表观基因组编辑的研究进展与应用

摘要:表观基因组编辑技术作为一种不改变DNA序列的基因表达与功能调控方法, 近年来在遗传疾病研究与治疗领域取得显著进展. 本文从表观基因组编辑工具的演变历程, 系统阐述表观编辑的多样策略, 包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及多重表观修饰的协同机制. 深入探讨表观基因组编辑相较于传统基因治疗在安全性、可调节性与适应证范围方面的独特优势. 总结了其在疾病相关研究及临床转化前景, 并重点分析表观编辑工具体内递送的技术挑战和未来发展趋势. 随着高效核酸递送系统的开发, 表观编辑有望发展为一种安全、高效、可调控的精准调控与基因治疗平台, 特别适用于表观遗传异常相关疾病、高度遗传异质性疾病以及需多基因同时干预的复杂疾病, 为精准医学提供全新技术范式.

RNA荧光成像工具的开发与应用

摘要:细胞内RNA种类繁多且功能复杂. 开发适用于细胞及活体水平的RNA原位成像工具, 对于揭示RNA的时空分布及其在生理和病理过程中的作用至关重要. 本文回顾RNA荧光成像工具的发展历程, 系统综述基于原位杂交、RNA-蛋白质相互作用系统、荧光RNA及非遗传编码RNA荧光探针的成像方法, 并总结RNA成像技术的最新发展趋势. 此外, 本文针对RNA成像工具在跨尺度生命系统中的应用前景进行探讨. 期望本综述能为RNA荧光成像工具的开发及其在生物学研究中的应用提供有益参考.

核酸修饰的人工干预和应用

摘要:核酸作为遗传物质的载体, 不仅执行着生命信息的传递功能, 还通过其多样的化学修饰储存着指导生命活动的隐藏信息. 核酸修饰因其动态可逆性, 参与了多种生理和病理过程. 通过人工干预核酸上的修饰, 我们不仅能够更深入地理解这些修饰的存在方式及其生物学意义, 还能为疾病的治疗提供新的思路和潜在的药物靶标. 目前, 核酸修饰干预策略主要包括异源表达干预、代谢干预和靶向干预三种方式. 其中, 异源表达干预通过人为表达异源效应蛋白从而引入新的核酸修饰类型或改变修饰的状态, 代谢干预则是通过利用或调整细胞的代谢途径来影响整体核酸修饰的模式, 而靶向干预针对特定的核酸序列进行精确的修饰添加或去除. 本文将通过概述这三种核酸修饰干预策略及目的, 总结目前已取得的进展, 并对未来的应用进行展望.

新型抗菌材料的抗菌作用及机制研究进展

摘要:抗生素的使用致使许多细菌产生耐药性,这对人类和动物的健康造成了严重威胁。新型抗菌材料不仅可以有效灭活抗生素耐药细菌,还不会使细菌产生耐药性,使其成为解决这个问题的有效方法。目前,已经研发出了各种新型抗菌材料,如天然抗菌化合物、光催化抗菌材料等,其均具有抗菌效果好、价格低廉、污染小以及生物相容性高等优点,并且科研人员们也结合最新技术对其抗菌机制展开了深入研究。因此,本综述系统介绍了新型抗菌材料的最新研究进展及抗菌机制,对该领域存在的问题进行了论述,并对发展前景进行了展望。

基于合成生物学治疗高尿酸血症的活体生物药研究进展

摘要:高尿酸血症(hyperuricemia, HUA)是一种常见的代谢性疾病,尿酸过高时会积聚在关节内形成尿酸盐结晶,引发痛风,并可能触发其他健康问题。目前市售降尿酸药物种类繁杂,但普遍存在肾功能损害等副作用。相比之下,活体生物药治疗高尿酸血症的安全性更高、见效更快且具有调节肠道菌群生态等优点。本文主要阐述了基于合成生物学技术开发治疗高尿酸血症的活体生物药的研究进展,重点介绍了降解嘌呤前体物质、创建新嘌呤代谢途径、优化尿酸氧化酶表达、尿酸氧化反应的辅助强化等功能模块的构建方式及表达,为高尿酸血症的活体生物药开发提供了新的思路。

脑成像研究中先进成像技术的应用

摘要:大脑中复杂的神经元连接使信息的接收和传递得以实现,绘制脑连接图谱对于探索大脑功能机制等具有重要意义,而成像技术的发展为神经科学的研究带来了强有力的支持。当前,磁共振成像、光学成像、电子显微成像以及同步辐射X 射线断层扫描成像相结合,实现了不同尺度的神经网络连接图谱的绘制。介绍磁共振成像、光学成像、电子显微成像以及同步辐射X 射线断层扫描成像方法在脑成像研究中的重要应用实例,讨论同步辐射X 射线断层扫描成像应用于未来脑成像研究的优势及可行性。

