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CRISPR/Cas9、单碱基编辑器和引导编辑器治疗β-血红蛋白遗传病的进展与挑战
支胜尧;罗晓彤;β-地中海贫血和镰状细胞病是由β珠蛋白基因突变引起的两种常见单基因遗传病。它们的显著特征是血红蛋白合成异常，造成患者终身定期输血维持生命，并伴随多种并发症。异体造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation, HSCT)是主要的治愈血红蛋白遗传病的临床策略。然而，由于人类白细胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)配型相合供体的稀缺性和造血干细胞移植适用时间窗口的狭窄性，促使科学家们积极探索新的治疗途径。近年来，研究人员利用慢病毒载体将功能性β珠蛋白基因导入患者的自体造血干细胞后再回输患者体内，这种方法在治愈β-血红蛋白病方面展现了巨大的潜力，但其安全性一直受到质疑。随着基因组编辑技术的快速发展，特别是近十年规律性成簇间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及相关蛋白(CRISPR-associated protein, Cas)系统的突破，为直接修改造血干细胞中的致病基因提供了可能。CRISPR/Cas9及其衍生工具如单碱基编辑器和引导编辑器都表现出极高的β-血红蛋白遗传病治愈潜力。此外，通过基因编辑促进胎儿血红蛋白(fetal hemoglobin, HbF)表达也是一种有效的治疗手段。移植经基因编辑修正的自体造血干细胞，有望成为一种治愈β-血红蛋白病的新疗法。本文综述了针对β-地中海贫血和镰状细胞病的基因编辑治疗领域的最新研究进展，并重点讨论了其在临床转化过程中所面临的挑战。
基因编辑技术在斑马鱼中的应用及研究进展
雷立芳;蔡英桂;王宏波;吴秀山;叶湘漓;基因编辑技术通过对特定DNA片段的插入、敲除、修饰或替换等,实现对生物体中目标基因的编辑。与早期基因工程技术将遗传物质随机插入宿主基因组中的方式不同的是,基因编辑技术能够定点需要插入的位置,从而实现对生物体基因组特定位点的准确修饰、人为地改造生物体的遗传信息,目前广泛应用于斑马鱼的基因组学、遗传发育和基因功能研究中。其方法包括诱变技术、Tol2转座子、Morpholino、ZFNs、TALEN和CRISPR/Cas系统等。本研究主要介绍了基因编辑技术的作用机理与发展概况。作为一种精准而高效的基因工程方法,基因编辑技术在近年来得到了飞速地发展。它既可以采用对特定基因的靶向突变来研究基因的功能,也可以通过将功能性基因插入并替代缺陷基因而用于某些遗传性疾病的基因治疗。可以肯定的是,基因编辑技术未来将在基础生物学、医学、生物技术等多个领域具有重要的研究价值和应用价值。
植物细胞程序性死亡研究进展
刘驰;关和新;周瑞阳;细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)是植物正常生长发育所必须的。植物PCD可分为两类:一类是依赖于Caspases的PCD,另一类是不依赖于Caspases的PCD。研究表明,线粒体、溶酶体、内质网和液泡等细胞器对植物PCD发生有重要作用。鉴于PCD在植物生长和分化过程中的重要功能,深入研究植物细胞程序性死亡对新不育系的创建、花卉品种改良、抗病抗盐育种有重要意义。
当归多糖通过AKT/FOXO3通路调节免疫性卵巢早衰小鼠内分泌功能
李莉;卢鹏;高霞;为探讨当归多糖(angelica polysaccharide, AP)对免疫性卵巢早衰小鼠内分泌功能的影响及分子机制,本研究将60只雌性BALB/c小鼠分为正常组、模型组、AP低剂量(100 mg/kg)、中剂量(200 mg/kg)、高剂量(400 mg/kg)组和补佳乐阳性组,以小鼠透明带多肽为抗原,皮下多点注射建立免疫性卵巢早衰(premature ovarian failure, POF)小鼠模型,灌胃相应药物,连续治疗4周后检测各组小鼠卵巢指数,检测各组小鼠血液SOD和MDA水平;通过ELISA检测各组小鼠卵巢组织IL-1β和IL-6水平,Western blotting检测各组小鼠p-AKT和FOXO3蛋白表达水平。与空白组相比,模型组小鼠卵巢指数显著降低,与模型组比较,AP低、中、高剂量组和阳性组小鼠卵巢指数显著升高,差异具有统计学意义(p<0.01)。与空白组比较,模型组小鼠血液SOD活性显著降低,MDA含量显著升高,与模型组比较,AP低、中、高剂量组和阳性组小鼠血液SOD活性显著升高,MDA含量显著降低。ELISA结果显示,与空白组比较,模型组小鼠卵巢组织IL-1β和IL-6含量显著升高,与模型组比较,AP低、中、高剂量组小鼠卵巢组织IL-1β和IL-6含量显著降低,差异具有统计学意义(p<0.01)。Western blotting结果显示,与空白组比较,模型组小鼠卵巢p-AKT和FOXO3蛋白表达显著降低,与模型组比较,AP低、中、高剂量组和阳性组小鼠卵巢p-AKT和FOXO3蛋白表达显著升高,差异具有统计学意义(p<0.01)。本研究结果说明,当归多糖AP激活AKT/FOXO3通路,抑制小鼠氧化应激,改善免疫性卵巢早衰小鼠内分泌功能,可在一定程度上抑制免疫卵巢早衰。
