个性化设计开发针对特定肿瘤抗原的肿瘤疫苗,对于提升治疗精准度至关重要。肿瘤mRNA疫苗具有攻克这一难题的技术优势,它作为新兴且极具潜力的疫苗类型,近年来在抗肿瘤治疗领域引起了广泛关注。本文综述了肿瘤mRNA疫苗的设计与合成过程,包括抗原选择、RNA序列优化和环化、递送系统的构建等最新进展,并探讨了其面临的挑战和未来发展方向。

同源重组是减数分裂过程中至关重要的生物学事件,其起始步骤是程序性DNA双链断裂(double-strand break,DSB)的形成。然而,长期以来,如何在体外重构减数分裂DSB的形成过程一直是科学界悬而未决的难题。近期,科学家们取得了突破性进展。他们首次成功地在体外重构了减数分裂DSB的形成过程。研究结果揭示,弱二聚化是SPO11(sporulation protein11)-TOP6BL(TOP6B like)核心复合体的一个关键特征,体内SPO11的活性可能受到其内在弱二聚化能力的限制。这一发现表明,SPO11的二聚化过程在调控减数分裂DSB形成中发挥至关重要的作用。这一成果不仅填补了相关研究领域的空白,还为深入理解减数分裂DSB形成的分子机制提供了关键线索,也为未来相关领域的研究提供了重要的方向和启示。

骨肉瘤是一种高度恶性的原发性骨肿瘤,多发于儿童及青少年,传统疗法存在复发率高和耐药性强等问题。蛋白质水解靶向嵌合体技术通过靶向降解致病蛋白质,为骨肉瘤治疗提供了新策略。本文系统阐述蛋白质水解靶向嵌合体的作用机制、在骨肉瘤中的靶向应用(如溴结构域和超末端结构域)、面临的挑战(包括递送效率不足和脱靶毒性等问题),并结合最新研究提出骨靶向递送(如DNA纳米花作载体)和联合治疗(如靶向治疗或化疗)等优化方向,为临床转化提供理论支持。

隐匿性乙型肝炎病毒感染(occult hepatitis B virus infection,OBI)是潜在的HBV传染源,可通过输血等方式传播。同时,OBI还可使乙肝相关疾病慢性进展,并维持乙肝慢性感染的状态,在免疫机能下降或接受免疫抑制治疗情况下可能导致HBV感染再激活,引发急性肝炎或肝衰竭等严重肝病。因而,OBI是一个重要的公共卫生问题,严重影响该人群生命健康和我国HBV感染防控。OBI的核心特征是用灵敏的试剂检测血清乙肝表面抗原(hepatitis B surface antigen, HBsAg)阴性,但肝内存在复制全能性(replication competent)HBV基因组,以致循环血中的HBV DNA可呈间歇低值阳性(通常＜ 200 IU/mL),HBV存在再激活风险。随着慢性乙型肝炎功能性治愈的不断扩大,国内外各大指南对功能性治愈的定义也在不断完善,其中均提到血清乙肝表面抗原持续消失的功能性治愈者肝组织内仍可能有HBV共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, cccDNA)的存在,提示这部分功能性治愈者的病毒学指征类似于隐匿性感染状态。本文围绕OBI定义、分类、对公共卫生影响、发生机制和临床再激活预防等方面进行阐述,梳理OBI相关研究进展,更新对OBI的认知,以期提高临床和公共卫生从业者对新形势下OBI人群的关注。

随着全球肥胖人数的不断上升,肥胖对生殖生理的影响引起社会广泛关注。肥胖是一种代谢性疾病,通常伴随着脂肪聚积过多及炎症反应加剧等多种异常生理现象,严重影响人类与动物的生殖健康。由肥胖引起的生殖损伤涉及一系列复杂的生化反应和体内代谢通路,表现为对雄性精子质量和雌性受孕能力的损害。为了更好的理解肥胖与生殖生理之间的关系,本文就肥胖引起机体生殖损伤及其作用机制进行了归纳总结。肥胖状态下,诱发氧化应激、胰岛素抵抗及高胰岛素血症等病症,脂肪因子(瘦素、脂联素、抵抗素等)和炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β等)多种因素相互影响共同作用于生殖系统。氧化应激可激活MAPK与NF-κB通路,干扰胰岛素信号传导。慢性炎症导致脂肪细胞分泌紊乱,扰乱下丘脑-垂体-性腺调控轴。研究发现,雄性肥胖个体睾酮水平显著降低,精子质量受损;雌性肥胖个体生殖系统激素失衡,产生排卵障碍,出现多囊卵巢综合征患者。本综述讨论了肥胖引起机体代谢紊乱进而导致雄性和雌性的生殖生理功能受损及其发生机制,为未来肥胖相关的生殖生理障碍疾病的预防与治疗提供理论依据。

