虚拟细胞模型研究进展

虚拟细胞是20世纪末在国外兴起的一种利用现代信息技术和计算机模拟进行细胞研究的全新手段。主要是通过计算机建立人工细胞模型,模拟细胞内外环境,进行生物学的研究和探索。综述了国外主要的虚拟细胞模型的研究概况。     

全细胞网络重建与细胞工厂设计

在各种组学及其相应的网络研究相对成熟的基础上,集成各组学网络的细胞整合型网络或全细胞网络将大大提高对生物表型的预测能力,并成为代谢工程决策的有力武器.本文在阐述了细胞工厂设计中应该考虑细胞整合网络之后,综述了细胞整合网络的重建、分析、设计方法方面的有关问题,并进一步就研究细胞整合网络涉及的数据库、软件平台、并行计算几方面的作用作了介绍.     

虚拟生物实验室简介

试以虚拟现实的含义为出发点。阐明虚拟生物实验的内涵,探讨了虚拟生物实验室在生物学教学中的意义、应用时的注意点以度在中小学中的应用的前景。     

谈《医学细胞生物学》教材

谈《医学细胞生物学》教材邓藻锡（中山医科大学，广州５１００８０）看了五本“医学细胞生物学”教材（见参考资料），学到了很多知识，有些想法在这里提出来，以便以后写书的老师们参考。一、应该给学生一个完整的细胞结构的概念。我认为在参考书内应安排一章细胞概述的...     

基于虚拟筛选技术对氟康唑细胞毒性的机制评价

目的 探讨氟康唑对细胞是否具有毒性,能否用于防治细胞污染。方法 虚拟筛选与分子对接技术筛选潜在的毒性靶点。使用人肝癌SMMC-7721细胞、人胚肝HHL-5细胞与人胚肾HEK-293细胞进行体外实验。CCK8实验验证氟康唑对细胞活性的影响。Hoechst 33342/PI双染实验进行形态学观察。qRT-PCR实验进一步验证氟康唑对虚拟筛选所获的靶点是否有影响,明确对细胞影响的机制。结果 虚拟筛选前6个核心毒性靶点是IL-6、TP53、TNF、IL-1β、VEGFA以及EGFR。CCK8实验与Hoechst 33342/PI双染实验显示氟康唑对SMMC-7721细胞和HHL-5细胞具有抑制作用,对HEK-293细胞具有促增殖作用。qRT-PCR实验表明氟康唑导致细胞毒性的核心靶点是IL-6、IL-1β和EGFR。结论 氟康唑不适合广泛应用于预防细胞污染。     

细胞内吞的研究进展

细胞内吞(endocytosis)是细胞从周围环境中摄取各种物质的过程,是细胞生理代谢的一个极为重要的现象。几乎所有的真核细胞都通过内吞作用摄取细胞外基质中的大分子。70年代中期,Steinman等人发现了细胞膜系就再循环现象,Goldstein等人第一次较为完整地描述了由受体介导的低密度脂蛋白(Low densitylipoprotein,简称LDL)内吞过程,这两项成果使细胞内吞成为细胞生物学研究领域中的     

香菇的细胞生物学

引言香菇是真菌界担子菌门担子菌纲伞菌目侧耳科香菇属,学名为Lentinus edodes(Berkeleg)Singer.由于它美味可口芳香,自宋朝以来,我国就开始人工栽培,迄今已有800多年的历史,但由于我国重栽培轻研究,致使我国当前的香菇研究水平及经济效益落后于日本几十年.随着科学的发展,人们了解到担孢子的形成过程及机理,观察列了香     

细胞社会学—从细胞生物学研究个体发育的一条途径

前言一、提出细胞社会学的实验基础1.过去关于决定和分化的理解2.我们的离体实验 a.解离实验 b.表皮囊实验3.为什么决定和分化要在细胞团之内进行? a.肌节发育中的细胞连接 b.佛波酯处理的实验4.由以上实验引出的一些理论思考     

