美国《Science》杂志评出2011年十大科学突破——清除衰老细胞可以延缓衰老性疾病的发生

美国《Science》杂志评出2011年十大科学突破,本刊连续给予了介绍。本刊前两期(中国细胞生物学学报2012;34(2):195-6.中国细胞生物学学报2012;34(3):295-7.)分别介绍了在阻断艾滋病传播和光合作用研究领域所取得的突破性研究成果,本期重点介绍科学家们在抗衰老领域所取得的研究成果。     

美国《Science》杂志评出2011年十大科学突破——介绍光合系统Ⅱ的结构研究成果

上一期"热点评析"栏目(中国细胞生物学学报2012;34(2):195-6)中介绍了"阻断艾滋病传播的突破性研究成果",本期着重介绍2011年在光合作用研究领域对光合系统II(photosystem Ⅱ,PSII)研究的重大进展。这一研究成果通过下面对光合作用中需要光的反应(简称"光反应")机制介绍可以得到深入了     

通过试题原创 突破教学难点

以"代谢"一章为例,论述了在高中生物学教学中通过试题原创突破代谢中的实验、曲线分析、计算以及与社会联系等教学难点的具体做法。     

长寿人群肠道微生态与细胞衰老的关系简析

肠道微生物与人体共生共存,是人体重要的"器官",与人体健康和疾病密切相关。越来越多的研究开始关注肠道微生物在不同疾病中的作用,并发现在某些疾病的发生发展中,人体肠道微生物及其代谢产物是非常关键的一环。肠道微生物与衰老也息息相关。衰老是每个人都必须经历的过程,整体来看是健康的器官功能逐步退化的过程,在细胞层面上是细胞的衰老。本文主要分析了长寿人群肠道微生物的分布特征,并分析了与长寿密切相关的部分肠道微生物及其影响细胞衰老的机制。     

IAP家族抑制衰老的骨髓间充质干细胞的凋亡

目的:探讨衰老的大鼠骨髓间充质干细胞凋亡抗性是否增加且是否通过凋亡抑制蛋白(IAP)家族介导。方法:用DMEM/F12中加入10%胎牛血清(FBS)的完全培养基培养大鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)至第三代,使用D-半乳糖(D-gal)诱导成衰老的BMSC并用β-半乳糖苷酶染色做衰老鉴定。用肿瘤坏死因子α(TNF-α)和环己酰亚胺(CHX)共同处理正常对照组与衰老组的BMSC,通过贴壁细胞计数统计其生存率,并通过蛋白印迹法检测两组细胞中Cleaved PARP、Cleaved Caspase3蛋白、IAP家族成员c-IAP1、c-IAP2、XIAP以及衰老相关标志蛋白的水平。再用IAP抑制剂AT-406处理衰老的细胞,CCK-8检测处理组以及未处理组细胞的细胞活力。最后用凋亡抑制剂z-VAD-fmk和AT-406共同处理正常对照组与衰老组细胞,观察z-VAD-fmk能否减少IAP蛋白被抑制后所引起的细胞死亡。结果:与正常对照组相比,衰老的BMSC中由TNF-α和CHX共同诱导引起的细胞死亡数明显减少,凋亡标志物Cleaved PARP和Cleaved Caspase3蛋白的水平降低,而IAP家族成员c-IAP1、c-IAP2和XIAP的蛋白水平升高。用AT-406处理衰老BMSC后细胞的死亡数明显高于未处理的衰老BMSC组,通过z-VAD-fmk抑制凋亡通路后,AT-406处理的衰老细胞的死亡数减少。结论:衰老BMSC通过升高IAP家族蛋白水平从而提高对凋亡的抵抗能力。     

利用多能干细胞技术研究和治疗衰老相关疾病

人类衰老是复杂的生物学过程,主要表现为组织、器官的功能性衰退以及衰老相关疾病风险的增加。多能性干细胞(PSC)是指具有多向分化潜能的细胞,主要包括胚胎干细胞(ESC)和诱导多能干细胞(iPSC)。多能干细胞技术的飞速发展和广泛应用为衰老及老年性疾病的科学研究和药物筛选提供了重要的平台。同时,日新月异的基因靶向编辑技术为衰老及相关疾病的干预及治疗提供了可行性。基于人类干细胞和基因编辑技术的衰老基础研究及应用具有重要的科学意义和社会价值。     