铁死亡(ferroptosis)是一种由铁依赖的脂质过氧化驱动的新型程序性细胞死亡方式,其多层面的调控机制(主要涉及铁代谢、脂质过氧化及抗氧化系统)在疾病治疗和微生物防控领域均发挥关键作用。尤其在疾病治疗领域,铁死亡因其在自身免疫性疾病、癌症及心血管等疾病中发挥关键作用,被视为极具潜力的治疗靶标。本综述系统梳理了铁死亡的核心调控因子(例如过氧化物酶4(GPX4)、长链酰基辅酶A合成酶4(ACSL4))及其相互作用网络,深入探讨了基于铁死亡信号通路的靶向干预策略在疾病治疗及微生物防控中的应用前景。此外,文章还总结了当前铁死亡在实际应用中面临的问题,并提出通过纳米递送、提高药物化学稳定性及水溶性等策略优化疗效,为探索更多利用铁死亡进行靶向治疗提供理论基础和实用性指南。

胃癌是全球发病率和死亡率均居前列的消化道恶性肿瘤,亟需开发更有效的靶向治疗策略。多聚(ADP-核糖)腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly (ADP-ribose) polymerase,PARP)抑制剂已在同源重组修复(HR)缺陷型肿瘤中取得显著疗效,但在胃癌中的应用受限。临床研究发现,幽门螺杆菌感染合并同源重组修复(HR)基因缺陷罹患胃癌的风险将大幅提高,因此,PARP抑制剂极大可能会使胃癌患者获益。基于此本研究通过利用激酶抑制剂库与PARP抑制剂进行联合用药筛选,发现细胞周期依赖性激酶8/19(cyclin dependent kinase 8/19,CDK8/19)抑制剂Senexin A与PARP抑制剂合成致死效果显著(P<0.05)。通过CCK8和克隆形成实验证实,联合用药较单药处理具有更强的抗增殖和克隆抑制能力(P<0.0001)。机制上,通过彗星电泳实验发现,联合用药组出现了比单药组更显著彗星拖尾(P<0.0001),说明该过程是通过抑制DNA修复相关通路促进DNA损伤从而实现对肿瘤更好的杀伤效果。另外,我们还发现单独使用CDK8/19抑制剂细胞内γH2AX及53BP1 foci的数目显著增加(P<0.0001),这说明CDK8/19影响了辐射后的胃癌细胞DNA损伤修复过程。通过转录物组测序分析发现,CDK8/19抑制剂靶向胃癌细胞中的DNA损伤修复、细胞周期调控以及RNA剪接等相关信号通路。免疫共沉淀实验证实,抑制CDK8/19激酶活性可以显著抑制PARP1的磷酸化水平。免疫组化结果发现,CDK8在胃癌组织中高表达,具有潜在的预后与治疗靶点价值。综上所述,本研究从机制上揭示了CDK8/19增强PARP抑制剂敏感性的作用路径,为胃癌的精准治疗和PARP抑制剂适应症扩展提供了理论依据和转化潜力。