进化细胞生物学的提出及其任务

作者提出应创建一门源于进化生物学与细胞生物学两者的交叉学科一进化细胞生物学(细胞的进化生物学)。其根本任务在于用进化的观点考察真核细胞的一切方面,从它们的起源和演化来认识它们的现在。文中列举了其具体的研究内容,并分析了其研究方法上的特点,指出在这里需要把进化生物学的综合性分析与细胞生物学的实验研究最紧密地结合起来。文中还论述了真核细胞的细胞器的“不进化”现象,指出其根本原因在于进化焦点的转移。     

虚拟物种的基本原理及其在物种分布模型评估中的应用

物种分布模型是建立在物种出现或缺失数据的基础上,但可获得的真实分布数据存在着各种各样的缺点(如:物种识别错误、坐标错误、抽样偏差、数据缺失等),影响着物种分布模型的预测性能、稳定性及应用,因此使用物种真实分布数据评估物种分布模型将带来很大的不确定性。为避免这种不确定性,越来越多的研究使用虚拟物种来评价物种分布模型的性能,评估新方法的优劣。虚拟物种是一种建立在真实(或虚拟)地理信息系统下人工生命,是简化和抽象的物种,它通过模拟物种对环境变量的响应关系,评估物种在不同环境变量下的出现概率,人为地给出虚拟的物种分布数据。虚拟物种具有数据容易获得、数据质量可控、避免过度模拟等优势,目前它被广泛用于评估物种特性、抽样偏差、地理信息、出现/缺失标准等对物种分布模型性能的影响。虚拟物种是大尺度研究中不可或缺的重要工具,有利于解决真实数据未能解决的科学问题。常用的构成算法有求和法、求积法和综合法,但这些方法可能存在补偿效应,扩大了物种的分布范围。考虑到虚拟物种的不足,提出了未来虚拟物种可能的发展方向(避免过度脱离真实,完善虚拟物种的构成算法,构建虚拟的模式生物、群落及生态系统等)。为帮助研究者快速构建虚拟物种,基于R环境开发了一个虚拟物种构成软件包(SDMvspecies)。虚拟物种可以与真实物种相结合,通过改进模型的构成方法,有利于解决一些真实数据未能解决的问题;虚拟物种的应用也将导致一些新理论的产生,有利于更好地理解生态学原理。     

A case study on the detailed reproducibility of a Human Cell Atlas project

Background: Reproducibility is a defining feature of a scientific discovery. Reproducibility can be at different levels for different types of study. The purpose of the Human Cell Atlas (HCA) project is to build maps of molecular signatures of all human cell types and states to serve as references for future discoveries. Constructing such a complex reference atlas must involve the assembly and aggregation of data from multiple labs, probably generated with different technologies. It has much higher requirements on reproducibility than individual research projects. To add another layer of complexity, the bioinformatics procedures involved for single-cell data have high flexibility and diversity. There are many factors in the processing and analysis of single-cell RNA-seq data that can shape the final results in different ways. Methods: To study what levels of reproducibility can be reached in current practices, we conducted a detailed reproduction study for a well-documented recent publication on the atlas of human blood dendritic cells as an example to break down the bioinformatics steps and factors that are crucial for the reproducibility at different levels. Results: We found that the major scientific discovery can be well reproduced after some efforts, but there are also some differences in some details that may cause uncertainty in the future reference. This study provides a detailed case observation on the on-going discussions of the type of standards the HCA community should take when releasing data and publications to guarantee the reproducibility and reliability of the future atlas. Conclusion: Current practices of releasing data and publications may not be adequate to guarantee the reproducibility of HCA. We propose building more stringent guidelines and standards on the information that needs to be provided along with publications for projects that evolved in the HCA program.     

