Cell子刊:陈跃军魏武团队建立跨分化阶段高通量谱系示踪新技术

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ips细胞的研究大事记

ips细胞的研究大事记

ips细胞研究大事记来源:新华网干细胞是人体内可以转化为各种器官和组织的细胞,过去只能从胚胎中获得。

2007年11月,美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法,得到的干细胞称为诱导多功能干细胞,又名iPS细胞。

这一发现分别被《自然》和《科学》杂志评为2007年第一和第二大科学进展。

iPS细胞具有和胚胎干细胞类似的功能,却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍,成为干细胞研究的热点领域之一,近两年来有关进展不断。

2008年4月,美国加利福尼亚大学科学家报告称,他们将实验鼠皮肤细胞改造成iPS细胞,然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞。

2009年2月,日本东京大学科学家宣布,成功利用人类皮肤细胞制成的iPS细胞培育出血小板,而且从技术上说用iPS细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的;紧接着,日本庆应大学科学家又宣布,成功用实验鼠的iPS细胞培育出鼠角膜上皮细胞。

2009年3月伊始,iPS细胞研究便相继迎来两项重大突破。

英国和加拿大科学家发现了不借助病毒、安全将普通皮肤细胞转化为iPS细胞的方法;美国科学家则在《细胞》杂志上宣布,他们可以将iPS细胞中因转化需要而植入的有害基因移除,且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。

2009年7月,iPS细胞研究在临床应用道路上又迈出非常重要的一步。

据英国《自然》杂志网站23日报道,中国科学家周琪和高绍荣等人利用iPS细胞克隆出活体实验鼠,首次证明iPS细胞与胚胎干细胞一样具有全能性。

该成果让人们看到了iPS细胞具有实用性。

人们完全可以期待,在一系列危险和潜在危险被一一规避后,尚处在实验室阶段的iPS细胞研究,将能很快应用于人类疾病的临床治疗。

各国争相领跑iPS细胞研究来源:新华网由于触及伦理道德等问题,曾被普遍看好的胚胎干细胞研究一直处于进退两难的境地。

2007年,iPS细胞(诱导多功能干细胞)的诞生令科学家们将注意力投向这一争议性小的干细胞研究领域,一些国家的政府更是以极大的热情,或加大投入,或制订鼓励政策,推动这一新兴的干细胞研究。

药代动力学新技术提高药物临床研究成功率——访中国工程院院士、中国药科大学原副校长王广基教授

药代动力学新技术提高药物临床研究成功率——访中国工程院院士、中国药科大学原副校长王广基教授

中国医药导报2020年9月第17卷第27期CHINA MEDICAL HERALD Vol.17No.27September 2020·封面报道·药代动力学新技术提高药物临床研究成功率———访中国工程院院士、中国药科大学原副校长王广基教授文图/《中国医药导报》主笔潘锋由中国医师协会、中国医师协会血液科医师分会联合主办,国家血液系统疾病临床医学研究中心苏州大学附属第一医院、国家血液系统疾病临床医学研究中心北京大学人民医院、北京大学血液病研究所承办的“2020中国血液病大会暨第十四届中国医师协会血液科医师年会”,8月14—15日在苏州举行。

本届大会在传承往届年会特色的基础上增加了创新环节,邀请我国多位院士、著名学者围绕科研方法、转化医学、血液学进展等热点话题进行了专题讲座,与会学者通过线上+线下方式共同探讨了血液病学未来发展趋势和方向。

大会主席、中国医师协会血液科医师分会会长、北京大学血液病研究所所长黄晓军教授说,年会特色鲜明,为开阔医生的职业生涯和临床视野提供了一个高水平的学术交流平台。

大会主席、中华医学会血液学分会主任委员、国家血液系统疾病临床医学研究中心常务副主任吴德沛教授介绍说,年会每年举行的辩论赛,辩论内容紧密结合临床,辩出了水平和辩出了特色。

中国工程院院士、中国药科大学原副校长、中国药科大学学术委员会主席王广基教授在题为“精准医学背景下药代动力学新技术在新药及临床研究中的探索”的主题报告中介绍说,由中国科学家首次提出的细胞PK/PD 理论和技术方法,有力地推动了药代动力学研究从血浆到细胞的突破。

循证医学需向精准医学转换王广基院士首先介绍说,基于循证医学建立的临床用药规则对药物使用有着的统一标准,所有患者用药“一刀切”,但却临床疗效各异且常常伴有不良反应,同一个用药方案部分患者有效,部分患者无效,部分甚至产生毒副作用。

对2015年Nature 发表的文章统计发现,常见临床药物对同一患者群体治疗的有效率仅为4%~65%,造成这一现状的原因复杂,既有基因多态性和遗传等基因方面的因素,也有饮食、吸烟、伴随药物等环境因素,因此,循证医学向精准医学转换是提高药物临床疗效的重要方向。

诺禾致源资料

诺禾致源资料
[7] Qu Y, Zhao H, Han N, et al. Ground tit genome reveals avian adaptation to living at high altitudes in the Tibetan plateau[J]. Nature communications, 2013, 4.
CONTENTS
目录
建库测序
06 建库测序服务
基因组测序
08 动植物基因组测序 10 基因组特征评估 11 基因组de novo测序 14 泛基因组测序(pan-genome) 17 动植物重测序 18 变异检测(基于全基因组重测序) 20 变异检测(基于简化基因组测序) 22 单个性状定位 25 遗传图谱(基于全基因组重测序) 27 遗传图谱(基于RAD-seq简化基因组技术) 29 遗传图谱(基于GBS简化基因组技术) 31 群体进化(基于全基因组重测序) 33 群体进化(基于简化基因组测序)
测序策略
每台仪器数据产出
最低测序量
Q30
项目周期

PE300
13Gb data / 1 Run 13Gb data (1 Run)
微生物
55 16S/18S/ITS等扩增子测序 58 宏基因组测序 61 细菌基因组测序 64 真菌基因组测序 67 小基因组测序
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诺禾致源 北京诺禾致源生物信息科技有限公司于2011年3月15日在北京中关村生命科学 园注册成立,以基因组学研究与应用开发为发展方向,致力于成为全球领先的基因组学研究解决方案提供者。专 注于开拓生物学、计算机科学和信息技术在动植物研究以及人类健康领域的应用。
[4] Li M, Tian S, Jin L, et al. Genomic analyses identify distinct patterns of selection in domesticated pigs and Tibetan wild boars[J]. Nature genetics, 2013, 45(12): 1431-1438.