岩藻多糖(fucoidan,FUC)是一种天然的海藻类药物。本文前期研究发现,岩藻多糖能显著抑制人骨肉瘤143B细胞活性并诱导其死亡,但是其作用机制不详。铁死亡(ferroptosis)是一种新型细胞死亡方式,目前已经成为治疗肿瘤的重要靶点。本研究旨在探究FUC诱导143B细胞铁死亡情况,并阐明其潜在的分子机制。采用不同浓度岩藻多糖(0、10、100、400 μg/mL)处理143B细胞48 h,每个浓度设4个复孔,每组实验至少重复3次。CCK-8和LDH检测结果显示,岩藻多糖(10、100、400 μg/mL)可显著降低143B细胞活力并诱导其死亡;钙黄绿素-乙酰氧基甲酯(calcein-AM)染色、FeRhoNox-1染色和C11 BODIPY 581/591染色结果表明,岩藻多糖显著增加143B细胞内不稳定铁池(LIP)、Fe²⁺和脂质活性氧(Lip ROS)水平;谷胱甘肽(GSH)检测结果显示,岩藻多糖明显降低细胞内谷胱甘肽含量;RT-qPCR结果显示,岩藻多糖显著降低铁死亡相关因子溶质载体家族7成员11(SLC7A11)和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的mRNA水平,增加前列腺素内过氧化物合成酶2(PTGS2)和酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)的mRNA水平;Western印迹分析发现,岩藻多糖显著降低SLC7A11和GPX4蛋白质水平,增加ACSL4蛋白质水平,并减少p-PI3K/PI3K比值、p-AktSer473/Akt和p-AktThr308/Akt比值;免疫荧光染色结果发现,岩藻多糖显著抑制p-AktSer473的核转位。铁死亡抑制剂 ferrostatin-1(Fer-1)和铁螯合剂 deferoxamine(DFO)可明显抑制岩藻多糖诱导的143B细胞死亡;此外,PI3K/Akt通路的激活剂740Y-P显著抑制 岩藻多糖诱导的143B细胞铁超载和脂质过氧化,并恢复SLC7A11和GPX4 蛋白质水平。以上结果表明,岩藻多糖可通过抑制PI3K/Akt信号通路诱导143B细胞铁死亡,这可能是预防和治疗骨肉瘤疾病的潜在靶点。

乳腺癌(breast cancer,BRCA)的高转移与复发率使其成为全球癌症相关死亡的主要原因之一,探索其分子机制就显得尤为重要。课题组前期研究已证明,miR-326调控EPHB3抑制BRCA细胞的进展。本研究进一步探讨LncRNA通过竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)机制与EPHB3竞争性结合miR-326影响BRCA进展的分子机制。通过生物信息学分析筛选出与miR-326具有潜在结合位点的LncRNA SNHG12,结果显示,SNHG12在BRCA组织中显著高表达,且与miR-326之间存在表达水平的负相关趋势,与EPHB3之间存在正相关趋势,提示其可能参与ceRNA调控网络。核质分离实验表明,SNHG12主要定位于胞质,双荧光素酶报告实验验证了其可直接结合miR-326。功能实验表明,敲低SNHG12可显著抑制BRCA细胞的增殖、侵袭与迁移;而抑制miR-326则会逆转此效应。此外,生物素标记的miRNA下拉检测结果显示,SNHG12和EPHB3在miR-326的下拉产物中显著富集,提示二者可与miR-326直接结合。Western印迹和挽救实验表明,SNHG12通过吸附miR-326解除其对EPHB3的抑制作用,进而上调EPHB3表达,促进BRCA细胞的增殖、侵袭与迁移能力。综上,本研究首次阐明LncRNA SNHG12通过ceRNA机制调控miR-326/EPHB3轴在BRCA中发挥促癌作用。提示SNHG12/miR-326/EPHB3通路可能成为BRCA分子诊断与靶向治疗的潜在新靶点。

2型糖尿病相关认知功能障碍(diabetes-related cognitive impairment, DCI)是糖尿病的重要并发症,而运动在缓解DCI中起重要作用,但其作用机制尚不清晰。本研究旨在探讨外泌体miR-126a-5p在运动改善DCI中的作用及其机制。将24只16周龄雄性db/db小鼠按照随机数字表法分为糖尿病组(n = 12; DM)和运动干预组(n = 12; DE)。对照组为同周龄雄性m/m小鼠(n = 12; CON)。DE组进行为期8周中等强度跑台训练(10 m/min, 每周5 d)。MWM实验发现,与CON组相比,DM组小鼠逃避潜伏期延长(P<0.01),游泳速度和目标象限时间下降(P<0.001),海马组织及其外泌体miR-126a-5p表达水平下降(P<0.001)。运动干预后,DE组小鼠逃避潜伏期减少(P<0.05),游泳速度和目标象限时间均显著提高(P<0.05),同时海马组织及其外泌体miR-126a-5p表达升高(P<0.001)。形态学染色发现DM组小鼠较于CON组,在CA1、CA3区海马神经元的数量和NeuN荧光强度表达下降以及胶质细胞的表达上升(P<0.05),而DE组小鼠则提高神经元的数量和NeuN荧光强度(P<0.05)。Western印迹结果显示,与CON组相比,DM组海马组织中β淀粉样蛋白(amyloid β, Aβ)、靶蛋白高迁移率族蛋白B1(protein high-mobility group box 1, Hmgb1)、蛋白核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)、肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-alpha, TNF-α)和白细胞介素-1β(interleukin-1 beta, IL-1β)的表达均显著上调(P<0.05),运动干预后DM组表达水平均下降(P<0.05)。在体外细胞实验中,过表达miR-126a-5p的外泌体可显著降低HG诱导的HT22细胞表达淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)、NF-κB、Hmgb1和上清液TNF-α、IL-1β的含量 (P<0.05)。相反,抑制外泌体中miR-126a-5p表达则增加APP、Hmgb1、NF-κB、TNF-α、IL-1β水平(P<0.05)。综上所述,8周跑台改善db/db小鼠的认知功能,其机制可能与EXs-miR-126/HMGB1/NF-κB通路减轻海马组织炎症反应有关。

