Notch信号通路参与卵巢生殖干细胞的调控及卵巢的衰老进程

卵巢生殖干细胞(ovarian germline stem cells, OGSCs)的发现,打破了生殖医学领域传统的"固定卵泡池"理论。近年来,OGSCs新的研究成果不断涌现,但关于OGSCs体内调控机制的研究仍然较少。Notch通路广泛参与多种成体干细胞不对称分裂的过程,并与细胞衰老密切相关,但其是否参与OGSCs的体内调控机制及卵巢的衰老进程尚不清楚。本研究以原代培养技术提取OGSCs,通过荧光双标染色发现,OGSCs标志基因MVH、Oct4与Notch信号通路相关分子Notch1、Hes1在OGSCs中存在共表达;抑制Notch信号通路活性后,cck-8检测发现,OGSCs的增殖活性呈下降趋势;而以免疫组化、荧光双标、Western印迹法检测性成熟期(2月龄)、不孕和衰老(20月龄)小鼠卵巢皮层中MVH、Oct4、Notch1和Hes1的表达变化,发现2月龄小鼠卵巢皮层中MVH、Oct4、Notch1和Hes1的表达量较高(P<0.05),而不孕和衰老小鼠卵巢皮层中,MVH、Oct4、Notch1和Hes1的表达量均明显下降。上述结果表明,Notch信号通路在小鼠OGSCs中高表达,并可能参与调控OGSCs的增殖机制及卵巢的衰老进程。     

2019生物工程与大健康专刊序言

健康是人类生存和发展的基础,提高人类健康水平是可持续发展的一项重要目标。随着科学技术的发展,生物工程作为一门综合性学科,正日益成为驱动实现这些目标的重要推手。本专刊从工程设计、疾病诊断、基因治疗、细胞治疗等方面阐述了生物工程技术在健康领域的发展现状,展望了未来的发展趋势,为推动生物工程研究应用于人类的生命健康事业提供参考。     

γ-聚谷氨酸高产菌株筛选及发酵条件优化

γ聚谷氨酸是一种生物可降解的高分子材料,可应用于多种领域,因此受到普遍重视。报道了以11株枯草芽孢杆菌菌株为培养菌株,用3种谷氨酸钠含量不同的培养基进行筛选获得1株γ聚谷氨酸高产菌株;再以该菌株为研究对象进行碳源、氮源、谷氨酸钠浓度、初始pH、接种量、通气量等发酵条件的优化实验,结果表明最佳发酵条件为:250ml三角烧瓶装液40ml,接种体积分数5%,麦芽糖50g/L,酵母膏10g/L,谷氨酸钠30g/L,NaCl10g/L,KH₂PO₄5g/L,MgSO₄·7H₂O0.5g/L,初始pH6.0,发酵60h,此时γ聚谷氨酸产量最高,达到30.26g/L,比国外报道的20g/L的产量有显著提高。纯化后产物经红外光谱及核磁共振检测,鉴定为γ聚谷氨酸。     

人工定制细胞与精准医疗的最新研究进展

合成生物学研究为生命医学领域中所需求的综合性、多元化基因网络实现时间和空间复杂维度基因调控提供可能,并助力临床医学应用研究实现信息精准化、智能诊疗一体化发展,为未来医疗卫生事业革命性快速发展提供强大的技术支撑。该文以合成生物学技术平台设计开发的人工定制细胞、电子药物、智能诊疗一体化系统等方向为核心内容,对最新的合成生物学生命医学研究案例进行综述分析,讨论当前合成生物学在医学应用研究中存在的问题和未来所面临的挑战,并对其发展前景进行展望。     

