Advancing Aptamers as Molecular Probes for Cancer Theranostic Applications—The Role of Molecular Dynamics Simulation

Theranostics cover emerging technologies for cell biomarking for disease diagnosis and targeted introduction of drug ingredients to specific malignant sites. Theranostics development has become a significant biomedical research endeavor for effective diagnosis and treatment of diseases, especially cancer. An efficient biomarking and targeted delivery strategy for theranostic applications requires effective molecular coupling of binding ligands with high affinities to specific receptors on the cancer cell surface. Bioaffinity offers a unique mechanism to bind specific target and receptor molecules from a range of non‐targets. The binding efficacy depends on the specificity of the affinity ligand toward the target molecule even at low concentrations. Aptamers are fragments of genetic materials, peptides, or oligonucleotides which possess enhanced specificity in targeting desired cell surface receptor molecules. Aptamer–target binding results from several inter‐molecular interactions including hydrogen bond formation, aromatic stacking of flat moieties, hydrophobic interaction, electrostatic, and van der Waals interactions. Advancements in Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment (SELEX) assay has created the opportunity to artificially generate aptamers that specifically bind to desired cancer and tumor surface receptors with high affinities. This article discusses the potential application of molecular dynamics (MD) simulation to advance aptamer‐mediated receptor targeting in targeted cancer therapy. MD simulation offers real‐time analysis of the molecular drivers of the aptamer‐receptor binding and generate optimal receptor binding conditions for theranostic applications. The article also provides an overview of different cancer types with focus on receptor biomarking and targeted treatment approaches, conventional molecular probes, and aptamers that have been explored for cancer cells targeting.     

重组枯草芽孢杆菌全细胞催化合成2-O-α-D-甘油葡糖苷

2-O-α-D-甘油葡糖苷是一种在食品、化妆品、保健品及医药领域有着重大应用前景的高附加值产品,但国内仍未实现2-O-α-D-甘油葡糖苷的工业化生产,且鲜有关于2-O-α-D-甘油葡糖苷合成的相关报道。文中旨在开发一种利用食品安全级重组枯草芽孢杆菌全细胞催化合成2-O-α-D-甘油葡糖苷的方法,通过构建一株异源表达肠膜明串珠菌蔗糖磷酸化酶 (Sucrose phosphorylase,SPase) 的重组枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168/pMA5-gtfA,并将其用作全细胞催化剂合成2-O-α-D-甘油葡糖苷,通过优化培养温度、时间及全细胞转化条件,提高其转化合成2-O-α-D-甘油葡糖苷的产量。结果表明,重组枯草芽孢杆菌B. subtilis 168/pMA5-gtfA在30 ℃下培养20 h,菌体裂解物酶活力最大达1.43 U/mL,并且在1 mol/L蔗糖、2.5 mol/L甘油、pH 7.0、菌体OD600为40、30 ℃下全细胞转化反应48 h,共生成2-O-α-D-甘油葡糖苷189.3 g/L,平均转化速率为15.6 mmol/(L·h),蔗糖转化率约为75.1%,是目前报道的利用重组枯草芽孢杆菌催化合成2-O-α-D-甘油葡糖苷的最高产量,这为2-O-α-D-甘油葡糖苷的工业化生产及应用奠定了理论和实验基础。     

中国缺齿藓科新记录种——冻原丝瓜藓(新拟,Pohlia tundrae A. J. Shaw)

冻原丝瓜藓(Pohlia tundrae)在北美被首次描述,随后在欧洲中部、俄罗斯远东地区和西伯利亚西北部也相继报道。最近,作者在西藏林芝也发现了冻原丝瓜藓的分布。该文详细描述了冻原丝瓜藓的形态结构特征,提供了显微形态学照片,并对其生境、地理分布以及与相似种的形态学进行了比较讨论。凭证标本存放于中国农业大学标本馆(BAU)。     

