Engineering imaging probes and molecular machines for nanomedicine

Nanomedicine is an emerging field that integrates nanotechnology, biomolecular engineering, life sciences and medicine; it is expected to produce major breakthroughs in medical diagnostics and therapeutics. Due to the size-compatibility of nano-scale structures and devices with proteins and nucleic acids, the design, synthesis and application of nanoprobes, nanocarriers and nanomachines provide unprecedented opportunities for achieving a better control of biological processes, and drastic improvements in disease detection, therapy, and prevention. Recent advances in nanomedicine include the development of functional nanoparticle based molecular imaging probes, nano-structured materials as drug/gene carriers for in vivo delivery, and engineered molecular machines for treating single-gene disorders. This review focuses on the development of molecular imaging probes and engineered nucleases for nanomedicine, including quantum dot bioconjugates, quantum dot-fluorescent protein FRET probes, molecular beacons, magnetic and gold nanoparticle based imaging contrast agents, and the design and validation of zinc finger nucleases (ZFNs) and TAL effector nucleases (TALENs) for gene targeting. The challenges in translating nanomedicine approaches to clinical applications are discussed.     

Identification of a new mutation in medium-chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) deficiency.

A mutation involving an A-to-G nucleotide replacement at position 985 of the medium-chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) cDNA was found in homozygous form in 18 unrelated MCAD-deficient families and in heterozygous form in 4 families. By PCR amplification and sequencing of cDNA from a compound heterozygote, we have detected a new mutation in an MCAD-deficient patient in whom one MCAD allele produces mRNA that is missing 4 bp in the MCAD cDNA, while the other allele carries the A-to-G-985 mutation. The presence of this 4-bp deletion was confirmed in the patient's genomic DNA by dot-blot hybridization with allele-specific oligonucleotide probes and by restriction analysis of PCR products. A rapid screening test for this 4-bp deletion was developed, based on mismatched primer PCR amplification. The deletion created a new restrictive-enzyme site which yielded two DNA fragments. The 4-bp deletion was not found in the three remaining MCAD chromosomes not harboring the A-to-G-985 mutation, nor it was present in 20 chromosomes from 10 unrelated normal Caucasians. The PCR-based method for screening these two mutations can detect over 93% of all MCAD mutations.     

一些化学和物理因素对羊瘙痒因子263K蛋白酶抗性的影响

朊病毒(prion)具有超强的理化因素抵抗能力,可抵抗常规物理和化学因子对其感染性的灭活.为了研究不同理化因素对PrPSc蛋白酶抗性的影响,采用不同浓度的NaOH、NaOCl、SDS、温度变化以及3%SDS与温度变化联合处理羊瘙痒因子263K,再经蛋白酶K(Proteinase K,PK)消化,通过Western blot检测观测PrPSc的PK抗性.结果发现,上述几种理化因素对羊瘙痒因子263K的PK抗性有不同程度的破坏作用.NaOH浓度在0.05mol/L以上,NaOCl游离氯含量在0.1%以上,温度在121℃以上都能使PrPSc的PK抗性消失;而1%～5%SDS不能使PrPSc的PK抗性完全消失,3%SDS与温度的联合作用可有效地破坏PK抗性,同时使所需温度降低.还发现,在较低浓度的化学因子或温度的条件下即可出现PK抗性的破坏,而在较高浓度或温度处理时才出现蛋白本身的消失.这些结果提示,与PrPSc感染性的结果相似,PK抗性可受相似浓度或强度的理化因素影响,具有明显的浓度或强度相关性,对判定消除PrPSc的感染性有一定的指导意义.     

河北省南大港农场2002年夏蝗发生特点及原因浅析

进入 90年代以来 ,南大港蝗区东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)大发生 6次 ,2 0 0 1年夏秋蝗发生面积达 2 6万hm2 ,5龄蝗蝻最高密度为 1 0 0 0 0头 m2 。 2 0 0 2年形势更为严峻 ,仅夏蝗发生面积超过 2万hm2 ;分别造成 1 3 0 0hm2 和 2 70 0hm2 的芦苇被吃成光杆和被啃食的严重破叶。出土时间早、孵化时间长、龄期悬殊大是今年夏蝗发生的主要特点。主要原因是去年越冬卵块基数大 ,其次是受气候条件和农业环境的影响     

濒危植物明党参与非濒危种峨参种子休眠和萌发比较

研究了濒危植物明党参（Changium smyrnioides)与非濒危种峨参（Anthriscus sylvestris)种子贮存,打破休眠和萌发对水分和温度条件的要求。结果表明,在自然条件下,明党参种子有5个月的休眠期,人工低温（10℃左右）处理40天即可打破休眠;两种植物种子自然温度干燥处理不能打破休眠;两种植物的种子在自然温度变湿层积处理后萌发率最高,萌发持续时间也最长,其中明党参的萌发率地峨参,持续时间短于峨参;自然温度淹水处理大大降低了两种植物种子的萌发率,但明党参仍有7％的萌发率。明党参种子质量和发芽率不应是明党参濒危的直接原因,但因其具有种子产量低,幼苗数量少,存活率高的K－对策,当受到强烈干扰时,种群难以在短期内恢复,容易濒危。     

