肿瘤微环境中的定量工程生物学

定量工程生物学在定量刻画肿瘤微环境方面起到了重要的作用,也推动了肿瘤免疫疗法的机制研究.然而在肿瘤免疫治疗的临床应用中,大部分病人对免疫治疗无响应.因此,免疫治疗的响应机制是研究肿瘤免疫疗法的重点和难点.其中,肿瘤微环境被认为是该研究领域的重要突破口之一.针对肿瘤微环境的定量测量与定量数据分析对肿瘤免疫疗法的机制研究产生积极而深远的影响.例如:利用定量生物学手段解析肿瘤微环境中的细胞种类、基因和蛋白的表达、各种细胞的空间位置、物理和化学因素、细胞外基质等,并建立这些因素与肿瘤免疫疗法效果之间的定量关系;运用工程生物学手段开发嵌合抗原受体T细胞、T细胞受体工程T细胞、树突状细胞疫苗等免疫疗法.本文将主要介绍定量测量方法在肿瘤微环境前沿研究领域内的应用,以及工程生物学在肿瘤的细胞免疫治疗中改造肿瘤微环境的应用.     

肺癌的关键:P53基因变异

最近美国科学家报道了两个发现，都与抑制癌症的P－53基因有关。P－53基因能抑制肿瘤生长，如果遭到破坏，就会引起癌细胞无控制地增长。在一项研究中，科学家发现吸烟与肺癌有直接关系，两个科学家小组都声称，他们已经证明了烟中的一种化学物是如何破坏P－53基因的。得克萨斯大学安德逊癌症治疗中心和加利福尼亚州一医院的科学家进行了这一研究。这些科学家在实验室进行了一系列试验，证明烟草焦油中的化学物能引起人类肺细胞的基因变异。焦油化学物破坏P－53基因，大约60％的肺癌与P－53基因的变异有关系。与P－53基因有关的另一研究…     

电离辐射诱发小鼠骨髓细胞依赖和不依赖P53基因的凋亡

细胞凋亡(apoptosis)或程序性细胞死亡(programmed cell death),是一种具有典型形态学和生化特征的细胞死亡模式。在胚胎发育,T,B细胞成熟和内分泌相关的组织萎缩等生命过程中发生的细胞死亡,就是一种生理性细胞凋亡,以此控制体内细胞数量。辐射和某些抗肿瘤药物等DNA损伤因子,亦能诱发细胞凋亡,并与某些肿瘤相关基因的诱导表达和蛋白稳定性的改变等事件发生相关。P53基因是一种抑癌基因,参与细胞增殖调控,使细胞生长停滞于G_1期。近年发现,P53基因在细胞DNA受损伤后引发的细胞凋亡过程中也起重要作用。不同学者分别报道,电离辐射诱发小鼠胸腺细胞和小肠上皮细胞的凋亡,是依赖于P53基因,包括P53基因表达增加和P53蛋白稳定性增强。在P53基因缺失纯合子小鼠中,电离辐射就不能有效地启动上述组织细胞的凋亡机制。本文利用基因打靶技术产生的P53基因突变小鼠模型,研究不同P53基因状态下,即野生型(P53+/+)、杂合子(P53+/-)和纯合子突变型(P53-/-),电离辐射诱发小鼠骨髓细胞的凋亡。     

单个细胞释放时空监测

细胞的受激释放在生命活动中起着非常重要的作用。对其进行研究在神经生物学、细胞生物学、病理和药理学等多个学科领域都具有非常重要的意义。因此,建立新的分析学方法,在生命活动的最基本单位－单个细胞水平上对细胞的释放进行研究是一项重要的学科前沿交叉领域。以电化学为主,结合膜片钳、荧光、免疫等方法,从研究手段与分析方法上评述近年来单个细胞释放的研究内容、方法和最新进展,并对该项学科前沿领域进行了展望。     

显微镜下的细胞分裂

今年 1月号的ＮａｔｕｒｅＣｅｌｌＢｉｏｌｏｇｙ和ＮａｔｕｒｅＲｅｖｉｅｗｓＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｅｌｌＢｉｏｌｏｇｙ联合推出了一期有关细胞分裂的专刊 .细胞分裂在两个领域 (细胞生物学领域和分子细胞生物学领域 )均处于中心地位 ,是与细胞的生长、特化和功能相联系的一个无法解决的问题 .深入了解细胞分裂的机制是对付癌症和基因疾病的一个必要的武器 .这一期焦点专刊收集了在发生 -细胞生物学领域、信号转导、ＤＮＡ复制和修复、肿瘤形成、细胞器官遗传等方面最新的进展 ,以及进一步的系列评述文章和展望 ,连同各方面的原始研究论…     