植物雌激素的特性及其应用研究进展
李从文;魏云林;植物雌激素主要来自于植物提取,结构和功能均类似于人体雌激素17-β-雌二醇(E2)。它们能以较低的亲和度与雌激素受体结合而发挥雌激素的作用,其作用强度低于人体雌激素,从而大大减少了雌激素在使用过程中带来的副作用,成为当前激素研究开发领域关注的热点。现有研究表明它们具有抗氧化、抗增生、促进新陈代谢等功能,可望在将来大量用于提高人体免疫力、抑制肿瘤生长和保护心血管系统等方面。
响应面法优化AB-8大孔树脂纯化玉米须总黄酮的工艺
陈红玲;曹稳根;董增;翟科峰;张兴桃;王晴;本研究采用超声波法提取玉米须总黄酮,继而研究AB-8大孔树脂纯化玉米须总黄酮的最佳工艺。以动态吸附率为评价指标,考察上样液流速、上样液浓度、上样液pH对玉米须总黄酮动态吸附的影响,以动态洗脱率为评价指标,考察洗脱液浓度、洗脱液用量对玉米须总黄酮动态解吸附的影响。在AB-8大孔树脂单因素试验的基础上,应用响应面法优化了玉米须总黄酮的纯化工艺条件。研究表明,最佳纯化工艺条件:上样液浓度0.03 mg/mL、上样液流速0.50 mL/min、洗脱液浓度91%。在此工艺条件下,玉米须总黄酮洗脱率为87.90%,与理论值基本吻合。该工艺稳定、可行,可用于玉米须总黄酮的分离纯化。
动物基因组编辑及其应用研究进展
任红艳;华再东;毕延震;郑新民;基因组编辑技术已成为研究人员进行生物和生物医学研究的强大武器。为了进一步改善和拓展其功能,科学家们在多种生物个体上进行了测试,优化了多种基因编辑工具递送策略,并且已经研发出了多种方案来确保基因组编辑的准确性。本研究回顾了基因组编辑技术的历史里程碑,讨论了出现的相关技术应用,最后,本研究还预测了未来基因组编辑技术的发展方向,为基因组编辑技术的未来发展提供了一个崭新的视角。
原核生物的启动子及其研究方法进展
张小梅;彭萱;龙雨欣;龙中儿;启动子是调控转录起始的最基本元件，对原核生物的生存和适应至关重要。深入研究原核生物的启动子有助于了解原核生物的基因表达调控机制，有利于构建智能和高效的工程菌株，进而有利于提高重要代谢物的产量，在合成生物学和代谢工程等领域均具有重要意义。近年来，随着原核生物启动子研究成果的不断积累，大量启动子的序列被克隆、鉴定以及改造，并被尝试用于生产实践。本文介绍了原核生物启动子的结构和类型，详述了启动子预测、结构分析、功能鉴定及其开发应用的方法，最后对该领域的研究进行展望，以期为筛选和鉴定新型原核生物启动子、提高靶基因的高效表达及优化代谢途径提供思路。
WRKY转录因子表达谱的研究进展
张颖;蒋卫杰;凌键;余宏军;王明;环境胁迫对植物的生长发育造成重大影响,因此,提高植物的抗逆性是农业面临的重要问题。自然界中存在多种抗逆基因,如抗盐基因、抗旱基因、抗寒基因等。利用植物基因工程和分子生物学技术提高植物对逆境的适应性及其抗逆分子机制的研究已成为当今热点。WRKY转录因子是一类参与多种胁迫反应的诱导型转录因子,本文综述了WRKY转录因子家族的结构特点、WRKY转录因子在非生物胁迫(高温、低温、干旱、盐)、外源物质(激素及O3)处理及生物胁迫下的表达模式。各种胁迫下的表达谱均呈现不同特点,这些差异表达可能与它们所行使的不同生物学功能有关。
蒲公英黄酮对ICR小鼠体内抗氧化酶活性及相关基因表达的影响
刘佳人;徐兴军;康文锦;张伟伟;邵淑丽;为探讨蒲公英黄酮对ICR(institute of cancer research)小鼠体内抗氧化酶活性及相关基因表达的影响，将50只5周龄SPF级ICR雄性小鼠(22 g±2 g)按体质量随机分为5组：空白组、对照组、高浓度蒲公英黄酮组(100 mg·kg-1·d-1)、中浓度蒲公英黄酮组(50 mg·kg-1·d-1)、低浓度蒲公英黄酮组(25 mg·kg-1·d-1)。各实验组每天定时灌胃不同浓度蒲公英黄酮1次，空白组灌胃等量的生理盐水，对照组灌胃等量二甲基亚砜(DMSO);连续4周，利用相关试剂盒测定小鼠血清和肝脏组织内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-PX)的活性，总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC),以及丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量；利用RT-qPCR方法检测小鼠肝脏组织中抗氧化基因SOD-1、SOD-2、GPX-1、GPX-4的mRNA相对表达量。结果显示，蒲公英黄酮能显著提高小鼠血清和肝脏组织中SOD、GSH-PX、T-AOC的活性(P<0.05),显著降低MDA的含量(P<0.05),显著上调抗氧化基因SOD-1、SOD-2、GPX-1、GPX-4的mRNA的表达量。研究表明，蒲公英黄酮能提高小鼠的抗氧化能力，具有抗衰老作用。