酵母细胞自然衰老分子作用机理的研究进展

衰老是任何生物都无法避免的生理现象,它由多种因素引起,其过程极其复杂.酵母细胞是目前衰老研究领域公认的模式生物,一系列影响衰老的分子作用机理及调控因素的发现均源自于对酵母细胞的研究.自然衰老是酵母细胞的衰老模式之一,由于该衰老过程与其他高等真核细胞(特别是哺乳动物细胞)极为相似,近年来受到广泛关注.全面比较酵母细胞衰老的两种模式,详细介绍自然衰老过程中分子作用机理的研究进展,重点阐述其复杂的自然寿命调控通路,包括卡路里限制以及药物添加对Ras/PKA、Sch9、Tor等营养依赖型调控通路的影响,并展望未来该领域需要解决的重要科学问题,为全面深入了解高等生物,特别是人类自身的衰老机理提供参考.     

美国《Science》杂志评出2011年十大科学突破——介绍阻断艾滋病传播的突破性研究成果

美国《Science》杂志根据每年的传统由它们的编辑部和出版机构——美国科学促进会(AAAS)评选出2011年最突出的十项科研成果(也称科学突破),该评选结果刊登在2011年12月23日出版的刊物上。排在第一位(也称冠军)的科学突破是利用艾滋病药物治疗方法可以阻断艾滋病病毒的传播(HIVtreatment as prevention),其有效率达到96%,使人类社会最终能够控制艾滋病传播,为阻断艾滋病的传     

广州市荔湾区2015年水痘突破病例的流行特征分析

目的分析广州市荔湾区2015年水痘突破病例的流行病学特征,为探讨水痘疫苗的免疫策略提供依据。方法收集中国疾病预防控制信息系统中广州市荔湾区2015年1~15岁儿童水痘突破病例的疫情数据及广州市免疫规划信息管理系统中接种1剂次水痘疫苗的数据,并对其进行流行病学分析。结果广州市荔湾区2015年共报告水痘突破病例176例,发生率1.20%,全年12个月均有报告病例,冬季高发,全区均有报告,以南源街道位居首位(14.20%),男女比例为1.63∶1,主要集中在5~<10岁儿童,以小学生为主(64.20%)。突破病例发病与接种疫苗最短间隔64 d,最长11年,平均发病间隔为(4.57±3.49)年,发病间隔分布呈正态分布(P=0.200,偏度=0.203,峰度=-1.576),发病高峰为接种疫苗后2~7年间。结论广州市荔湾区2015年水痘突破病例发生率较高,5~<10岁儿童为高发人群;为形成有效的免疫屏障,有效控制水痘突破性病例,建议4岁儿童接种第2剂次水痘疫苗。     

二十五味珊瑚丸对D-半乳糖衰老大鼠神经元特异性烯醇化酶表达的影响

探讨二十五味珊瑚丸(25 Odors Coral Pills)对D-半乳糖(D-gal)衰老大鼠海马锥体细胞形态和神经元特异性烯醇化酶(NSE)表达的影响。采用颈背部皮下注射D-gal模拟衰老大鼠模型。治疗组于造模第6周,给予25 Odors Coral Pills灌胃2周,之后取各组脑组织行相关检测。与模型组比较,25 Odors Coral Pills组大鼠海马CA1、CA3区锥体细胞层细胞丢失较少,细胞排列较紧密、整齐;DG区NSE阳性的细胞减少,胞体较小,突起较细;海马NSE表达下降,有统计学差异(P0.05)。D-gal衰老模型鼠海马锥体细胞衰老变性且NSE的表达增多;25 Odors Coral Pills可抑制D-gal衰老鼠海马锥体细胞的衰老变性和NSE的表达。     

衰老相关microRNAs研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类长度约22个核苷酸的非编码RNA.这是一种广泛存在于真核生物中的内源性单链小分子RNA,miRNAs通过部分碱基对互补方式与靶基因结合,在转录和转录后水平调节靶基因表达.最近研究发现,miRNAs可以靶向多个衰老相关信号通路,在线虫、果蝇、小鼠和人类的衰老过程中发挥了重要的调控作用.本文总结了近年来与衰老相关的miRNAs的研究进展,首先介绍衰老相关的信号通路,然后重点介绍与线虫和哺乳动物衰老有关的miRNAs,以及这些miRNAs如何调控衰老相关信号通路,从而影响细胞、组织和整个机体的衰老进程和衰老相关性疾病,最后展望该领域未来的研究方向.     