大渡河上游不同林龄云杉人工林与原始林下地表苔藓层片结构与物种组成

为评估在人工林早期发育过程中地表苔藓层片物种组成和结构的演变趋势, 选择四川省金川县507林场4–30年林龄的5块云杉(Picea asperata)人工林和1块300年岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林, 开展了地表苔藓植物调查。采用方差分析法(ANOVA)对苔藓植物特征参数进行差异性检验, 采用Sørensen群落相似性系数比较了苔藓群落β多样性差异。结果表明: (1)云杉人工林较原始林地表苔藓物种丰富度高。年轻的人工林(<16年)较中龄林(21–30年)地表有更多的苔藓种类; (2)原始林较人工林有更高的地表苔藓植物盖度、密度、平均高度和厚度, 而不同林龄的人工林之间在苔藓植物层片盖度和密度上并没有表现出统计学意义上的差异(P>0.05), 但地表苔藓优势种及次优势种组成具有较明显的差异; (3)人工林与原始林地表苔藓共有种具有明显的喜光耐旱特性, 4年生未成林地段与原始林共有种数最多, 为19种; (4)原始林下地表24种苔藓植物中, 除Rhytidium rugosum外, 23种在云杉人工林早期发育过程中存在。在人工林发育过程中地表苔藓物种替代明显, 替代率随林龄呈增加趋势(0.24–0.60), 有明显的物种替代现象发生。综合分析表明: (1) 本文所研究的4–30年的云杉人工林发育过程中地表苔藓结构与多样性并没有表现出预期的恢复趋势, 大多数土著苔藓种群还未能有效恢复; (2)要恢复重建林地后演替阶段的苔藓种群结构和多样性, 不仅需要在采伐和造林过程中减少对土壤的扰动以保护地表微生境, 还应在云杉人工林处于16–20年林龄, 地表苔藓植物丰富度发生显著衰退时进行合理疏伐。     

博尔纳病病毒抗原免疫的杂交瘤细胞系的评价

目的评价博尔纳病病毒(BDV)抗原免疫的杂交瘤细胞系的产生抗体能力与抗体特异性。方法随机抽取2株由BDV抗原免疫的杂交瘤细胞系H1和H2,通过体内和体外方法制备单克隆抗体,通过间接免疫荧光、免疫印迹和间接酶联免疫吸附3种试验方法对制备的抗体进行特异性鉴定及效价测定。结果杂交瘤细胞系H1和H2可以产生一定效价的单克隆抗体,并对BDV的P24和P40抗原具有特异性。结论由杂交瘤细胞系H1和H2产生的单克隆抗体可以用于检测BDV特异性抗原。     

孢子丝菌病43例临床分析

目的 探讨孢子丝菌病的发病原因及特点。方法 就1991～2002年间在本院就诊的深部真菌病病例,利用沙氏真菌学检查方法筛查确诊为孢子丝菌病43例并进行临床观察。结果 1991—1993年患者5例（11．63％）,1994～1996年水灾后2年内患者34例（79．07％）,1997～2002年5年内患者4例（9．30％）。有明显外伤史及疑似蚊、蜂叮螫者占总发病人数72．09％。伴高血压者占20．93％。碘化钾治愈率100％。结论 各种原因造成的环境污染或某些自然灾害致使腐生菌大量生长繁殖是引起本病区域性流行的根本原因。外伤及昆虫叮、螫为重要致病条件。碘化钾为首选治疗药物。     

广聚萤叶甲成虫取食经历对后续 产卵寄主选择的影响

【背景】取食经历对植食性昆虫的寄主选择行为具有较大影响,影响天敌昆虫寄主专一性测定的设计和结果解释。【方法】采用选择性试验,观察了入侵豚草的重要天敌——广聚萤叶甲成虫羽化后取食不同植物对其后续产卵寄主选择的影响。【结果】与取食豚草的试虫相比,有取食三裂叶豚草、苍耳或菊芋经历的成虫选择苍耳产卵的频次增加,不再对豚草表现出明显的选择偏好性。对产卵识别期的Cox模型分析结果表明,成虫早期取食不同植物,对后续产卵选择有显著影响,成虫羽化后如果先取食豚草或三裂叶豚草,则选择苍耳产卵的倾向显著低于豚草;但如果先取食苍耳、菊芋和农家向日葵,则选择苍耳产卵的倾向与豚草无显著差异。【结论与意义】由此推测,广聚萤叶甲初羽化成虫取食的植物对其后续产卵选择具有较大影响,因而在寄主专一性测定中应关注测试前饲喂的植物种类。     

汉坦病毒HTN261株S基因片段的核苷酸序列测定及分析

黑龙江省是肾综合征因热（HFRS）的重疫区。近年来HFRS年的发病人数曾超过万人。流行病学和血清学研究表明黑龙江省HFRS疫区主要是姬鼠型,但目前尚缺乏病毒的分子生物学资料。我们对从疫区捕获的宿主动物－黑线姬鼠肺中分离的汉坦病毒HTN261株的S基因片段的全基因序列进测定和初步分析。结果如下,HTN261株的S基因片段的全序列长为1697nt。只有一个主要的编码N蛋白的ORF,起始位置为第37nt,终止于1326nt,编码的蛋白长为429aa。没有发现存在ORF2。HTN261株的S基因片段核苷酸序列与HGTN型中的病毒株的同源性很高,而与汉坦病毒其他型的同源民生较差,从种系发生树分析来看,HNT261株归结于汉坦病毒的HTN型。在HTN型之内,HTN261株和HTN76－118株在一个分枝内,就其核苷酸和蛋白的同源性说,HT N261株和HTN76－118株的同源性分别是89％（全S基因）和98％（蛋白）。而与中国境内发现的其他汉坦病毒株Z10,HU,Chen4,NC167等基因和蛋白的同源性相对较差,汉坦病毒除具有其宿主的依赖性外,还具有其地理的簇集性。HTN261株和HTN76－118株之间S基因和N蛋白序列的变异性的差异分别为11％和2％,表明HTN261株和HTN76－118株还有不同,可能是不同的亚型。不过,尚有待于进一步研究证明。