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关键词： 肺癌   基因沉默   合成生物学   药物递送   内源循环miRNA  

摘要： 合成生物学旨在通过将功能元件组装和设计成基因环路，在宿主生物体内执行确定的功能。目前该领域的迅速发展，使其在生产能源，生物传感器，药品和生物材料，乃至创造人造生物等领域都取得了令人瞩目的实践成果。然而，目前合成生物学的主要应用媒介仍局限于微生物上。如果想要利用合成生物学手段解决人类健康和疾病相关问题，那么就无法避免在哺乳动物系统中对合成生物学技术手段进行应用。因此，对于开发基于合成生物学的生物医药技术而言，推进哺乳动物合成生物学技术发展至关重要。　　目前的这类研究，通常在体外培养的细胞系中设计、开发哺乳动物基因环路，并验证其功能。然而在真正的临床应用中，必然需要基因环路能够在体内进行高效递送和正确组装，才有可能在复杂而不断变化的体内环境中，按照预先设计的目的发挥功能。如果能够解决递送问题，那么利用哺乳动物合成生物学的丰富技术手段，将能够定向设计、改造和调控致病基因通路、致病细胞群，在生物医学领域大展拳脚。　　受到近代科学发展历史的影响，对人类疾病的机制研究首先是由蛋白质的突变或功能障碍开始的，因此目前而言，绝大多数药物是以蛋白质为靶标开发的，其中以小分子药物和抗体为主要代表。然而在人类基因组中，只有约1.5％的基因组编码蛋白质，目前发现的蛋白质约有20，000种，其中能够作为药物靶点，进行疾病治疗的仅有700多种（由人类基因组的0.05％编码），反应了针对蛋白质的药物研发的难度。　　RNA干扰(RNAi)提供了靶向RNA并在转录后水平调节蛋白质表达的手段。RNAi现象一经发现，其巨大的生物医药应用潜力就受到了广泛重视。然而，虽然开发者众多，到2018年才终于有第一个经FDA批准的RNAi药物上市。RNAi药物研发的投入与产出不成比例，究其原因，是缺乏安全有效的小干扰RNA(siRNA)递送方式，因此导致了众多siRNA在临床试验阶段折戟，成为了限制RNAi治疗潜力的最主要障碍。　　不久前，我们发现哺乳动物细胞能够选择性地将miRNA包装到外泌体中并分泌至细胞外，以将miRNA递送到受体细胞中。其中的miRNA能够以很低的浓度稳定抑制靶基因表达。由于外泌体天然具有通过生物屏障保护和转运小RNA的能力，并且与宿主免疫系统具有生物相容性，因此是体内小RNA传输的理想载体。在此后的研究中，我们和其他课题组在不同疾病模型中证实了该递送方法的治疗价值。然而，同时我们也认识到了，体外包装外泌体递送siRNA进行疾病治疗的局限性。由于外泌体生产纯化困难、成分具有不可控性，因此难以符合药物的临床审批标准，同时，利用外泌体治疗还会遇到治疗成本和生物伦理上的考验，因此在临床实践中该方法仍然是困难重重的。　　综上所述，合成生物学和RNAi疗法在哺乳动物系统中的应用具有相似的难题，需要突破性的方法来引导技术突破。我们认为，将本实验室发现的哺乳动物循环miRNA分泌理论与合成生物学基因环路设计方法整合，用于哺乳动物系统中的分泌siRNA的自组装和体内递送是一个非常有趣的思路。于是，在本文的研究中，我们设计了可自组装且可编程的基因环路，利用肝脏作为主要的反应器，实现siRNA在体内的自组装并包装进入外泌体，实现siRNA在体内的系统/靶向递送。我们的策略的递送效率在体内表征，并且治疗效果主要在肺癌模型中得到验证。