通过触觉编码和声音为视力障碍者提供远程虚拟陪伴

目的 现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能（AI）的判断不能提供足够的安全性。本文提出了一种将周边环境信息转化成头颈部触觉指令、并辅助以语音交互的系统,其有效性、安全性、信息量等均优于现有体外辅助技术,同时也具有低成本、低风险、适合多种生活和工作场景等优势。方法 该系统借助最新的远程无线网络通讯技术、芯片技术,利用前方人员随身佩戴的微小型电子设备、摄像头和感应器,以及云端庞大的数据库和计算能力,后台人员可以实时、充分地远程（比如跨越城市）了解前方的现场景象、环境参数和人员状态等信息,通过对比云端数据库和内存数据库、AI辅助识别和人工综合分析,快速获得最合理的行动方案,并将行动指令及时传给前方人员,实现盲人导航功能。同时,也用语音互动对话提供人文关怀、情感寄托。结果 本文首次提出了“远程虚拟陪伴概念”,并演示了相应的硬件和软件以及多种生活场景下的测试效果。除了可以实现基础的导航功能,比如帮助视觉障碍人群完成在超市购物、咖啡厅寻座、街道行走,以及完成更加复杂的拼图、日常娱乐打牌功能,还可以满足骑行等速度相对快的移动指令要求。结论 实验结果表明,这种“远程虚拟陪伴”装置适用大量场景和需求,不仅可以用于视觉障碍人群出行、购物、娱乐,也可用于陪伴老人出行、辅助野外探险或旅行等,具有广泛的发展和应用前景。     

Virtual human hand: model and kinematics

The human hand plays an important role in daily life. It is the interface between the human and the exterior world by positioning, orienting, touching and grasping objects. The human hand has multiple degrees of freedom (DOFs) to enable mobility and dexterity. A virtual human hand model can be inserted into CAD (Computer Aided Design) models to assess the manipulation capabilities in the early design stage to reduce design time and cost. Joystick assessment is one of the important design cases. This study is a first step towards a comprehensive hand simulation tool to simulate the manipulation and grasping of objects. This paper presents a novel 25 DOFs' hand skeletal model based on hand anatomy and hand kinematics: (1) joint range of motion, (2) Denavit–Hartenberg method to define the joint relationship and (3) finger workspace determination. Novelty for this hand model includes arching the palm with the four DOFs added in the carpometacarpal and wrist joints for the ring and small fingers.     

用于体外人工肝支持系统的肝细胞研究

目前,人工肝支持系统正在成为急性肝衰竭患者体外有效的肝支持治疗手段,其中以生物人工肝为主附加血或血浆灌流组成的体外组合型人工肝辅助装置最为人们关注,主要包含肝酶类、肝细胞成分、肝组织片及培养肝细胞系统等,其中又以对肝细胞培养系统的研究最为广泛。本文综述了国内外有关肝细胞的来源、培养方式、所需肝细胞数量等问题的研究进展。     

猪T细胞受体γ链基因的克隆及生物信息学分析

目的:克隆猪T细胞受体γ链(pTCR-γ)基因,用以研究猪T细胞受体分子结构与功能。方法与结果:以GenBank上登载的pTCR-γ基因为参考序列,用RT-PCR法从猪外周血淋巴细胞中克隆pTCR-γ基因。序列分析表明,pTCR-γ基因开放读框为1026bp,编码341个氨基酸残基,含有由23个氨基酸残基构成的信号肽序列;与参考序列相比,在核苷酸和推导氨基酸序列上的同源性分别为95.6%和88.8%;系统进化分析发现,该基因与绵羊、恒河猴、人、马、牛的同源性相对较高,与褐鼠、家犬、家鼠、家猫的同源性次之,而与禽类、鱼类的同源性最低;生物信息学结构预测表明猪T细胞受体γ链含2个结构域,其中1个为IG_LIKE1结构域(IGv结构域),由第14～114位共101个氨基酸残基组成;另一个为IG_LIKE2结构域(IGc结构域),由第143～238位共96个氨基酸残基组成。结论:克隆并应用生物信息学技术分析了猪T细胞受体γ链基因序列及编码蛋白的结构特征,为进一步研究γ链的结构与功能奠定了基础。     

Cognitive Ergonomics in Virtual Environments: Development of an Intuitive and Appropriate Input Device for Navigating in a Virtual Maze

For patients suffering from mild cognitive impairments, the navigation through a virtual maze should be as intuitive and efficient as possible in order to minimize cognitive and physical strain. This paper discusses the appropriateness of interaction devices for being used for easy navigation tasks. Information gained from human centered evaluation was used to develop an intuitive and ergonomic interaction device. Two experiments examined the usability of tracked interaction devices. Usability problems with the devices are discussed. The findings from the experiments were translated into general design guidance, in addition to specific recommendations. A new device was designed on the basis of these recommendations and its usability was evaluated in a second experiment. The results were used to develop a lightweight interaction device for navigation in the virtual maze.