硫氧还蛋白还原酶1(TrxR1)在胃癌中的表达及对胃癌细胞生长的影响*

目的: 探讨胃癌组织硫氧还蛋白还原酶1(TrxR1)表达与生存时间的关系及其对胃癌细胞生长的影响。方法: 用Real-time PCR法检测76例胃癌组织及癌旁TrxR1 mRNA表达,并分析其与胃癌患者临床病理特征及预后的关系;随机选取3例胃癌组织及癌旁组织,采用免疫组化法、Western blot法检测TrxR1蛋白表达。采用Western blot法和Real-time PCR法检测胃癌细胞系及人胃粘膜上皮细胞中TrxR1的表达。采用小RNA干扰序列(siRNA)处理AGS细胞,根据处理方法不同将AGS细胞分为3组:阴性对照组:转染NC-siRNA、TRXR1 siRNA干扰1组:转染TRXR1-siRNA1、TRXR1 siRNA干扰2组:转染TRXR1-siRNA2。使用Real-time PCR法检测各组AGS细胞中TrxR1 mRNA的表达,克隆形成试验和MTT法检测AGS细胞生长情况。结果: 胃癌组织中TrxR1 mRNA和蛋白表达量均显著性上调,TrxR1主要定位于细胞质中。TrxR1高表达与患者TNM分期及淋巴结转移有关,且TrxR1高表达组患者的中位生存时间短于低表达组(P＜0.05)。胃癌细胞中TrxR1表达量高于人胃粘膜上皮细胞系中的表达。TRXR1-siRNA1组AGS细胞和TRXR1-siRNA2组AGS细胞中TrxR1 mRNA和蛋白与NC-siRNA组相比均显著性降低(P＜0.05),且AGS细胞克隆形成与增殖能力均降低(P＜0.05)。结论: 胃癌组织中TrxR1高表达提示患者预后不良,沉默TrxR1能抑制胃癌细胞的增殖。     

县域生态效率驱动机制对比——以宁南山区3县为例

以宁南山区3县(同心县、西吉县和隆德县)为研究区,运用扩展火用分析方法对比研究2008—2017年3县的生态效率驱动机制,探讨造成生态退化差异性的成因。结果表明: 研究期间,宁南山区3县整体生态效率差异显著,同心县生态效率偏低,年际变化幅度较大;西吉县生态效率较稳定;隆德县整体生态效率较高,位居三县首位。3县扩展火用规模整体差异较小,经济部门之间的火用比例不协调,均以农业部门、居民部门为主导,呈现显著的资本拉动型与劳动密集型特征,显现出欠发达地区生态退化的驱动力主要来源于农业生产与居民生活。3县系统内部的火用转化率与外界的能量交换率极低,形成了高输入、低储存、低开放和低转化的简单网络流通路径,削弱了社会经济子系统的内生发展能力,由此造成对本身就脆弱的生态系统的胁迫。     

赤松枯梢病叶内生真菌多样性研究

在微生物层面研究枯梢病与植物针叶内生微生物的互作关系,分析内生真菌的多样性差异,为松枯梢病的防控提供基础数据。利用高通量测序技术测定赤松(Pinus densiflora)不同染病程度的针叶内生真菌的多样性。结果显示,随着病害的加重,P. densiflora针叶内生真菌丰富度呈现出上升的趋势,多样性指数表现为先下降后上升的趋势。无病斑针叶内生真菌中,子囊菌门(Ascomycota)与担子菌门(Basidiomycota)相对丰度最高,优势属为Lapidomyces和Selenophoma,病害导致优势菌相对丰度的降低。通过对不同染病情况的P. densiflora针叶内生真菌的测定,明确了枯梢病不同发病程度的P. densiflora针叶内生真菌的多样性及群落结构组成。     

优良单株家系辣木叶的表型性状分析

为挖掘辣木(Moranga oleifera)优良种质资源,对30个优良单株家系的叶片表型性状进行研究。结果表明,除叶形外,辣木不同家系间的叶柄和叶片颜色、复叶数、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽均存在不同程度的差异。复叶数与复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽呈极显著正相关;主成分分析表明,叶长、叶宽、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶柄和叶片颜色是区分辣木不同家系最主要的叶片性状指标。聚类分析结果表明,30个辣木家系可分为3大类,叶片表型性状存在显著差异的家系的遗传距离较远。因此,叶柄和叶片颜色、复叶数、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽将为直观区分辣木家系提供参考。     

色季拉山不同腐解等级华山松倒木上的苔藓植物组合

倒木是森林生态系统维持健康和更新的重要组成部分, 在倒木不同腐解阶段, 倒木上定植的苔藓植物组合的差异尚不清楚。为深入探讨倒木上苔藓植物组合变化规律及其影响因素, 该文对西藏色季拉山同一地点不同腐解程度的4株华山松(Pinus armandii)倒木上的苔藓植物进行了样方调查和数据分析。结果表明: 4株倒木上40个样方共有苔藓植物22科52种, 其中藓类13科38种, 苔类9科14种; 以恒有优势种为特征进行划分, 共得到14个物种组合。随着倒木腐解程度加大以及周围环境的不断改变, 生长其上的苔藓植物物种多样性逐渐增加, 但组合数量和苔藓总盖度却呈现先增大后减小的趋势。苔藓物种由耐旱性强的丛生型藓类, 如木灵藓科、白发藓科, 逐渐演替为喜阴湿环境、快速生长的垫状或毯状藓类, 如提灯藓科、羽藓科和青藓科。倒木苔藓植物组合空间结构复杂程度逐渐增大。倒木是多种苔藓植物选择的重要生长基质, 其上苔藓植物受倒木的腐解程度、水分和光照等条件的影响而发生相应的物种组合变化。