关键词： 《汉蒙对照自然科学名词术语丛书-生物学》   鸟类   中文名称   蒙古文名称   民族动物学  

摘要： 《汉蒙对照自然科学名词术语丛书—生物学》是1992年编辑出版的一部以基础生物学名词术语为主的综合性生物学词典。词典选收了脊椎动物、无脊椎动物、解剖学、组织胚胎学、生理学、遗传学、植物分类与形态学等生物学各科基本的、重要的、常见的名词术语外还录入了医学、农学、畜牧学上的常用名词术语。词典出版使用已27年,在这二十多年期间随着自然环境的变化、人类社会的发展、科学技术的进步,动植物种类和分布甚至是名称都在不断地发生变化。结合这种发展变化和更新换代的需求,在继承词典中正确而合理的名词术语的基础上,本文指出和改正其存在的问题、统一和规范已有名词术语、选定可填补新名词术语、进一步完善和优化词典内容,这不仅能够满足蒙古民族生物学科的发展、生物学知识的普及、与生物学相关新兴学科产生的需求,而且对生物学科学技术交流、科研成果的推广和使用、生物学课程教学和研究相关教材和图书资料的编写、出版以及蒙汉翻译工作具有重要意义。本文从民族动物学和动物科学史视觉,遵循古为今用、优胜劣汰原则,研究《汉蒙对照自然科学名词术语丛书—生物学》词典中的鸟类名称,目的是在继承蒙古民族历来被文字记载或言语相传的鸟类名称相关传统知识和文化的基础上,进一步完善和优化被广泛使用但目前已绝版发行的词典内容。首先采用表格统计法,对词典中被选收的与鸟类分类不同等级相应的蒙汉名称按出现的页码顺序填写在表格里,共统计出1148条。其次采用文献研究法、动物分类研究法、动物地理研究法,对鸟类的分类地位和分布情况进行分析,结果显示:1148条鸟类名称中1003条对应于不同分类等级,而145条名称属于错误、重复或指性别和品种;1003条名称分别与鸟纲1条、亚纲3条、总目6条、目38条、科85条、属或种870条对应,包括古鸟亚纲和今鸟亚纲的齿颚总目、平胸总目、企鹅总目和突胸总目,其中本文研究的非雀形目鸟类共有37目、59科、250种,共计647条名称。词典中被记录鸟类不仅分布于我国,也有国外鸟类,因此分布范围和地区按内蒙古、中国(内蒙以外的其它省区)和国外等三个层面分析。论文通过文献比较研究和民族动物学的访谈研究,指出和改正了词典里被记录鸟类名称中存在的问题,选出并推荐可填补的新鸟类名称。按照鸟类名称的正确性、规范性、简明性、系统性、稳定性等原则对193条鸟类名称进行纠正、规范和统一;根据鸟类的分类、分布、形态结构、年龄和性别等特征以及中小学教材编写所需等要求,选出可填补新的鸟类蒙汉名称172条。

关键词： 《汉蒙对照自然科学名词术语丛书—生物学》   哺乳动物   中文名称   蒙古文名称   民族动物学  

摘要： 《汉蒙对照自然科学名词术语丛书—生物学》是1992年编辑出版的一部以生物学各学科基本的、重要的、常见的名词术语和动植物和微生物名称为主的综合性生物学词典。《生物学》词典出版使用已27年,在这二十多年期间随着自然环境的变化、人类社会的发展、科学技术的进步,动植物种类、分布以及名称都在不断发生变化。结合这种发展变化和更新换代的需求,在继承词典中正确而合理的动物名称基础上,本文从民族动物学和动物科学史视觉研究词典中的哺乳动物名称,指出和改正其存在的问题、统一和规范已有名称、选定可填补新的名称、进一步完善和优化词典内容,这不仅能够满足蒙古民族动物学科的发展、动物学知识的普及、与动物学相关新兴学科产生的需求,而且对动物学科学术交流、科研成果的推广和使用、动物学课程教学和研究相关教材和图书资料的编写、出版以及蒙汉翻译工作具有重要意义。本文首先采用表格统计法,对词典中被选收的与哺乳动物不同分类等级相应的、按年龄和性别以及根据行为和用处命名的哺乳动物蒙汉名称按其出现的页码顺序填写在表格里,共统计出985条名称,分别与纲2条、亚纲5条、目19条、亚目10条、科82条、亚科5条、属或种778条(包括化石种2条)对应;与年龄相关的名称有39条、与性别相关的名称有37条,与年龄和性别同时相关的名称有6条;与行为和用处相关的名称有各1条。其次采用文献研究法、动物分类研究法、动物地理研究法,对哺乳动物的分类地位和分布情况进行分析。分类方面,对1纲、3亚纲、19目、81科、506属或种名称进行研究,其中对297条名称的分布范围和地区按国外、中国(内蒙以外的其它省区)和内蒙古等三个层面分析。论文指出和改正了词典里被记录的哺乳动物名称中存在的问题,选出并推荐可填补新的哺乳动物名称。按照动物名称的正确性、规范性、简明性、系统性、稳定性等原则对词典中已有的83条哺乳动物名称进行纠正、规范和统一;根据哺乳动物的分类、分布、形态结构、年龄和性别等特征,选出可填补新的哺乳动物蒙汉名称263条,并对部分哺乳动物中文名称给出相应的蒙古文名称。