超声引导便携式脉管穿刺机器人

摘要:脉管穿刺介入手术是对目标脉管进行穿刺后插入导丝,精确到达患处进行治疗的一种现代微创治疗方式,具有创伤小、恢复快、安全性高等特点。但由于脉管的深度不同,如何对目标脉管进行定位并精准穿刺是穿刺介入手术的一个难点。目前的穿刺设备由于体积和重量原因并不适用于非临床条件下紧急建立脉管通路使用。为此,设计一种超声引导的便携式脉管穿刺机器人,该机器人通过超声设备观测脉管,利用机械结构将超声图像、穿刺针和目标脉管对准,再通过调节上下移动距离,实现对不同深度脉管的精准穿刺。该机器人体积小、重量轻,可以在非临床条件下便携使用。实验表明,相较于常规的穿刺方法,该机器人可减少患者的创伤,减轻操作者的操作难度,提高脉管穿刺的成功率。

工业丝状真菌生物制造的现状和展望

摘要:丝状真菌作为支撑生物制造产业发展的一类重要工业微生物,广泛应用于医药、食品、农业和材料化工等多个领域,与人类日常生活密切相关。近年来,合成生物技术的发展进一步推动了工业丝状真菌在生物制造领域的应用。文章综述了该领域的最新进展,涵盖了工业丝状真菌遗传改造技术的最新发展,通过理性改造策略推动现有产品生产工艺提质增效的成功案例,以及工业菌株作为底盘细胞在生产植物源天然产物、生物基化学品和功能性蛋白方面的新技术。文章对上述工作进行了总结和分析,并对工业丝状真菌在生物制造领域的发展前景和面临的挑战进行了展望和讨论。

基因编辑药物的纳米递送系统

摘要:随着基因组学和生物技术的快速发展, 基因编辑技术, 特别是CRISPR-Cas9系统, 已成为生物医学研究和治疗中的重要工具. 然而, 传统的基因编辑器递送方法在递送效率和靶向性方面仍面临诸多挑战, 同时, 临床上最常用的病毒载体因其安全性问题也受到诸多限制. 在此背景下, 纳米递送系统凭借其优越的物理化学性能逐渐成为递送基因编辑器的重要工具. 纳米递送系统具备可调节的化学结构、良好的生物相容性以及针对特定器官组织的靶向能力. 探讨纳米递送系统在基因编辑中的应用, 能够推动基因编辑技术的发展, 为更多疾病的治疗提供新的思路. 本文将介绍当前研究较为广泛的基因编辑系统和纳米递送系统, 并重点分析不同纳米递送系统尤其是脂质纳米颗粒在基因编辑中的应用案例, 旨在探讨纳米递送系统在基因编辑领域的发展和未来, 期望其能够在临床治疗中得到更为广泛的实际应用, 为基因治疗的发展提供坚实支持.

基于壳聚糖的纳米药物在脑部疾病治疗中的应用

摘要:血脑屏障作为中枢神经系统和外周血液循环之间的生理屏障, 严格阻挡微生物、毒素、炎症因子和抗体等异物通过血液循环进入大脑, 充当大的“安全卫士”, 对维持中枢神经系统正常生理状态具有重要的生物学意义.然而, 血脑屏障的存在也限制了小分子药物、大分子物质等治疗性药物的通过, 阻碍了脑部疾病的治疗. 研究发现,纳米材料因具有尺寸小、比表面积大、易于修饰等独特优势, 容易透过血脑屏障, 常被应用于脑部药物递送. 壳聚糖作为最常见的多糖聚合物, 具有生物可降解性、生物相容性、低免疫原性、无毒、黏膜黏附性等生物学特性,常被用来作为纳米药物递送载体. 然而, 壳聚糖不溶于水和大多数有机溶剂, 限制了其应用范围. 对壳聚糖进行磷酸化、羧甲基化、季铵化等不同修饰, 不仅可以改变其溶解性, 还赋予其止血、抗菌等新性能, 进而扩展了其应用范围. 本文主要综述了基于壳聚糖及其衍生物的纳米载体在神经胶质瘤、阿尔茨海默病、帕金森综合征、缺血性脑中风、创伤性脑损伤疾病治疗中的应用, 为脑部疾病治疗的药物递送方案提供了思路.