非编码RNA:比较近缘物种及寻找雄性功能基因

非编码RNA是近来发现的一类具有重要功能的基因. 本文针对“果蝇近缘物种间性腺特异ncRNA表达图谱存在显著差异”一文, 讨论其涉及的内容对ncRNA研究领域发展的意义. 该文采用比较基因组分析与基因间区RT-PCR相结合的简便而有效的非编码RNA检测手段, 在黑腹果蝇中鉴定出12个性腺特异性表达的非编码RNA基因, 并发现他们在黑腹果蝇及其近缘种间的表达存在差异. 这一结论一方面暗示了同一个非编码RNA基因在物种进化过程中演化出了各自的表达调控机制, 另一方面也为性别发育生物学和进化生物学研究提供了一个有价值的ncRNA基因的研究平台.     

从首个合成细胞看合成生物学的现状与发展

合成生物学是一门新兴交叉学科,诞生至今已在医药、能源、环境、农业等多个领域展现出巨大的应用前景和发展潜力,对探索生命起源与进化等生物学基本问题亦发挥重要作用.随着2010年5月首个合成细胞的诞生,合成生物学再次引起了社会各界的高度关注和广泛讨论.欧美等国已在合成生物学领域开展多项研究并已取得诸多成果.为了推动和促进这一新兴学科在中国的发展,本文在阐明合成生物学概念及研究内容的基础上,一方面综述了合成生物学的研究现状及国内外发展,分析了合成生物学所面临的机遇与挑战;另一方面,对合成生物学未来的发展,尤其是在中国的发展作出展望.     

稳态磁场对真核生物细胞骨架的影响

细胞骨架是一种重要的细胞器,主要包括微管、微丝和中间纤维,在维持细胞形态、调控胞内物质运输、调节细胞分裂和细胞迁移等方面起着重要的作用,参与生殖发育和肿瘤发生等多个生理和病理过程,是细胞生物学以及肿瘤生物学领域的重要研究对象.从二十世纪七八十年代起,关于稳态磁场对真核生物细胞骨架影响的研究在理论解释和实验观测方面都取得了一系列进展.在理论解释方面,研究者不仅计算了肽键的微弱抗磁各向异性,而且进一步计算了微管多聚体较强的抗磁各向异性.在实验观测方面,研究者发现不仅体外纯化的微管或微丝能够沿着强磁场方向排列,并且细胞内由微管或微丝构成的相关结构也会受到稳态磁场的影响,例如纺锤体、精子和草履虫纤毛等.相比之下,磁场对中间纤维的影响研究较少.随着高场磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)的研发与应用,以及稳态磁场在肿瘤治疗领域的潜在应用的逐步开发,进一步研究不同参数稳态磁场与体内细胞骨架之间的关系对研究和解释磁场对肿瘤发生和生殖发育等的影响至关重要.     

蒙塔尔奇尼:神经生长因子的发现者

正神经生长因子的发现为神经生物学乃至整个生物学开辟了一个全新的研究领域。极大地拓展了对细胞间相互作用过程的理解与认识。生长因子是一类由机体自身产生并具有促进细胞生长、增殖和分化等多种生物学功能的活性物质。生长因子通过与靶细胞膜上特异受体的结合,进而激活细胞内的下游事件来发挥生物学活性。在包括神经系统、造血系统、呼吸系统和消化系统等在内的几乎所有系统的发育和正常功能保持过程中都发挥关键性作用。     

p53在肿瘤中的抑制和促进功能

什么是p53?现在认为p53基因在人类肿瘤发生过程中起着重要作用。野生型p53基因的功能是抑制异常细胞生长及向恶性状态发展。然而,一个点突变就可以使p53变成为细胞增殖和肿瘤发生的促进剂。本文将重点阐述有关p53基因对细胞增殖发挥功能效应的两个问题。首先,在正常细胞对生长刺激产生应答过程中野生型p53基因的抑制效应是如何被解除的?其次,野生型和突变型p53等位基因是如何发挥对细胞增殖抑制和促进这两个相对立的效应的?     