综述: 衰老相关microRNAs研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类长度约22个核苷酸的非编码RNA.这是一种广泛存在于真核生物中的内源性单链小分子RNA,miRNAs通过部分碱基对互补方式与靶基因结合,在转录和转录后水平调节靶基因表达.最近研究发现,miRNAs可以靶向多个衰老相关信号通路,在线虫、果蝇、小鼠和人类的衰老过程中发挥了重要的调控作用.本文总结了近年来与衰老相关的miRNAs的研究进展,首先介绍衰老相关的信号通路,然后重点介绍与线虫和哺乳动物衰老有关的miRNAs,以及这些miRNAs如何调控衰老相关信号通路,从而影响细胞、组织和整个机体的衰老进程和衰老相关性疾病,最后展望该领域未来的研究方向.     

活性污泥微生物群落宏组学研究进展

活性污泥是全球最常用的废水生物处理人工生态系统,微生物是驱动其污染净化能力的关键。活性污泥微生物群落所有物种与基因(简称"微生物组")的研究先后经历了"显微镜观察和纯菌培养分离"(1915)、"PCR扩增-测序"(1994)和"高通量测序-宏组学分析"(2006)三个重要阶段的发展变迁。相应地,我们对活性污泥微生物组的认知经历了从最早对微型动物(如钟虫和轮虫)及其他微生物的形貌观察和纯种培养鉴定到今天对整个微生物组的全局多样性认识的飞跃。近13年来,基于高通量测序的宏组学方法被广泛应用于揭示活性污泥微生物群落组成结构和功能,我们现在充分意识到活性污泥微生物组蕴藏着大量不可培养新物种和基因多样性,驱动着各类污染物的降解与转化。目前,特异性分子标记基因的扩增子测序技术已经被广泛应用于揭示城市和工业废水处理活性污泥微生物组和典型功能种群(如硝化细菌和聚磷菌)的时空多样性和群落构建机制,进而为未来实现活性污泥微生物组功能的精准调控奠定理论基础。宏基因组学研究在群落、种群和个体基因组水平全面解析了活性污泥微生物组驱动的碳、氮、磷元素循环过程,以及有机微污染物的生物降解和转化机理。将来活性污泥微生物组学研究需要在"标准化的组学分析方法和绝对定量""高通量培养组学""高通量功能基因组学"和"多组学方法的结合及多种方法并用"4个方面取得实现精准生态基因组学所需的技术突破,以最大限度发掘活性污泥微生物组在污水处理与资源回收领域的生态学与工程学价值。     

模型构建在生物学教学难点突破中的应用

高中生物学中很多概念、原理、过程、学说,都运用了模型构建的方法研究和展示,并由此解决了许多生物学问题。以案例的形式,介绍了生物学教学过程中,通过设计不同类型的模型进行构建突破教学难点。     

T16Ainh-A01对耳蜗血管纹毛细血管内皮细胞凋亡及衰老的影响*

目的: 原代培养豚鼠耳蜗血管纹毛细血管内皮细胞(ECs),探讨跨膜蛋白16A(TMEM16A)在耳蜗血管纹毛细血管ECs衰老过程中的变化及对耳蜗血管纹毛细血管ECs凋亡及衰老的影响。方法: 原代培养耳蜗血管纹毛细血管ECs,细胞传代构建衰老模型并根据CCK-8及β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色评估细胞衰老程度,衰老细胞被随机分为衰老组(P12)、溶剂组(P12+DMSO)、T16Ainh-A01组(P12+T16Ainh-A01),免疫荧光及Western blot检测TMEM16A在ECs上的表达及分布,流式细胞术检测各组细胞凋亡率,Western blot检测各组Bax、Bcl-2、cleaved casepase-3蛋白表达水平。结果: 原代培养的耳蜗血管纹毛细血管ECs阳性率在95%以上,并确定第12代耳蜗血管纹毛细血管ECs为衰老组,与年轻组ECs相比,衰老组ECs上TMEM16A荧光及蛋白表达显著增强(P＜0.05),细胞凋亡率升高,衰老组给予T16Ainh-A01干预24 h后,Bax、cleaved casepase-3的蛋白表达下调(P＜0.01),Bcl-2的蛋白表达上调(P＜0.05),凋亡率下降且SA-β-gal阳性细胞率明显下降(P＜0.01)。结论: 衰老耳蜗血管纹毛细血管ECs凋亡增多且TMEM16A表达增加,TMEM16A特异性阻断剂T16Ainh-A01可以降低耳蜗血管纹毛细血管ECs的凋亡和衰老程度,提示TMEM16A可能参与耳蜗血管纹毛细血管ECs的凋亡和衰老过程。     