18F-FAPI-42的自动化合成及小动物PET

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收 稿 日 期 $%$!F%OF$!修 回 日 期 $%$!F%"F9" 基 金 项 目 广 东 省 科 技 计 划 项 目$%9#7%$%$9$9NO东 莞 市 社 会 发 展 科 技 项 目$%$!9&%%K!OKN$南 方 医 院 院 长 基 金$%$%J%%$
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2024年全国中学生生物学联赛四川省赛区初赛试题及答案解析

2024年全国中学生生物学联赛四川省赛区初赛试题及答案解析
D.雾霾天气下,选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
10.在有丝分裂中期,若出现单附着染色体(染色体的着丝粒只与一侧的纺锤丝相连,如下 图所示)细胞将延缓后期的起始,直至该染色体与另一极的纺锤丝相连,并正确排列在赤道 板上。此过程受位于前期和错误排列的中期染色体上的MAD?蛋白的监控,正确排列的中 期染色体上没有MAD?蛋白。用玻璃微针勾住单附着染色体,模拟施加来自对极的正常拉 力时,细胞会进入分裂后期。下列说法正确的是( )
掉TdR,重新更换培养液,第二次加入 TdR培养一段时间,可使所有细胞都处于G?/S交界
处,完成同步化。已知其细胞周期的G?期、S期、G2期、M期分别为8h,6h,5h、1h。下
列说法错误的是( )
A.开始培养时,处于G?期的细胞约占1/4
B.第1次加入TdR 处理14h,可使所有细胞都处于G?/S交界处或S期
C.有些植物的叶片生有茸毛,会增强植物的蒸腾作用,有利于植物对无机盐的运输
D.在流动空气中,为了减少蒸腾作用,有些植物可能会调节叶片的方向与日光平行
6.高等生物的细胞周期依次为DNA合成前期(G?期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后
期(G?期)、分裂期(M期)。利用人工诱导可以使处于不同分裂时期的细胞处于细胞周期
强度,然后将长势一致的棉花植株随机均分为 A、B、C、D四组,通过不同遮光处理一周 后,测得结果如下表所示。下列分析正确的是( )
处理
光照强度(μmol/m2-s) 叶绿素含量(SPAD) 净光合作用(mg.g-1)
无遮光处理(A组)
1292.7
40. 9
25. 4
红色透光膜(B组)
410.3
40. 0
MAPKKK

26448121_慢性肾病血管钙化的发病机制研究进展

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中国内镜杂志,
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5):
20-26.
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RAW264.7细胞在体外分化成破骨细胞的研究

RAW264.7细胞在体外分化成破骨细胞的研究戴闽;程明;张斌;程细高【摘要】目的:观察小鼠单核巨噬细胞RAW264.7的一般生物学特征及在重组细胞核因子kB受体活化因子配基(RANKL)诱导下形成成熟的有骨吸收能力的破骨细胞的可行性.方法:培养RAW264.7后,RANKL诱导RAW264.7,用抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色法观察阳性多核细胞,电镜下扫描检测电镜骨吸收陷窝.结果:RANKL 诱导RAW264.7第3天开始出现少数多核巨细胞,随时间的延长细胞数目逐渐增多,第7天多核巨细胞数达峰值,多核巨细胞TRAP染色阳性,电镜下可见骨片上的吸收陷窝呈圆形或椭圆形,边界轮廓清晰,陷窝底部纤维腐蚀吸收的纹路清晰可见,提示多核巨细胞具有骨吸收功能.结论:RAW264.7是一种较好的破骨前体细胞模型.RANKL诱导RAW264.7形成破骨细胞方法简便易行、可重复性好.【期刊名称】《天津医药》【年(卷),期】2010(038)007【总页数】3页(P596-598)【关键词】单核巨噬细胞系统;细胞分化;破骨细胞;核因子κB受体活化因子;酸性磷酸酶;巨细胞;小鼠【作者】戴闽;程明;张斌;程细高【作者单位】330006,南昌大学第一附属医院骨二科;330006,南昌大学第一附属医院骨二科;330006,南昌大学第一附属医院骨二科;330006,南昌大学第一附属医院骨二科【正文语种】中文在骨发育和重建过程中,破骨细胞是唯一能导致骨的有机和无机部分都吸收的细胞。

破骨细胞介导的骨吸收与成骨细胞介导的骨形成之间的平衡是维持正常骨的生理学基础。

破骨细胞数量和活性的改变可导致多种代谢性骨病发生,一直是研究的热点和重点。

但破骨细胞的分离和纯化技术一直困扰着人们。

一种永生化的、能方便使用的破骨细胞前体细胞系对骨科相关疾病的研究意义重大。

本实验旨在研究RAW264.7细胞在重组细胞核因子κB受体活化因子配基(ligand of receptor activator of NF κB,RANKL)的诱导下生成有骨吸收能力的破骨细胞的可行性。

bta-miR-6517在黄牛脂肪细胞分化中的作用初步研究

bta-miR-6517在黄牛脂肪细胞分化中的作用初步探究引言近年来,肥胖和代谢性疾病的发病率呈不息上升的趋势,引起了全球范围内的广泛关注。

黄牛是重要的经济家畜,脂肪细胞分化是黄牛脂肪组织发育和肥胖疾病形成的关键过程之一。

miRNA (microRNA) 在细胞功能调控中发挥重要的作用,然而对于bta-miR-6517在黄牛脂肪细胞分化中的功能尚不完全了解。

本探究旨在探究bta-miR-6517在黄牛脂肪细胞分化中的调控作用。

材料与方法1. 细胞系与培育条件本探究使用来源于黄牛一个月龄小牛的骨髓间充质干细胞(BMSCs)。

BMSCs分别在酶消化液中消化制备单细胞悬液,使用Dulbecco’s Modified Eagle Medium(DMEM)补充10%胎牛血清(FBS)的培育基进行培育。