病理性心肌肥大是心力衰竭的早期重要心脏结构重塑特征,其进展可驱动心力衰竭的发生与发展。其主要结构特征是心肌细胞异常增大。目前针对心肌细胞肥大的有效干预靶点仍有待确定。先前的研究表明,细胞的形状和大小可由肌动蛋白相关蛋白2/3 (Arp2/3)复合物调控,该复合物是一种参与肌动蛋白质成核和组装的肌动蛋白结合蛋白质。然而,Arp2/3复合物在心肌细胞肥大中的作用尚不清楚。在本研究中,发现了Arp2/3复合物在心肌细胞肥大病理进程中的新调控作用。研究表明,在血管紧张素Ⅱ (AngⅡ)诱导的原代大鼠心肌细胞和H9c2细胞肥大中,Arp2/3复合物的所有亚基mRNA水平均显著上调(P<0.05)。进一步研究表明,siARPC2可以抑制Ang Ⅱ诱导的原代大鼠心肌细胞和H9c2细胞中胎儿基因的重激活和心肌细胞面积的扩大(P<0.05)。此外,Arp2/3复合物的上游激活因子SH3结构域与Nck相互作用蛋白质(SPIN90)、Ras相关C3肉毒杆菌毒素底物1(Rac1)和WASP家族Verprolin同源蛋白2(WAVE-2),在AngⅡ诱导的原代大鼠心肌细胞和H9c2心肌细胞肥大中上调(P<0.05),这表明Arp2/3复合物被过度激活。CK666是一种特异性的Arp2/3复合物抑制剂,进一步研究证明,CK666可以阻止Ang II在原代大鼠心肌细胞和H9c2细胞中诱导的胎儿基因的重激活和心肌新生大鼠原代心肌细胞细胞面积的扩大(P<0.05)。本研究揭示了Arp2/3复合物在Ang Ⅱ诱导的心肌细胞肥大中发挥至关重要的作用,有利于进一步研究 Arp2/3 复合物调控病理性心肌肥大的分子机制。

猴痘是一种病毒性人畜共患病,目前针对猴痘病毒的安全有效的疫苗较为缺乏,研究且筛选猴痘疫苗候选材料有重要现实意义。随着分子生物学和植物基因工程技术的迅猛进展,植物生物反应器因其绿色安全、经济有效、规模化应用潜力大等优良性能在疫苗蛋白质生产方面前景广阔且富有潜力。本研究以猴痘蛋白B6R为研究对象,通过扩增、酶切和柔性Linker串联铁蛋白等手段,成功构建pFolia40108-B6R-Fer猴痘病毒重组蛋白质表达质粒,并且构建出完整的本氏烟草植物瞬时表达体系及猴痘重组蛋白纯化体系。最佳表达天数为12~14 d,纯化后的浓度约为1 mg/mL。纯化所得的重组蛋白B6R-Fer可自发组装成纳米病毒样颗粒(Virus-like particles,VLPs),其形状呈现球形,平均粒径大小为24 nm,得率约为7.2 mg/kg鲜重。本研究所得的猴痘病毒重组蛋白B6R-Fer在植物源性猴痘疫苗材料的制备和筛选方面具有良好的应用潜力。