原癌基因在心血管疾病发病中的作用

原癌基因(protooncogene),也称细胞癌基因(celluIar-oncogenc,c-onc),在肿瘤的发生中具有重要作用。近来发现,它在高血压、心肌肥厚和冠心病的发病中也具有重要意义,本文就此作一综合介绍。     

亲环蛋白的结构与功能

亲环蛋白是一族在生物体内普遍存在的,具有多种生物学活性的蛋白质。其作用涉及抑制Ｔ细胞活化信号的传导、肽基脯氨酸顺反异构酶活性、蛋白折叠、伴侣分子活性、人类免疫缺陷病毒以及光转导等。亲环蛋白对于器官移植中免疫抑制剂的作用机理和人类类固醇激素受体的活化调节都具有重要意义。然而,亲环蛋白在体内的生理功能及其多种生物学活性间的相互关系仍未十分明了。本文将着重从结构角度联系亲环蛋白的功能,对近来了解的亲环蛋     

海洋模式动物海鞘及其脊索发育与调控

海鞘属于尾索动物,是与包括人类在内的脊椎动物进化距离最近的无脊椎动物.海鞘幼虫背部具有脊索,是无脊椎动物和脊椎动物的过渡类型,在研究脊椎动物起源和脊索动物进化中具有非常重要的地位.海鞘还是滤食性生物类群,在控制碳流向等海洋生态过程中起重要调节作用.海鞘卵及胚胎透明、身体结构简单、胚胎发育的细胞谱系明确,是镶嵌型发育的典型模式动物.最近,随着几种海鞘基因组的解析以及基因和胚胎操作技术、细胞生物学和实时影像等技术在海鞘生物学研究中的应用,海鞘发育生物学研究取得了令人瞩目的进展.本文阐述了尾索动物的进化地位和海鞘的生物学特征及其海洋生态学功能,概述了现阶段海鞘生物学研究的技术手段和可共享的遗传材料及基因等网络资源,着重论述了模式动物玻璃海鞘的特征器官脊索的起源与发生以及脊索管腔形成所经历的复杂细胞学过程和分子调控机制,总结了最近国内外海鞘生物学研究进展,提出了未来的发展方向以及需要开展工作的重要领域.     

体外合成生物学:无细胞蛋白合成系统研究进展

合成生物学是近年来融合生物、化学和工程等学科的新兴交叉研究领域,推动人类由理解生命到创造生命的革新.体外合成生物学不依赖生命体,在试管等媒介中研究生命活动和规律,是合成生物学重要的前沿领域.作为体外合成生物学最重要的研究平台,无细胞蛋白合成系统利用外源DNA或mRNA直接在体外合成目标蛋白质,不依赖于细胞结构,突破传统生物方法的局限,具有简便、快速、可控性强和绿色经济等优点,同时为理解生命进化和人工创造生命系统提供了重要的研究模型.本文综述了无细胞蛋白合成系统的发展历程、组成、类型、优势等,并对其在高通量蛋白质和药物合成方面的应用进行了总结.     

细胞外囊泡及其在疾病诊疗中的应用

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞分泌的一种脂质囊泡,尺寸介于30～5000 nm.通过不同的发生机理, EVs可以形成微囊泡体(microvesicles)、凋亡小体(apoptotic bodies)和外泌体(exosomes)等.它们通过携带母细胞的不同脂质、蛋白质和核酸等活性成分来靶向附近或远端细胞,在细胞的信息交流及生理病理过程中均具有重要作用. EVs在生物体系内广泛存在,其生物学功能也越来越多地被认识,或许正在成为一个"细胞外囊泡生物学"领域.对EVs性质的认识也促进了相关应用研究,涉及疾病诊断、治疗和药物运送等.本文重点阐述了EVs的生物起源、生物组成、生物学特性、生物学功能、制备和表征手段,并针对EVs在疾病诊疗中的应用所面临的问题开展讨论.可以预期,对EVs形成和调控机理的深入认识,一方面有助于我们更好地理解EVs的生物学功能、异质性和功能多样性;另一方面有可能基于这些知识来解决EVs开发应用中的瓶颈问题.     