2. miRNA转染将BXPC-3细胞分为比较组和试验组。

试验组细胞经miR-6517 mimics转染,比较组细胞则转染空载体。

3. 细胞分化诱导和油红O染色试验组和比较组细胞分别接受露菲林(IBMX)、地塞米松(DEX)和胰岛素(INS)的协同诱导培育,以进行脂肪细胞分化。

细胞分化过程中,使用油红O染色法检测细胞富集脂滴的量。

结果1. bta-miR-6517的表达水平上调通过qRT-PCR分析,我们发此刻试验组中,bta-miR-6517的表达水平明显上调,相比之下,在比较组中表达水平较低。

2. bta-miR-6517增进了黄牛脂肪细胞分化油红O染色结果显示,在诱导培育过程中,试验组细胞中的脂滴数量明显增加,而比较组细胞中的油红染色阳性细胞较少。

这表明bta-miR-6517增进了黄牛脂肪细胞的分化。

3. bta-miR-6517靶向调控相关基因通过目标猜测分析,我们发现bta-miR-6517可能与多个与脂肪细胞分化相关的基因存在目标干系。

进一步的探究表明,bta-miR-6517的上调可能抑止了PPARGC1A的表达,而PPARGC1A是脂肪细胞分化的重要调控因子。

氨基酸代谢调控与肿瘤免疫研究进展

综㊀㊀述㊀作者简介:陈星伊ꎬ女ꎬ研究方向:肿瘤药理学ꎬE-mail:chxy07@163.com㊀通信作者:杨勇ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ研究方向:肿瘤药理学ꎬTel:139****3047ꎬE -mail:valianty@hotmail.com氨基酸代谢调控与肿瘤免疫研究进展陈星伊ꎬ王旭ꎬ周陶ꎬ杨勇(中国药科大学药物科学研究院ꎬ江苏南京211198)摘要:Warburg在有氧糖酵解方面的重大发现确立了代谢重编程是癌症的首要特征ꎮ在肿瘤发生发展过程中ꎬ常伴随糖类㊁脂类以及氨基酸的异常代谢ꎮ许多肿瘤利用新陈代谢的灵活性重新分配营养物质以发挥自身优势ꎬ从而摆脱免疫监视ꎮ以往肿瘤代谢研究主要集中在糖代谢方面ꎬ近年来ꎬ氨基酸代谢对肿瘤发展的贡献也逐渐被重视ꎮ氨基酸作为机体所有细胞生存所必需的营养物质ꎬ其代谢过程与肿瘤发展也有着密不可分的联系ꎮ本文综述了几类氨基酸在肿瘤发生发展和肿瘤免疫中的作用ꎮ关键词:氨基酸ꎻ肿瘤代谢ꎻ肿瘤免疫中图分类号:R730㊁231㊀文献标识码:A㊀文章编号:2095-5375(2021)01-0035-005doi:10.13506/j.cnki.jpr.2021.01.007ResearchprogressonaminoacidmetabolismregulationandtumorimmunityCHENXingyiꎬWANGXuꎬZHOUTaoꎬYANGYong(InstituteofPharmaceuticalScienceꎬChinaPharmaceuticalUniversityꎬNanjing211198ꎬChina)Abstract:Warburgᶄsmajordiscoveryinaerobicglycolysisestablishedthatmetabolicreprogrammingistheprimaryfea ̄tureofcancer.Intheprocessoftumorigenesisandtumordevelopmentꎬitisoftenaccompaniedbyabnormalmetabolismofsugarsꎬlipidsandaminoacids.Manytumorsusetheflexibilityoftheirmetabolismtoredistributenutrientstotheiradvantageandthusgetawayfromimmunesurveillance.Previousstudiesontumormetabolismmainlyfocusedonglucosemetabolism.Inrecentyearsꎬthecontributionofaminoacidmetabolismtotumordevelopmenthasgraduallybeenpaidmoreattention.Aminoacidsꎬasessentialnutrientsforthesurvivalofallcellsinthebodyꎬtheirmetabolicprocessesarealsoinextricablylinkedtotumordevelopment.Thispaperreviewedtheroleofseveraltypesofaminoacidsintumorigenesisandtumorimmunity.Keywords:AminoacidꎻMetabolismꎻTumor㊀㊀自 Warburg效应 