壳寡糖对病理性卵巢衰退小鼠免疫功能和生殖功能的作用

目的：探讨壳寡糖促进病理性卵巢功能衰退小鼠生殖功能和免疫功能恢复的可能性。方法：选用43只生育旺盛期雌性小鼠,除正常对照组（n=8）外,其它通过白消安/环磷酰胺构建病理性卵巢功能衰退模型模拟卵巢功能早衰,随机选取3只,卵巢切片HE染色观察卵泡情况以判断不孕模型。构建成功后将余下32只随机平均分为4组（n=8）,经不同剂量壳寡糖（0,100,200,300 mg/（kg·d））灌胃后,比较组间卵巢、脾脏、胸腺脏体比的变化,观察卵泡情况、检测腹腔巨噬细胞吞噬能力、外周血雌二醇（E₂）及孕酮（P）水平,检测卵巢生殖上皮细胞中生殖细胞标志物小鼠血管同源物（MVH）、干细胞标志物OCT-4以及卵巢中免疫因子肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白介素-2（IL-2）、白介素-6（IL-6）表达量的变化,并分析生殖干细胞标记物表达水平变化与免疫因子表达水平变化的相关关系。结果：随壳寡糖灌胃剂量的增加,卵巢、脾脏和胸腺脏体比同步增高;卵巢中总卵泡数及各级卵泡数都呈递增趋势;外周血E2水平递增,P水平呈递减趋势;腹腔巨噬细胞吞噬功能随剂量增高而增强;生殖干细胞标记物和免疫因子的表达水平均呈显著递增趋势,表明生殖干细胞标记物的表达水平与免疫因子表达水平的变化呈显著的正相关关系（P < 0.05）。结论：壳寡糖可改善病理性卵巢功能早衰小鼠的免疫功能,促进雌性生殖干细胞增殖、分化,从而促进卵巢病理性早衰机体生殖功能在一定程度上的恢复。     

基因串联原核高效表达胸腺肽α1

人工合成含有SD序列、胸腺肽α1(Tα1)基因、纯化标签和酶切位点的DNA序列作为构建元件,利用同尾酶将其依次克隆到pET-32a(+)中,得到含有1-8个不同重复数目的含SD序列基因的串联表达载体,利用PCR初步鉴定和进一步的测序证实序列完全正确。进而利用lacZ基因作为指示基因,将带有SD序列的lacZ基因克隆到不同Tα1基因串数载体末尾,利用蓝白斑实验验证启动子后不同SD序列的效率,证实串联载体中的各个SD序列均能有效启动翻译。在此基础上对各串表达载体进行摇瓶发酵,SDS-PAGE电泳检测证实各串均可正确表达Tα1,且为可溶性表达。本文为小肽原核高效表达提出了新方法,有望成为小肽高效表达的新途径。     

光遗传学工具的开发及其应用研究

细胞所处微环境的动态变化对细胞分化、细胞信号通路、个体生长以及疾病等有很大影响。光遗传学技术利用基因编码蛋白质表达并结合光控的手段为动态调控细胞信号通路、细胞定位和基因表达等方面提供了一种全新、无损、可逆、非侵入、时空特异性的研究手段。文中总结了光遗传学元件的类型以及涉及的细胞信号通路,并探讨了光控细胞信号通路的应用与未来发展前景。     

合成生物学驱动功能细胞的精准设计与疾病诊疗

合成生物学是依据工程化的设计思路,通过人工精准设计一些功能化元器件和模块,旨在创造具有新型功能的新生物体。利用合成生物学手段人工合成的功能细胞可以精确调控细胞的行为,为传统医疗无法治愈的疾病提供了新的诊治策略。目前,在哺乳动物细胞合成生物学领域,人们设计、构建了多种可控的功能细胞用于诊断和治疗代谢疾病、癌症、免疫系统疾病等。主要介绍人工精准构建功能化细胞的研究进展及其在智能诊疗糖尿病、肿瘤等重大疾病中的应用。同时,探讨功能化细胞在临床疾病治疗中的挑战和发展前景。     

哺乳动物合成生物学在生物医学领域的研究进展

虽然合成生物学还处于早期研究阶段,但最近十年,该领域取得了非常显著的研究进展。合成生物学是以工程学思想为基础,通过人工设计、改造基因线路,从而赋予细胞或生物体新的功能,现已广泛应用于各个领域。随着人们对基因线路设计的深入研究,使得合成生物学研究走向临床应用成为可能。本文将围绕哺乳动物合成生物学在疾病治疗方面的研究进展,介绍基因线路的设计思路和方法、不同诱导因子调控的开环式基因线路以及用于疾病诊疗的闭环式基因环路在生物医学领域的应用。最后对合成生物学走向临床治疗的应用前景和挑战进行展望。