关键词： Paleontology  

摘要： Ichthyosaurians (Ichthyosauria) are one of the most prominent groups of secondarily aquatic Mesozoic marine reptiles. Over their 160 million years of evolution, the clade evolved a streamlined body plan with paddle-like limbs, convergent with modern cetaceans. Despite the fact that ichthyosaurians have been studied by paleontologists for over a century, very little is known about aspects of their biology, including quantification of their age structure and growth rates. Multiple lines of evidence, including oxygen isotope, swimming modality, and body shape analyses suggest that ichthyosaurians experienced elevated growth rates and likely maintained an elevated body temperature relative to ambient sea water. In this dissertation, I test these hypotheses using osteohistological methods. In the first manuscript, we describe new material of the small-bodied Upper Triassic ichthyosaurian Toretocnemus from the Nehenta Formation and the Hound Island Volcanics (both Norian, Upper Triassic) of Southeast Alaska. During the Upper Triassic, ichthyosaurians experienced their greatest size disparity, with large-bodied species rivaling the size of modern blue whales (Balaenoptera musculus; 20+ m body length) living alongside small-bodied species (1 m body length) like Toretocnemus. Prior to this study, Toretocnemus was known from Carnian deposits of California and possibly Sonora, Mexico. The referred material described here expands its geographic and temporal range. There are very few known ichthyosaurians from the Norian; thus, this material sheds light on the clade’s diversity before the end Triassic extinction event. In the second and third manuscripts, we use osteohistological methods to describe the microstructure of various skeletal elements of two species of Stenopterygius from the Posidonia Shale (Lower Jurassic) of Germany. The Posidonia Shale is a Konservat-Lagerstätten that preserves over 3000 ichthyosaurian specimens, approximately 80 percent of which are referable to

关键词： 动物微生物学   课程思政   教学改革  

摘要： 动物微生物学是一门应用型和实践性都很强的学科,是动物医学专业开设的重要专业基础课程。本研究从动物微生物学教学内容、教学方法及评价办法等方面入手,围绕学生综合素质培养,进行课程思政改革与实践,为其他自然科学类课程思政教学改革提供借鉴和参考。

关键词： 慢性社会挫败应激   代谢组学   蛋白组学   第二信使   抑郁   儿童   心理治疗   认知行为治疗  

摘要： 第一部分慢性社会挫败抑郁模型大鼠海马代谢组学和蛋白组学整合研究研究背景:抑郁症(MDD)是一种精神疾病,主要表现为显著而持久的情绪低落,是当今世界上最常见的精神障碍之一,是导致全球卫生负担的主要原因,然而其发病机制仍不清楚。动物模型是研究其分子病理变化及发病机制的重要方法,而慢性社会挫败应激(CSDS)模型是最常用的模型之一,是一种成熟的抑郁动物模型。其原理是将啮齿类动物反复暴露于社交失败的压力中,导致其出现抑郁样表型,具体表现为快感缺失、体重改变、出现绝望行为和各个脑区的代谢物质和蛋白物质表达改变。作为情绪产生和调节的关键脑区,海马在抑郁症的发病机制中扮演着重要的角色。大量研究显示抑郁症患者和抑郁动物模型中普遍存在海马组织改变(如海马体积减小、神经元萎缩等)。然而,这些改变如何导致抑郁仍然不清楚。近年来,组学技术已成为分子分析、生物标志物识别、认识复杂生物化学系统以及揭示疾病病理生理学的有力研究方法。其中代谢组学能够量化特定生物样品中的低分子量代谢物,可以直接反应生理病理状态,是基因和蛋白质表达在生理或病理表型上最终反应,广泛用于捕获疾病特异性代谢物特征。蛋白质组学通过分析生物样本中蛋白质的组成、结构及特征,对蛋白质进行分类和鉴定,从而获得疾病的病理生理变化。虽然基于单一组学的研究已经积累了大量的数据,并发现了许多新的致病因子,但疾病的发生和发展是一个复杂的网络,单一组学研究时其结论常不够全面。因此,使用多组学技术并对多组学数据进行整合分析,有利于系统的研究疾病的病理生理机制,确定疾病靶点,其中蛋白-代谢组整合分析是最常用和有效的方式之一。本研究通过研究慢性社会挫败应激模型大鼠海马的代谢和蛋白改变,运用代谢-蛋白组整合分析的方法更全面的探索抑郁的病理生理改变及发病机制,为寻找可能的潜在药物靶点提供新的依据。目的:1、构建慢性社会挫败应激抑郁大鼠模型,采用非靶向的气相色谱-质谱(GC-MS)法和同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)法,比较CSDS组与非应激对照(CON)组大鼠海马代谢物以及蛋白质的改变。2、整合分析CSDS模型大鼠的差异代谢物和差异蛋白质,探索抑郁的病理生理改变,发病机制,及潜在的新的药物靶点。方法:1、构建CSDS模型SD大鼠及CON对照组,经慢性社会挫败应激造模后,进行测量体重、糖水偏好测试等行为学测试。2、采用非靶向的GC-MS代谢组学技术,检测9只应激敏感组SD大鼠及8只CON组SD大鼠的海马代谢物质谱,从中选出差异代谢物。3、采用定量的iTRAQ蛋白质组学技术,检测9只应激敏感组SD大鼠及8只CON组SD大鼠的海马蛋白质谱,从中选出差异蛋白。4、采用IPA软件对筛选出的CSDS模型大鼠的差异代谢物和差异蛋白进行整合分析,探索抑郁的病理生理改变及发病机制,为寻找可能的潜在药物靶点提供新的依据。结果:1、3周CSDS造模后,与CON组比较,CSDS组体重增长减慢、糖水偏好降低、强迫游泳的静止不动时间增加,均有统计学差异(p<0.05)。而旷场实验的运动总距离、中心区域时间、站立次数,高架十字迷宫实验的进入开/闭臂次数和时间无统计学差异。提示CSDS组大鼠有明显的抑郁样表现,但无明显的焦虑样表现。2、基于GC-MS技术的代谢组学方法发现CSDS和CON海马组织共有25种差异代谢物,主要与氨基酸代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢有关。3、基于iTRAQ技术的蛋白组学方法发现CSDS组和CON组海马组织共有234个差异蛋白,主要参与蛋白质运输、正向调节神经元死亡,神经系统发育等。4、采用IPA软件对差异代谢物和差异蛋白进行分子通路和网络分析,结果提示CSDS组大鼠海马组织第二信使系统出现紊乱,涉及环磷酸腺苷、磷酸肌醇、花生四烯酸和酪氨酸激酶系统。结论:通过采用GC-MS方法联合iTRAQ方法检测CSDS模型大鼠海组织中代谢物和蛋白质变化,整合分析结果提示抑郁症的发病可能与第二信使紊乱有关(包括环磷酸腺苷、磷酸肌醇、花生四烯酸和酪氨酸激酶系统)。该结果为寻找可能的潜在药物靶点提供了新的依据。第二部分认知行为疗法治疗儿童抑郁症的有效性和可接受性的循证研究研究背景:儿童抑郁症是指发生在13岁以前,主要表现为显著而持久情绪低落的精神疾病。最新的流行病学结果显示,该疾病已成为儿童最常见的精神障碍之一。学龄前儿童抑郁的终生患病率约为1%,学龄儿童约为3%。与成人相比,因为儿童抑郁症常表现为非典型症状,如躯体症状、社交退缩和绝望等,导致儿童抑郁症往往存在识别率低,诊断难度大等问题,常常容易导致误诊和漏诊。一些研究人员发现,儿童抑郁发作平均约持续为6-9个月。尽管这种持续时间与成人相似,但由于儿童处于快速生长发育的时间段,6-9个月的抑郁发作不仅影响他们的生长发育、身心健康、社会功能和人格形成,还可能产生更严重的影响。例如,抑郁

