100 ng/m L MIF,采用CCK-8法检测上述各组细胞活力。(3)为进一步阐明MIF基因对人胚胎干细胞存活、增殖的影响,采用CRISPRCas9技术构建MIF敲除的H9细胞系,观察建系情况。(4)为了明确高浓度MIF对人胚胎干细胞初步分化是否有影响,在培养基中分别添加100 ng/m L MIF和100 ng/m L CXCR4中和抗体,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-q PCR)、免疫细胞荧光、蛋白质印迹法(Western blot)检测干细胞自我更新因子(KLF4、c-MYC、NANOG、OCT4、SOX2)及分化转录因子(FOXA2、OTX2)的表达水平。结果与结论:(1)人胚胎干细胞H9的对数生长期为3-6 d,正常生长的情况下自分泌MIF水平约为20 ng/m L,与细胞量无关;(2)与对照组相比,添加不同质量浓度MIF对人胚胎干细胞的增殖无影响(P>0.05);ISO-1明显抑制人胚胎干细胞的增殖,ISO-1浓度越大,抑制越明显(P<0.05);ISO-1中添加MIF可以减少ISO-1的抑制作用(P<0.05);(3)RT-q PCR检测MIF基因敲除约50%后,人胚胎干细胞生长活力显著降低并且无法建系成功;(4)在培养基中添加100 ng/m L外源性MIF,自我更新转录因子KLF4的m RNA、蛋白及荧光表达水平均下降;分化因子FOXA2的m RNA、蛋白及荧光表达水平均上升;(5)在培养基中添加100 ng/m L CXCR4中和抗体,KLF4的m RNA及蛋白表达水平均上升;FOXA2的m RNA及蛋白表达水平均下降,与MIF组表达趋势相反。综上所述,人胚胎干细胞自分泌的MIF是其存活所必需的;培养基中额外添加MIF并不能促进人胚胎干细胞增殖,但可以使自我更新因子KLF4表达下降,转录因子FOXA2表达上升,为下一步探明MIF对人胚胎干细胞分化的影响及机制提供了线索,MIF-CXCR4轴在其中起到一定的调控作用。

关键词： 小口径人工血管   内皮化   干细胞   内皮祖细胞   间充质干细胞   诱导多能干细胞   胚胎干细胞   综述  

摘要： 背景:小口径人工血管移植后由于血栓形成和内膜增生等原因造成管腔狭窄甚至闭塞,运用干细胞作为种子细胞实现人工血管的内皮化有助于改善血管移植后的远期通畅率。目的:总结干细胞在小口径人工血管内皮化中应用的研究进展。方法:由第一作者检索Pub Med和万方数据库2013-2023年发表的相关文献,英文检索词为“vascular graft,tissue-engineered blood vessel/vascular tissue engineering,endothelialization,stem cells,endothelial progenitor cells,mesenchymal stem cells,induced pluripotent stem cells,embryonicstemcells”,中文检索词为“人工血管,组织工程血管/血管组织工程,内皮化,干细胞,内皮祖细胞,间充质干细胞,诱导多能干细胞,胚胎干细胞”,检索近10年国内外关于干细胞应用于小口径人工血管内皮化的相关文献,初检文献552篇,根据纳排标准最终选取81篇文献进行综述。结果与结论:(1)远期通畅率不理想限制了小口径人工血管的临床应用,造成远期通畅率低下的主要原因是血栓形成和内膜增生。天然血管内皮层具有良好的抗血栓及内膜增生性能,内皮化可以模拟天然血管的特性,是提升远期通畅率的有效手段。(2)小口径人工血管植入体内后会经历体内内皮化过程,但难以形成完整的内皮层。干细胞具有分化为内皮细胞的潜能,体内招募干细胞或将其作为种子细胞种植在人工血管内表面是实现内皮化的研究策略。(3)将内皮祖细胞、间充质干细胞、诱导多能干细胞及胚胎干细胞等作为种子细胞种植均能够一定程度改善小口径人工血管的远期通畅率,且它们各具优势。内皮祖细胞便于获取且可直接用于种植;间充质干细胞来源广泛且具有旁分泌和调节免疫的功能;诱导多能干细胞来源丰富且可消除免疫原性;胚胎干细胞增殖能力强且能多向分化。(4)将干细胞用于人工血管的研究目前仍未转化至临床,未来需要进一步研究并促进临床转化。