被提出后[1]ꎬ肿瘤代谢研究的加速持续改变着研究者对肿瘤学的理解和认知ꎬ多个最新的研究揭示了氨基酸在肿瘤代谢中的重要作用ꎮ氨基酸具有氧化还原平衡㊁能量调节㊁生物合成支持和维持内稳态的基本功能ꎬ其广泛的功能使得氨基酸代谢在肿瘤研究中倍受欢迎ꎮ在肿瘤发展过程中ꎬ由于其异常增殖ꎬ肿瘤细胞需要大量营养物质来维持生长所需ꎬ同时还需要逃避来自宿主免疫系统的监视和攻击ꎬ这些过程肿瘤细胞都是以独特的代谢方式实现的ꎮT细胞与肿瘤细胞经历相似的代谢重编程ꎬ激活的T细胞同样依赖于持续的营养供应ꎬ以确保其正确分化和正常功能维持[2]ꎮ本综述主要讨论了氨基酸代谢在肿瘤微环境中的重要性及对肿瘤免疫的影响ꎬ并论述其未来成为肿瘤免疫治疗方向的潜力ꎮ1㊀肿瘤微环境中的精氨酸代谢和色氨酸代谢1.1㊀精氨酸代谢与抗肿瘤免疫㊀精氨酸(arginineꎬArg)具有重要的营养和生理意义ꎬ是蛋白质/尿素/肌酸/谷氨酸/一氧化氮和胍丁胺等信号分子的重要前体物质ꎮ精氨琥珀酸合成酶1(argininosuccinatesynthaseꎬASS1)和精氨琥珀酸裂解酶(argininosuccinatelyaseꎬASL)将瓜氨酸催化合成精氨酸ꎬ精氨酸由精氨酸酶1(arginaseꎬARG1)分解为鸟氨酸和尿素ꎬ鸟氨酸通过精氨酸酶(arginaseꎬARG)和鸟氨酸转氨甲酰酶(ornithinetranscarbamylaseꎬOTC)转化为瓜氨酸ꎬ并使其能在线粒体中再循环ꎮ精氨酸虽然是一种非必需氨基酸ꎬ但在特定生理条件或疾病状态下非常重要[3]ꎮ精氨酸缺乏导致T细胞的蛋白质生物合成介导的细胞耗尽ꎬ从而导致T细胞失去其抗肿瘤活性[4]ꎮ精氨酸激活基因表达程序ꎬ增强T细胞的生物能量ꎬ导致像T细胞状态的中央记忆和提高抗肿瘤活性[5]ꎮ许多肿瘤生长依赖外源性精氨酸ꎬ因为它们缺乏ASS1表达[6]ꎮKobayashi等[7]发现骨肉瘤患者ASS1缺乏会导致肿瘤肺转移ꎬ通常与侵袭性表型有关ꎬ患者预后较差ꎮ这种ASS1缺乏导致肿瘤侵袭性变强的现象ꎬ可以通过肿瘤需要更有效地利用肿瘤微环境中的外源性精氨酸来解释ꎮ哺乳动物中ARG包括ARG1和ARG2两种ꎬ在许多肿瘤中ꎬ例如乳腺癌ꎬ胃癌ꎬ前列腺癌ꎬ神经母细胞瘤ꎬ肿瘤微环境中的整体ARG活性增强[8]ꎮARG1活性增强会导致肿瘤相关髓细胞(tumorassociatedmyeloidcellsꎬTAMCs)的扩增ꎬTAMCs因响应肿瘤衍生物因子和代谢物ꎬ包括白介素4(interleukinꎬIL-4)㊁IL-13㊁IL-6㊁巨噬细胞集落刺激因子(macrophagecolony-stimulatingfactorꎬM-CSF)㊁粒细胞巨噬细胞刺激因子(granulocyte-macro ̄phagecolony-stimulatingfactorꎬGM-CSF)㊁转化生长因子β(transforminggrowthfactor-betaꎬTGF-β)㊁乳酸和环状单磷酸腺苷等ꎬ以及低氧诱导因子1α(HIF-1α)相关的分子通路ꎬ从而反馈性上调ARG1[9]ꎮARG1水解精氨酸得到的产物为肿瘤细胞提供了多胺合成前体ꎬ促进肿瘤生长并降低了免疫细胞对精氨酸的利用率[10]ꎮTAMCs还会触发一氧化氮合酶(nitricoxidesynthaseꎬNOS)将精氨酸氧化生成NOꎬNO可以抑制主要组织相容性复合体-Ⅱ(majorhistocompatibilitycomplexⅡꎬMHC-Ⅱ)表达ꎬ从而抑制T细胞的增殖ꎬ并促进T细胞凋亡ꎬ抑制T细胞功能[11]ꎮ因肿瘤微环境中高水平的ARG1导致的低浓度精氨酸还会促进NOS解偶联并产生超氧阴离子(O2-)ꎬNO与O2-在病理条件下会结合并产生各种活性氮(re ̄activenitrogenspeciesꎬRNS)ꎬ它会破坏微环境中T细胞活性[12]ꎮ综上所述ꎬTAMCs在肿瘤微环境中能够靶向精氨酸代谢ꎬ帮助肿瘤逃避免疫攻击ꎬ从而抑制抗肿瘤免疫反应ꎮ虽然针对精氨酸代谢的免疫治疗在仍处于起步阶段ꎬ体外和体内的精氨酸代谢研究使得精氨酸剥夺疗法发展迅速ꎮ目前靶向精氨酸代谢的药物有ADI-PEG20[13]ꎬ和人精氨酸酶(rhArg1-PEG)ꎬ前者已在肿瘤治疗中展现出了治疗潜力[14]ꎮ1.2㊀肿瘤微环境中的色氨酸㊀色氨酸(tryptophanꎬTrp)是另一种与免疫耐受调节和抗肿瘤免疫反应有关的氨基酸ꎮ它的分解代谢包括两步ꎮ吲哚胺2ꎬ3-双加氧酶-1(indoleamine2ꎬ3-dioxygenase-1ꎬIDO1)和色氨酸2ꎬ3-双加氧酶(tryptophan2ꎬ3-dioxygenaseꎬTDO)催化L-色氨酸分解代谢的第一步ꎬ沿着犬尿氨酸途径ꎬ产生一系列分子ꎬ统称为犬尿氨酸(kynurenineꎬKyns)ꎮ已有研究表明ꎬIDO在多种肿瘤中过表达[15-16]ꎮIDO包括IDO1和IDO2两种亚型ꎬIDO2近年才被克隆出来[17]ꎮ所以一直以来针对IDO1的研究更为广泛ꎮIDO由免疫细胞和肿瘤细胞共同表达ꎮ正常情况下ꎬ由于色氨酸易穿过质膜ꎬ表达IDO的树突细胞(dendriticcellꎬDC)会消耗胞外色氨酸ꎬ限制色氨酸对周边T细胞的供应ꎬ从而阻碍T细胞的活化及增殖[10]ꎬ这在自身免疫和抗炎反应中发挥重要作用ꎻ有研究报道IDO+的DCs可以抑制同种异体抑制排斥反应ꎬ延长小肠移植小鼠的存活时间[18]ꎮIDO抑制剂处理的ApoE-/-小鼠血管炎症增强[19]ꎮ而在肿瘤微环境中ꎬIDO限制了T细胞对肿瘤细胞的响应ꎬUyttenhove等[20]通过小鼠肥大瘤细胞P815模型证明ꎬ注射IDO阴性P815细胞的小鼠多数不会发生肿瘤ꎬIDO阳性P815组的小鼠则发展出肿瘤并最终死亡ꎮ子宫内膜癌组织免疫组织化学染色结果也表明ꎬ高IDO水平与低水平CD3+㊁CD8+和CD57+免疫细胞存在显著相关性ꎮ这些都表明ꎬ肿瘤微环境中的效应T细胞比肿瘤细胞更易受到IDO的影响[10]ꎮ在肿瘤微环境中ꎬ由IDO导致的低浓度色氨酸具有抑制mTOR(mammaliantargetofrapamycin)激酶途径和激活GCN2(generalcontrolnonderepressible2)激酶途径的双重作用[21]ꎮGCN2会影响IDO+细胞和其邻近T细胞的基因表达[22-23]ꎮ色氨酸剥夺还会下调T细胞受体复合物ζ链和c-Myc的表达水平ꎬ从而抑制T细胞的增殖[24]ꎮ除了这种直接的T细胞抑制方式ꎬIDO还可以通过激活调节性T细胞(TregulatorycellꎬTreg)产生有效的间接免疫抑制ꎮ暴露于IDO的幼稚型CD4+T细胞倾向于成为Foxp3+诱导的Tregs[25]ꎮIDO还可以直接激活成熟的㊁预先存在的Tregsꎬ显著增强抑制功能[26]ꎮIDO和TDO产生的Kyns是芳烃受体(arylhydrocarbonrecep ̄torꎬAhR)的内源性激动剂ꎬAhR是T细胞和DCs中一种配体激活的转录因子ꎮKyns诱导的AhR激活促进效应T淋巴细胞转化为Tregsꎬ并上调DCs中IDO1的表达ꎬ从而进一步增强免疫调节作用并阻断抗肿瘤免疫[27]ꎮ目前ꎬIDO抑制剂已广泛应用于临床前和临床试验ꎮ目前靶向色氨酸的药物包括:IDO抑制剂D1-甲基-色氨酸(D-1-methyl-tryptophanꎬD-1MT)和TDO抑制剂(E)-6-氟-3[2-(1H-四唑-5-基)乙烯基]-1H-吲哚(LM10)ꎮ此外还有联合用药靶向IDO的治疗方法[28]ꎮ1.3㊀TGF-β㊁精氨酸与色氨酸 免疫抑制三联体㊀如前所述ꎬIDO由DCs和肿瘤细胞共表达ꎮ在人体中ꎬARG1主要表达于肝脏㊁红细胞和中性粒细胞三级颗粒中ꎬ其在细胞外释放后具有酶活性[29]ꎮ在小鼠中ꎬARG1也存在于其他免疫细胞中ꎬ如小鼠巨噬细胞和DCs[30]ꎮ尽管ARG1和IDO1在髓细胞中的主要诱导物不同ꎬ分别是IL-4和IFN-γꎬ此外TGF-β也可以影响二者的活性ꎮTGF-β在DCs中同时诱导ARG1和IDO1ꎬ而ARG1上调速度比IDO1快ꎮARG1的代谢产物L-鸟氨酸是鸟氨酸脱羧酶(ornithinedecarboxylaseꎬODC)产生多胺的底物ꎬ多胺在肿瘤中可通过激活MAPK和Src激酶促进酶的磷酸化和下游信号转导来促进肿瘤细胞增殖ꎮ故ARG1升高导致的L-鸟氨酸水平升高有利于IDO磷酸化及长期的免疫调节信号的激活[8]ꎮ由此可见TGF-β与ARG1和IDO1建立的免疫抑制网络在肿瘤免疫方面非常重要ꎬ同时抑制ARG1和IDO1活性或TGF-β信号传导可能是肿瘤免疫治疗的潜在靶点ꎮ2 谷氨酰胺代谢与肿瘤的免疫逃逸谷氨酰胺(glutamineꎬGln)是肿瘤细胞消耗最多的氨基酸[31]ꎮ谷氨酰胺是一种非必需氨基酸ꎬ但增殖细胞对谷氨酰胺具有成瘾性ꎬ这表明谷氨酰胺是增殖细胞的条件必需氨基酸ꎮ谷氨酰胺可以用于核苷酸和脂质生物合成ꎬ也可以用于合成谷氨酸ꎬ谷氨酸可以转化为α-酮戊二酸的中间代谢物ꎬ将谷胱甘肽还原为还原形式ꎬ抑制氧化应激ꎬ并维持线粒体膜完整性ꎬ从而有助于增殖细胞的存活ꎮ有研究表明谷氨酰胺分解代谢在肿瘤细胞中是增加的[32]ꎮFu等[33]评估了细胞外谷氨酰胺耗竭对免疫微环境的影响ꎮ高谷氨酰胺水平肿瘤的CD8+T细胞中的干扰素γ(inter ̄feron-γꎬIFNγ)㊁人颗粒酶B(humangranzymeBꎬGZMB)㊁穿孔蛋白(perforinꎬPRF1)表达较低ꎮ使用敲低膜定位的谷氨酰胺转运蛋白溶质载体家族1成员5(solutecarrierfamily1member5ꎬSLC1A5)或者谷氨酰胺转化为谷氨酰胺的限速酶谷氨酰胺酶(glutaminaseꎬGLS)的肾癌细胞建立小鼠肾癌模型ꎬ发现肿瘤细胞内谷氨酰胺ꎬ谷氨酸和α-酮戊二酸的浓度降低ꎬ表明肿瘤细胞中的谷氨酰胺分解减少ꎮ同时ꎬSLC1A5和GLS的敲低都增强了肿瘤浸润性CD8+T细胞的增殖能力和细胞毒性ꎻ这些结果证实肿瘤细胞固有的谷氨酰胺代谢抑制了肿瘤微环境中的细胞毒性T细胞反应ꎮ而产生这种细胞毒性抑制的机制是高谷氨酰胺代谢的肿瘤细胞具有更高水平的TregꎬGLS和SLC1A5的下调使谷氨酰胺减少ꎬ导致Treg增殖减少及活性下降ꎮT淋巴细胞需要中性氨基酸转运蛋白2(sodium-coupledneutralaminoacidtransporter2ꎬSNAT2)摄取谷氨酰胺ꎬSNAT2缺乏则T淋巴细胞无法分化为辅助性T淋巴细胞1(Thelper1ꎬTh1)和辅助性T淋巴细胞17(Thelper17ꎬTh17)[34]ꎮ当缺乏谷氨酰胺时ꎬ有利于T淋巴细胞向Th1细胞分化的微环境不能使CD4+T分化为Th1细胞ꎬ而是分化为Foxp3+Treg细胞ꎮ加入α-酮戊二酸或使用特异性转录因子T-bet进行诱导ꎬ则可逆转这一现象[35]ꎮ6-重氮5-氧代-1-正亮氨酸(6-diazo-5-oxo-l-nor ̄leucineꎬDON)是一种谷氨酰胺拮抗剂ꎬ能够全面抑制谷氨酰胺代谢ꎬ之前已在多种肿瘤类型中开展临床试验评估其有效性ꎬ但由于其严重的药物毒性而被放弃[36]ꎮRobert等[37]设计了一系列包括JHU083在内DON的前药小分子来探究肿瘤中谷氨酰胺代谢是否可以成为免疫检查点ꎮ通过13C-葡萄糖示踪技术ꎬ他们发现阻断谷氨酰胺代谢后葡萄糖代谢受到抑制ꎬ同时可以改善肿瘤微环境缺氧的状况ꎮ这表明阻断谷氨酰胺代谢可以严重破坏肿瘤细胞的整体代谢ꎬ并对肿瘤微环境内的营养环境产生显著影响ꎮ在采用过继性T细胞疗法(adoptiveT-celltherapyꎬACT)之前使用JHU083对B16黑色素瘤(B16OVA)小鼠进行代谢治疗ꎬ处理过的小鼠显示出肿瘤控制和存活率的改善ꎬ这表明谷氨酰胺阻断可以调节肿瘤微环境以增强T细胞疗法的疗效ꎮ对小鼠肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltratinglymphocytesꎬTILs)进行检测后发现ꎬ在JHU083处理的小鼠中CD8+TILs对肿瘤内细胞死亡的敏感性较低ꎬ之前有研究猜想ꎬCD8+T细胞功能障碍和肿瘤免疫逃逸的机制是肿瘤微环境中肿瘤特异性T细胞的凋亡[38]ꎬ上述结果与此猜想一致ꎮ以上研究结果表明阻断谷氨酰胺可以诱导不同的代谢程序从而改善肿瘤的免疫逃逸ꎬ谷氨酰胺代谢是肿瘤免疫治疗的一个潜在靶点ꎮ3 