外源性p53基因对人胃癌细胞恶性增殖的影响

p53基因在细胞增殖调控过程中起重要作用,正常p53基因可使DNA受损的细胞增殖周期阻断在G1期以进行DNA修复,或启动细胞凋亡程序清除受损细胞,若p53基因缺失或突变,损伤后的细胞便会发生恶性增殖而形成肿瘤.约50%的人类肿瘤均有p53基因的异常改变.其中结直肠癌、肺癌、乳腺癌等常见肿瘤中p53基因的突变频率达50%～70%以上.基于这一原理,将野生型p53基因导入肿瘤细胞成为肿瘤基因治疗的策略之一.我国是胃癌高发区,胃癌发病率、死亡率在各类恶性肿瘤中均位居前列.因此,阐明胃癌发生发展过程中基因变异规律,探索胃癌治疗的有效方法,成为肿瘤研究的当务之急.研究表明胃癌中有较高频率p53基因缺失及突变,认为p53基因异常与胃癌发生、发展有重要关系.本项研究即是采用p53基因体外转染有缺陷的人胃癌细胞系,得到生长及致瘤性均有部分抑制的细胞,以探索采用p53基因治疗胃癌的可行性.1 材料与方法1.1 细胞培养及p53基因鉴定细胞:人胃癌BGC823细胞为北京医科大学附属人民医院建立,培养在含10%小牛血清的DMEM培养基中.染色体G带分析及荧光染色体原位杂交(FISH)显示有17号染色体部分缺失,Northern杂交分析也表明该细胞有p53基因表达水平下调.1.2 DNA转染通过脂质体介导将构建有野生型p53基因、突变型p53基因及无p5     

地塞米松诱导红系祖细胞凋亡

由于细胞凋亡普遍存在子细胞更新,免疫调节,胚胎发育,组织退化和变态以及肿瘤的产生和消亡等许多重要生命过程,因此对其发生机理及其生物学功能方面的研究已受到人们的广泛关注。     

膜性细胞器及其亚结构的动态调控机制国内研究进展

细胞内复杂的生命过程,几乎全部由细胞内功能特化的细胞器完成或与之相关.在活细胞中,膜性细胞器组成成分不断变化.膜性细胞器之间存在频繁的物质交换和功能联系,构成功能网络,执行复杂的生物学过程.膜性细胞器结构或功能的紊乱,有可能导致整个细胞功能紊乱,严重时导致细胞死亡,进而导致机体许多重大疾病的发生.因此,对于膜性细胞器发生、结构特征和功能的研究是细胞生物学的基础,也是理解生命过程的基础,其分子细胞机制的阐明也对于理解相关疾病的发生机制,治疗方法有重要作用.本文将围绕"膜性细胞器及其亚结构的动态调控机制"这一主题,从膜性细胞器的形成、维持和调控、膜性细胞器之间的转运和互作及膜性细胞器研究的新技术新方法3个方面综述膜性细胞器的国内研究现状.并讨论膜性细胞器领域今后的研究方向和科学问题,分析当前所面临的机遇和挑战以及今后的发展方向和可能的突破点,提出我国膜性细胞器领域研究的战略性建议.     

《中国科学C辑：生命科学》简介

《中国科学C辑：生命科学》和Science in China Series C： Life Sciences是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的生命科学领域综合性学术刊物，力求及时报道生物学、农学和医学领域的基础研究与应用研究方面具有重要意义和创新性的最新研究成果中、英文版是两个相对独立的刊物，均为双月刊．     

基质金属蛋白酶-28在人细胞滋养层细胞与绒毛膜癌细胞系JEG-3细胞中的表达

细胞滋养层细胞和肿瘤细胞的侵入行为具有惊人的相似性，其中基质金属蛋白酶（MMPs）是滋养层细胞和肿瘤细胞侵入的非常重要的介导因素。近来，MMPs家族的一个新成员－MMP－28被克隆并确定下来，采用反转录－聚合酶链式反应（RT－PCR）、酶谱分析和Northern blot等方法，检测了妊娠早期细胞滋养层细胞和绒毛膜癌细胞系JEG－3细胞中MMP－28的基因表达和蛋白分泌情况。RT－PCR显示，细胞滋养层细胞JEG－3细胞均有MMP－28mRNA的表达；Northern blot研究显示，JEG－3细胞中MMP-28mRNA的表达强于细胞滋养层细胞中MMP－28mRNA的表达，具有时间依赖关系；酶谱分析显示，JEG－3细胞中MMP－228蛋白分泌 活性高于细胞滋养层细胞中MMP－28蛋白分泌活性，呈时间依赖关系，这与MMP－28的基因表达结果相一致。进一步证明了MMP－28可能在正常妊娠和肿瘤发展等一些与组织重建有关的过程中发挥一定的作用。