关键词： 多能干细胞   胚胎干细胞   诱导多能干细胞   扩展多能干细胞   家畜多能干细胞   患者特异性多能干细胞  

摘要： 背景:多能干细胞的自我更新和多向分化的特征有可能彻底改变人们对生物学、医学、发育和疾病的理解。干细胞在胚胎发育的早期发挥着重要作用,研究干细胞可以深入理解生物体发育和组织器官形成的基本原理,探索各种疾病的潜在机制,研究受损组织和器官的修复和再生,以及推动药物发现和个性化治疗。目的:回顾多能干细胞的研究历程,并对多能干细胞的基本类别进行归纳总结,同时阐述常见哺乳动物中各类多能干细胞的建系情况。方法:应用计算机检索PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库,检索词为“多能干细胞,胚胎干细胞,诱导多能干细胞,扩展多能干细胞,家畜多能干细胞,Pluripotent stem cells,Embryonic stem cells,Induced pluripotent stem cells,Expanded potential stem cells,Livestock pluripotent stem cells等”,根据纳入标准和排除标准系统地筛选与哺乳动物多能干细胞相关的文献99篇进行综述分析。结果与结论:(1)小鼠胚胎干细胞经典理论认为,干细胞的多能态分为“初始”(na?ve)态和“始发”(primed)态两种,na?ve态对应于早期胚胎未植入子宫壁前的囊胚内细胞团;primed态对应于植入后的上胚层,二者在表观遗传特征、转录活性、外部信号依赖性和代谢表型等方面存在显著的特征差异;后来研究发现在初始态和始发态之间,还存在一个过渡状态——“形成态”(formative态);事实上,胚胎干细胞的多能性属于连续阶段的发展进程,而不是某种独立的细胞状态。(2)除了从囊胚内细胞团获得多能干细胞之外,还有多种多能干细胞获得方式和建系方法:如利用来源于小鼠胎儿原始生殖细胞所建立的胚胎生殖干细胞;利用Oct3/4,Sox2,c-Myc和Klf4因子诱导成年小鼠和人的成纤维细胞去分化所建立的诱导多能干细胞;体细胞核移植,孤雌激活,以及从新生或成体睾丸组织或卵巢组织中分离并进行类胚胎干细胞培养所建立的胚胎干细胞样细胞系;来源于多种成体组织的极小胚胎样干细胞和来源于前囊胚期的扩展多能干细胞,这些多能干细胞的共同特征为不断自我更新,表达核心多能因子,并具备原始三胚层分化能力。(3)目前,多能干细胞正在被用于疾病建模,以便研究不同疾病的机制并开发新的药物。同时,科学家正在尝试用多能干细胞培养各种组织和器官,为再生医学和移植提供新的可能性。然而,多能干细胞的临床应用面临着安全性挑战,包括细胞畸变和免疫排斥问题。不断改进多能干细胞的产生方法,将使其更安全、高效地适用于临床。(4)借鉴小鼠和人多能干细胞的获得方式和建系方法,研究者们已经在家畜中建立了各类多能干细胞,包括胚胎干细胞、诱导性多能干细胞、生殖细胞谱系的多能干细胞和扩展多能干细胞,这将为动物繁殖育种、基因工程、疾病模型、新药筛选和野生濒危动物保护提供新的途径。

关键词： 转基因   重组酶聚合酶扩增   CRISPR/Cas12a   现场检测  

摘要： 随着国家越来越多转基因作物品种的放开，转基因安全管理也变得更加重要。转基因检测是开展转基因安全管理工作的主要手段，然而目前十分缺乏便捷、灵敏的可用于现场转基因快速检测的可视化技术。本研究在已有的重组酶聚合酶扩增（recombinase polymerase amplification, RPA）技术的基础上开发了一种多重RPA技术，该技术可以同时检测CaMV35S启动子、NptII卡那抗性基因和Hyg潮霉素抗性基因3种转基因元件，提高了转基因的检出率。同时，将该多重RPA技术与CRISPR/Cas12a报告系统偶联，可以在紫外线下（254 nm；便携式紫外手电筒即可满足条件）就可肉眼观察到明显的蓝色荧光，实现了多重RPA的可视化检测。相较于传统的试纸条检测方法，这种多重RPA-CRISPR/Cas12a检测系统具有特异性好、灵敏度高、适用范围广和成本低等特点，相较于其他聚合酶链反应（polymerase chain reaction, PCR）技术具有仪器需求低、可视化等优势，因此是一种潜在可行的转基因现场检测方法。