新兴氨基酸代谢与肿瘤免疫的研究3.1㊀半胱氨酸 T细胞增殖的必需氨基酸㊀哺乳动物细胞可以合成蛋白质需要半胱氨酸(cysteineꎬCys)ꎬ大多数细胞可通过半胱氨酸酶将胞内蛋氨酸转化为半胱氨酸ꎬ或者通过半胱氨酸转运体Xc-将胞外的胱氨酸运输进细胞ꎬ再将胱氨酸还原为半胱氨酸ꎮ由于T细胞缺乏半胱氨酸酶ꎬ其Xc-转运体缺乏XCT链ꎬT细胞只能依赖于其他细胞产生的半胱氨酸ꎮ半胱氨酸由巨噬细胞和DCs等抗原递呈细胞(antigen-presentingcellsꎬAPCs)APCs提供ꎬ由T细胞的质膜ASC中性氨基酸转运体运输至胞内ꎬ并参与T细胞完成抗原递呈和活化的过程ꎮ有研究表明ꎬ由于MDSCs表达Xc-转运体ꎬ但不表达ASC中性氨基酸转运体ꎬ因此它们能够从环境中获得胱氨酸ꎬ但不能输出半胱氨酸ꎬ通过限制细胞外半胱氨酸ꎬ肿瘤特异性T细胞不被激活ꎬ因此抗肿瘤免疫被抑制[39-40]ꎮ然而仍需更多研究进一步阐明胱氨酸缺乏在免疫抑制中的作用ꎮ3.2㊀苯丙氨酸代谢引起的免疫抑制㊀苯丙氨酸(phenylala ̄nineꎬPhe)代谢也可参与免疫应答ꎮ白细胞介素4诱导基因1(interleukinfourinducedgene1ꎬIL-4I1)最早是在小鼠中发现的ꎬ后期在人类B细胞中也被鉴定出来ꎮ它是一种分泌型l-苯丙氨酸氧化酶ꎬ通过苯丙氨酸的氧化脱氨作用产生过氧化氢(H2O2)和苯丙酮酸ꎮ目前ꎬB细胞中唯一已知可诱导IL-4I1的细胞因子是IL-4ꎻIL-4通过刺激IL-4/IL-13受体进而使转录因子STAT6磷酸化而发挥作用[41]ꎮ人㊁小鼠IL-4I1可通过APCs和小鼠MDSCs表达ꎬIL-4I1在各种类型肿瘤中的巨噬细胞中都能被检测到[42]ꎮ有研究表明ꎬIL-4I1在肿瘤诱导的小鼠MDSCs中的mRNA表达增加ꎬ表明IL-4I1可能参与选择性激活异源髓细胞对T细胞活化的负反馈调节过程[41]ꎮBoulland等[43]还提出IL-4I1可通过H2O2的产生ꎬ抑制CD3ζ链的表达和T细胞的增殖ꎬ从而作为免疫调节因子ꎮ这些研究表明ꎬIL-4I1和苯丙氨酸代谢可能是MDSCs的重要抑制机制ꎮ3.3㊀亮氨酸通过mTOR通路对肿瘤免疫的影响㊀支链氨基酸(branchedchainaminoacidꎬBCAA)包括亮氨酸(leucineꎬLeu)ꎬ异亮氨酸和缬氨酸ꎬ约占健康个体必需氨基酸的40%ꎮ其中ꎬ亮氨酸不仅是生物合成必需的组分之一ꎬ还是调节mTOR途径的信号[44]ꎬ是公认的mTOR信号激活剂[45]ꎮmTOR通路在许多类型的肿瘤中均被上调ꎬ并且以mTOR为靶点的肿瘤治疗已成为临床研究的一部分[46]ꎮ免疫细胞对mTOR的调节特别敏感ꎬ因为mTOR途径会影响免疫细胞的分化和功能ꎬ在没有mTOR信号的情况下ꎬCD4+T细胞则无法分化为效应细胞ꎮ抑制T细胞中的mTOR通路会促进T细胞耐受ꎬ而维持耐受的机制之一是当亮氨酸抑制剂存在ꎬT细胞无法上调mTOR活性[47]ꎮ由此可见ꎬ亮氨酸作为一种重要的调节信号ꎬ通过mTOR通路对免疫细胞的增殖和活化都产生着一定的影响ꎬ但mTOR信号通路与肿瘤微环境中亮氨酸代谢的直接联系仍需进一步探索ꎮ4 结语近年来的研究已经证明了氨基酸在肿瘤代谢中的重要作用ꎬ氨基酸为肿瘤细胞提供营养并参与肿瘤免疫调控ꎬ但靶向氨基酸的抗肿瘤药物研发仍面临诸多挑战ꎮ首先由于氨基酸代谢的灵活性㊁复杂性以及肿瘤研究模型的局限性ꎬ离体和在体模型之间转换时ꎬ代谢表型会发生改变ꎮ其次ꎬ肿瘤细胞和免疫细胞对氨基酸及氨基酸代谢酶有着相似需求ꎬ并经常在微环境中竞争相同的氨基酸ꎬ所以需要明确肿瘤细胞特有的代谢通路而尽可能减少对机体的毒性反应ꎮ另外ꎬ氨基酸代谢表型会因为肿瘤类型的不同而存在差异ꎮ目前ꎬ体外针对氨基酸代谢的靶向小分子抑制剂研究已经取得了很大的进展[10]ꎬ但在体内实现肿瘤干预仍面临诸多问题ꎬ因此ꎬ必须谨慎地探索肿瘤微环境中的治疗性干预措施ꎬ以消除对抗肿瘤免疫力的潜在负面影响ꎮ由于大多数代谢抑制剂无法作为单一有效的治疗药物ꎬ因此联合治疗可能是较为合理的策略ꎬ如PD-1免疫检查点抑制剂派姆单抗(pembrolizumab)与IDO1抑制剂联用[48]ꎮ相信对氨基酸代谢与肿瘤免疫机制了解的深入ꎬ可以为调节肿瘤微环境ꎬ增强抗肿瘤免疫反应提供新的思路ꎮ参考文献:[1]㊀WARBURGOꎬWINDFꎬNEGELEINE.Themetabolismoftumorsinthebody[J].JGenPhysiolꎬ1927ꎬ8(6):519-530.[2]FOXCJꎬHAMMERMANPSꎬTHOMPSONCB.Fuelfeedsfunc ̄tion:energymetabolismandtheT-cellresponse[J].NatRevIm ̄munolꎬ2005ꎬ5(11):844-852.[3]GROHMANNUꎬBRONTEV.Controlofimmuneresponsebyaminoacidmetabolism[J].ImmunolRevꎬ2010ꎬ236(1):243-264. 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细胞生物学研究对象与任务