合成生物学时代基于非模式细菌的工业底盘细胞研究现状与展望

工业微生物底盘细胞的开发将为工业生物技术的发展提供优良的细胞工厂,有利于实现环境保护及经济可持续发展。基于合成生物学"设计-构建-测试-学习"(Design-Build-Test-Learn,DBTL)策略,对底盘细胞进行多维度的理性或半理性改造是实现"建物致知"以及"建物致用"目标的重要手段。文中简述了合成生物学DBTL策略中各步骤相关的重要技术方法;概述了部分重要模式微生物底盘细胞的策略与研究进展;重点比较介绍了工业生物技术领域具有特殊生理功能、利用一碳化合物及高效生产平台化合物的部分非模式细菌;同时也提出了实现优良、安全合成微生物细胞工厂构建与应用的策略。这些方法策略包括依靠合成生物学技术方法,综合模式与非模式微生物优势,开发应用经济、高效的高通量智能装备,建立分子组学与表型组学研究平台,推动多层次系统生物学与表型组学大数据的解析、整合、模拟与可视化,以及建立高质量的数字细胞模型和基因组优化的底盘细胞,推动高效、优良工业细胞工厂的理性设计、构建与应用。     

微生物组大数据管理与分析

高通量技术的迅猛发展促使微生物生态学研究获得了重大突破,掀起了元基因组学(Metagenomics)研究的热潮。元基因组学通常被定义为对未培养的环境样本中微生物群体的DNA序列分析。随着微生物组学数据的日益剧增,微生物大数据的高效管理与分析越来越受到研究者的关注。如何从海量的微生物组数据中挖掘出具有科研价值的数据信息并应用于实际问题成为当前的研究热点。目前已有很多计算生物学程序工具及数据库用于元基因组数据的分析与管理。本文主要综述了随着高通量测序技术的进步,国际上主要的微生物组计划及微生物组数据平台,如人类微生物组项目(human microbiome project,HMP)、地球微生物组项目(earth microbiome project,EMP)、欧盟的肠道微生物组计划(metagenomics of human intestinal tract,MetaHIT)、MG-RAST、i Microbe、整合微生物组(integration microbial genomes,IMG)以及EBI Metagenomics等;介绍了微生物数据分析的主要流程与工具;提出了建设多源异构的微生物生态数据管理与分析系统的必要性。     

衰老对2种猕猴血液基因表达的影响及与人类的对比

衰老是导致免疫功能和代谢活动下降的危险因素.作为最常用的非人灵长类动物模型,猕猴属Macaca被用来探索与衰老过程相关的因素.为了比较2种猕猴和人类在衰老过程基因表达变化的异同,本研究收集比较了3个物种的血液转录组.在藏酋猴M.thibetana(TM)、普通猕猴M.mulatta(CR)和人类中分别获得了2523个、...     

二十五味珊瑚丸对D-半乳糖衰老鼠海马细胞形态和GFAP表达的影响

探讨二十五味珊瑚丸对D-半乳糖衰老模型大鼠海马锥体细胞形态和星形胶质细胞胶质纤维酸性蛋白(GFAP)表达的影响。采用颈背部皮下注射D-半乳糖制作大鼠衰老模型。于造模的第6周,给予二十五味珊瑚灌胃。之后取各组脑组织进行HE染色、GFAP免疫组化染色以及Western blotting。与模型组比较,二十五味珊瑚丸组大鼠海马CA3区锥体细胞层细胞丢失较少,细胞排列较紧密、整齐;DG区GFAP阳性的星形胶质细胞数量减少,胞体较小,突起较细;海马GFAP表达下降,差异有显著性(P0.05)。D-半乳糖衰老模型大鼠海马锥体细胞衰老变性且GFAP的表达增多;二十五味珊瑚丸可抑制D-半乳糖衰老模型大鼠海马锥体细胞的衰老变性和星形胶质细胞GFAP的表达。     

细胞衰老与衰老细胞

细胞衰老(cellular senescence)是一个应激导致细胞生长停滞的生理过程．一部分发生衰老的细胞会被机体自身清除,但另一些衰老的细胞会随着时间的推移在体内积累增多,并分泌一些免疫刺激因子,导致低水平炎症发生,引起周围组织衰老或癌变,这类具有特殊生物学特征和功能的细胞就是衰老细胞(senescent cell)．实验揭示,衰老细胞不仅是衰老过程的产物,也可能是组织器官进一步衰退的重要原因．近日,Baker等的一项研究成果(Nature,2011,479(7372)：232-236)表明,清除衰老细胞可延缓小鼠的衰老进程,该成果有望开辟出一条对抗衰老的新途径．