关键词： 短链DNA   重复序列   纳米孔测序   重叠延伸   高精度  

摘要： 短链DNA的纳米孔测序存在孔道利用率低、数据质量差等问题。因此,亟需建立一种用纳米孔测序技术准确测定短链DNA序列的方法。本研究以1 nmol/L完全互补的序列为引物,以短链DNA为模板,在72℃退火温度下进行PCR,实现了短链DNA的重叠延伸,最终生成长串联重复序列,其产物长度为原始长度的5~20倍。生成的长链DNA可直接测序,仅需对齐单个或少数几个Reads进行简单分析即可获得精确的序列信息。本研究所开发的重叠延伸法将纳米孔One read精确度提高至99.28%,这对提高纳米孔测序的精度具有重要作用。

关键词： 课程思政   分子生物学与基因工程   教学设计   家国情怀   科学精神  

摘要： 专业课程是思政教育的重要载体。分子生物学与基因工程是生物工程专业的一门重要核心专业课程,课程思政元素丰富。该文筛选出五个课程相关的典型案例,从家国情怀、科学精神、国际视野、人文素养和生态文明等思政点切入,将“知识传授、能力培养与价值引领”融为一体,引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观,拓展课程育人功能,提升教学育人质量。该课程思政模式受到学生的高度评价,课程教学质量、教学效果和用人单位反馈良好。

关键词： 益生菌   炎症性肠病   合成生物学   基因工程  

摘要： 炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease,IBD)是一种慢性且易反复发作的肠道炎症性疾病。当前对其治疗方法存在临床缓解率低、复发率高和副作用明显等问题,因此,开发新型的高效治疗策略成为了该领域的全球性目标。工程益生菌疗法作为IBD领域的前沿疗法之一,为突破IBD治疗瓶颈带来了新的可能。文章对设计与构建基因工程益生菌过程中涉及的基础问题进行了概述,并总结了工程益生菌在IBD诊断和临床治疗中的应用,以期为IBD临床诊疗提供新的视角和思路。

关键词： 基因工程   真实情境   原创试题   核心素养  

摘要： 基于转基因工程藻构建的原文文献,从考查载体选择、试题情境优化、指向核心素养的设问、试题评价等方面,探索高中生物学基于真实科研情境的原创试题命制.

关键词： 习近平新时代中国特色社会主义思想   立德树人   青少年法治教育   培育和践行社会主义核心价值观   《实施意见》   深入实施   基因工程   助力  

摘要： 突出立德树人《实施意见》要求,坚持用习近平新时代中国特色社会主义思想凝心铸魂;深入实施传承红色基因工程;着力引导青少年培育和践行社会主义核心价值观;加强青少年法治教育和关爱培养。

关键词： 番茄黄化曲叶病毒病   ty-5基因   DNA-BSA重测序   SSR标记  

摘要： 利用DNA-BSA重测序和SSR标记技术对番茄黄化曲叶病毒抗病基因ty-5开展定位研究。DNA-BSA重测序获得7个与番茄ty-5基因相关的侯选区域,分别位于1,4,9号染色体上,总长度为21.68Mb。利用SSR标记获得C_2at4g34700和SSR383标记,与番茄抗黄化曲叶病毒病基因ty-5紧密连锁,并且没有发现重组单株。最后,对DNA-BSA重测序和SSR标记结果联合分析,标记C_2at4g34700和SSR383位于重测序关联分析的1号和9号染色体的抗病关联区域附近。由此初步认定,这2个标记可以作为番茄抗黄化曲叶病毒病ty-5基因的分子标记。