细胞生物学研究对象与任务第一节细胞生物学研究对象与任务细胞生物学(Cell Biology)及其研究的要紧内容:生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系,而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位,有了细胞才有完整的生命活动。

细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学,它是在不一致层次(显微、亚显微与分子水平)上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为要紧内容。

细胞生物学研究的要紧内容有:细胞结构与功能、细胞重要生命活动:细胞核、染色体与基因表达的研究细胞膜与细胞器的研究细胞骨架系统的研究细胞增殖及其调空细胞分化及其调控细胞的衰老与凋亡细胞的起源与进化细胞工程第二节细胞生物学进展简史一、细胞的发现与细胞学说的建立二、经典细胞学进展阶段三、实验细胞学进展阶段四、分子生物学进展阶段第三节医学细胞生物学在医学教育中的地位一、医学细胞生物学是医学科学的重要理论基础之一二、细胞生物学与医学的进展相互影响,相互促进。

第四节细胞生物学常用的研究技术与方法一、细胞形态结构观察的技术与方法(一)细胞显微结构研究的技术与方法1.普通复式光学显微镜技术⑴光镜样本制作⑵分辨率是指区分开两个质点间的最小距离2.荧光显微镜技术(Fluorescence Microscopy)◆原理◆应用:⑴直接荧光标记技术⑵间接免疫荧光标记技术⑶在光镜水平用于特异蛋白质等生物大分子的定性定位:如绿色荧光蛋白(GFP)的应用3.激光共焦扫描显微镜技术(Laser Confocal Microscopy)◆原理◆应用:排除焦平面以外光的干扰,增强图像反差与提高分辨率(1.4—1.7),可重构样品的三维结构。

4.相差显微镜(phase-contrast microscope )将光程差或者相位差转换成振幅差,可用于观察活细胞 5.微分干涉显微镜(differential interference contrast microscope, DIC )明暗区别,增加了样品反差且具有立体感。

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Cell子刊:陈跃军魏武团队建立跨分化阶段高通量谱系示踪新
技术

来源:生物世界 2023-03-21 11:15
该研究建立了能够跨分化阶段的高通量谱
系示踪新技术——SISBAR,解析了人多能干
细胞分化为人腹侧中后脑神经细胞的单细胞谱
系,发现了许多新的谱系分化路径和分子调控
机制