CDH23基因是Usher综合征中USH1D亚型的致病突变基因,本研究构建2种不同启动子的野生型Cdh23全长质粒(~16 kb),利用氟化聚乙烯亚胺(fluorinated-polyethyleneimine, FPEI)作为递送载体对小鼠听觉细胞系(house ear institute-organ of corti 1, HEI-OC1)进行转染,通过评价体外转染效果,获得最佳表达质粒。首先,利用傅里叶变换红外吸收光谱对FPEI的合成结果进行分析,证明FPEI的成功合成。之后,通过琼脂糖凝胶阻滞实验、Zeta电位实验、动态光散射实验分别对FPEI的质粒包裹能力、形成复合物的表面电位和水合直径进行表征,证明FPEI具有良好的质粒包裹能力,在高质量比时FPEI质粒复合物均带正电,粒径分布在100~300 nm之间。通过Cell Counting Kit-8 (CCK-8)和流式细胞术验证了FPEI在HEI-OC1细胞中的低细胞毒性和高转染效率。同时将FPEI与Lipofectamine 3000及不同质量的PEI(25K、40K)转染试剂进行比较,发现FPEI的转染效率显著优于上述试剂。实时定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)及Western 印迹结果表明,CAG启动子效果优于CMV启动子,可作为最佳表达质粒进行后续体内研究。此外,细胞免疫荧光染色证实过表达的CDH23主要分布于细胞质中。以上结果证明,FPEI可作为以Cdh23为代表的大基因体外过表达的高效递送载体,这为后续USH1D综合征体内基因治疗提供了重要的实验依据。

科教融合是推动社会进步和科技发展的重要策略,是实现创新人才培养的现代化高等教育形式。开展医学本科生科研训练是培养高校医学本科生创新能力和综合素质的重要途径之一。本团队将分子生物学实验教学与开展医学本科生科研训练有机融合,以课程思政作为价值引领,提出了“教科思三位一体”的教学模式,旨在全方位培养学生科研综合能力。本次教学活动以基因多态性实验为例,全年级选拔出具有科研潜力的学生,分成4个项目组,分别由4名老师指导,从科研选题、项目书撰写、实验设计、科研伦理申请及项目总结等全过程进行科研训练。在整个教学过程中,本团队一直秉承着以学生为中心的教育理念,激发学生的内在动机,学生是项目的设计者和执行者,教师只是学习的引导者和促进者。经过本次训练,学生不但熟悉了科学研究项目书的撰写和实施的全过程,而且在文献阅读、实验设计、实验技能及解决问题的能力等方面都得到了一定程度的提升,尤为重要的是,本次教学活动也培养了学生的科研伦理意识和学术道德规范。

为研究人工智能赋能分子生物学的教学效果,本文选取河北北方学院动物科技学院动物医学专业2022级和2023级学生为研究对象,两个年级学生在专业基础、入学成绩等方面无显著差异,均由同一主讲教师授课以保证研究结果的可靠性。2022级学生采用传统教学模式,2023级学生实施人工智能赋能教学模式,包含课前探学、课中助学、课后辅学和教学反思改进四个阶段。课前,教学团队将课程各知识点的教学视频及人工智能系统梳理的相关预习资料推送给学生完成自主学习,人工智能系统统计学生学习的疑难点。课中,教师依据智能学伴AI系统反馈的数据,对学生理解困难的内容采用案例教学、小组讨论、AI动画演示和虚拟实验等多种教学手段深入讲解,促进学生对知识的理解。课后,AI系统为学生生成个性化学习方案,推送不同层次的学习资源以开拓学生视野。同时,AI系统为教师提供学生学习数据分析报告,教师据此总结调整优化教学方案。研究发现,2023级人工智能赋能教学班学生在学习兴趣、知识点理解掌握、科研思维培养等多个维度的满意度显著高于2022级传统教学班。在学生参加综合活动方面,2023级学生参加学科竞赛和创新创业活动的比例明显提高。在学习成绩方面,2023级学生的期中成绩、实验成绩和期末成绩均高于2022级学生,优秀率显著提高,不及格率显著下降。结果表明,人工智能技术应用于分子生物学教学激发了学生学习兴趣,有助于学生更好地理解和掌握知识,显著提高了学生的学习成绩,对提升教学质量具有积极的推动作用。