发育与干细胞生物学中的一个基础性问题是如何解析生物体内不
同细胞类型之间的发育谱系关系。解析这些谱系关系能够更加深入地
解析生命体的正常发育过程以及病理状态(包括癌症与发育障碍)下
的分子机制,为操纵在体细胞分化命运,优化体外细胞分化方法,以
及促进基于细胞替代疗法的再生医学的发展提供线索。

然而,经典的正向谱系追踪和逆向谱系追踪方法,主要用于解析
同一个分化/发育时间点不同细胞类型之间的谱系关系,而不能同时提
供在上一个阶段与它们有亲缘关系的前体细胞的身份特征。如何持续
地追踪细胞在多个分化/发育时间点的细胞状态,从而描绘更完整的细
胞发育路径,是发育学领域中亟待解决的问题。

2023年3月17日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心
(神经科学研究所)、神经科学国家重点实验室陈跃军研究组与中国
科学院营养与健康研究所、临港实验室魏武研究组合作,在 Cell Stem
Cell 期刊发表了题为:Mapping of clonal lineages across
developmental stages in human neural differentiation 的研究论文。

该研究建立了能够跨分化阶段的高通量谱系示踪新技术——
SISBAR,解析了人多能干细胞分化为人腹侧中后脑神经细胞的单细胞
谱系,发现了许多新的谱系分化路径和分子调控机制,研究进一步展
示了基于SISBAR技术的新发现在改进帕金森症病细胞治疗策略中的应
用。SISBAR技术有望为干细胞研究带来新的突破。

研究团队通过结合病毒介导的细胞条形码标记技术、单细胞测序
技术,以及克隆分离策略,开发了SISBAR技术,并应用在基于人多能
干细胞的神经分化模型中。SISBAR技术可以跨分化阶段追踪单个前体
细胞衍生的谱系克隆,同时获取该前体细胞的单细胞转录组信息。研
究团队一直致力于人多能干细胞神经分化技术的开发和神经系统疾病
的细胞治疗研究,建立了将人多能干细胞分化为人腹侧中脑和后脑细
胞的方法,其中包含能够用于帕金森症细胞替代疗法的关键细胞类型–
中脑多巴胺能神经元。

团队成员把SISBAR技术应用于人腹侧中后脑的体外分化体系,并
建立了“潜能视角”和“起源视角”的谱系分析方法来分别解析由转
录组定义的不同细胞类型的分化潜能及分化起源,从而构建了一个多
层级的谱系树来描绘整个分化过程。这一多层级谱系树揭示了中后脑
细胞分化过程中许多之前未被报道过的发散型和汇聚型跨阶段谱系分
化路径。团队的研究还揭示了跨分化阶段的群体水平谱系和克隆水平
谱系之间的关系:在发散型谱系关系中,发现同种类型的前体细胞
(单细胞转录组定义的细胞簇)中单个前体细胞的命运可以不同;不
同前体细胞差异的分化命运的集合代表了该前体细胞类型在群体水平
的分化命运。在汇聚型谱系关系中,发现同种类型子代细胞中的单个
细胞可以有不同的谱系起源,并且这些不同来源的子代细胞会带有其
亲代细胞独特的基因印迹。

研究团队进一步展示了基于SISBAR技术的跨分化阶段谱系关系和
相关分子调控机制的解析在神经系统疾病细胞治疗中的应用。利用
SISBAR技术,研究团队发现中脑多巴胺能神经前体细胞具有至少三种
命运分化潜能,包括中脑多巴胺能神经元、中脑谷氨酸能神经元、血
管软脑膜样细胞(VLMCs)。研究团队还鉴定了早期中脑多巴胺能神
经前体细胞的特异性表面分子标记物APCDD1。将表达APCDD1的神
经前体细胞进行流式分选并移植到帕金森病模型小鼠的纹状体后,移
植物中目的细胞-中脑多巴胺能神经元的比例得到了显著提高。并且,
与通过SISBAR技术发现的中脑多巴胺能神经前体细胞多分化潜能的结
果一致。研究团队在APCDD1分选的移植物中检测到了中脑谷氨酸能
神经元和一种血管软脑膜样细胞的存在,这一结果展示了SISBAR技术
在改进细胞治疗策略和预测移植细胞体内分化命运中的应用。

基于人多能干细胞的细胞替代疗法在治疗许多用传统药物难以治
愈的疾病(如帕金森症)方面具有广阔的应用前景。然而,人多能干
细胞分化得到的供体细胞(细胞药物)存在显著的异质性,这将导致
供体细胞和移植物中目的细胞的低比例和细胞组成的不稳定性,阻碍
了细胞替代疗法在临床上更广泛地应用。可以预见的是,作为一种通
用型技术,SISBAR能够广泛地应用于包括神经分化在内的基于人多能
干细胞的体外分化系统中,构建整个分化过程的谱系发育树,解析谱
系分化的分子调控机制,使我们更好地理解目的细胞和非目的细胞在
分化过程中产生的机制,从而改进细胞治疗策略,获得更安全稳定的
细胞治疗结果。同时,SISBAR还为我们解析细胞分化/发育过程中的
谱系关系提供了新的方法和视角,是经典谱系追踪方法的重要补充。
该研究中群体水平谱系和克隆水平谱系关系的解析,为理解细胞分化
分过程中复杂而精确的细胞命运决定事件提供了重要的理论基础。

该研究由脑智卓越中心博士研究生游致文与中科院营养健康所王
露悦博士在陈跃军研究员和魏武研究员的指导下完成,中科院脑智卓
越中心何慧博士、吴子彦博士、章馨月、薛帅翔、许培博博士,职工
张晓、刘兵,中科院营养与健康所洪延洪,复旦大学脑科学研究院熊
曼研究员,复旦大学附属肿瘤医院胡欣研究员为该研究提供了重要帮
助。该研究得到了中科院、科技部、基金委和上海市科委的资助。

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