关键词： Electrical engineering   Neuromorphic VLSI   Path Planning   Place Cells   Spreading Activation   Synaptic Current Integration   Temporal Winner-Take-All  

摘要： Path planning is an essential capability for autonomous mobile robot navigation. Taking inspiration from long-range navigation in animals, a neuromorphic system was designed to implement waypoint path planning on place cells that represent the navigation space as a cognitive graph of places by embedding the place-to-place connectivity in their synaptic interconnections. Hippocampal place cells, along with other spatially modulated neurons of the mammalian brain, like grid cells, head-direction cells and boundary cells are believed to support navigation. Path planning using spike latency of place cells was demonstrated using custom-designed, multi-neuron chips on examples and applied to a robotic arm control problem to show the extension of this system to other application domains. Based on the observation that varying the synaptic current integration in place cells affects the path selection by the planning system, two models of current integration were compared. By considering the overall path execution cost increase in response to an obstruction in the planned path execution, reduced spike latency response of a place cell to simultaneously converging spikes from multiple paths in the network was found to bias the path selection to paths offering more alternatives at various choice points. Application of the planning system to a navigation scenario was completed in software by using a place-cell based map-creation method to generate a map prior to planning and co-opting a grid-cell based path execution system that interacts with the path planning system to enable a simulated agent to do goal-directed navigation.

关键词： 生物联赛   理论试题   动物生物学   分析研究  

摘要： 随着科技进步和社会发展,培养创新人才是社会发展的迫切需求。生物学作为科学类课程的重要组成部分,其创新人才的培养及储备至关重要。全国生物学联赛是选拔具有生物学科发展潜能的优秀中学生的顶尖赛事,是发现、选拔和培养生物科学类尖端人才的重要途径。全国中学生物联赛考查的内容涉及:动物学(形态结构和生理、动物行为学)、植物学(形态结构和生理)、生态学、细胞学、遗传与进化、系统生物学,其中,动物学占20%、植物学占20%、生态学占10%、细胞生物学占25%、遗传与进化占15%、系统生物学占10%。联赛考查的知识涉及大学本科的主要专业课程和部分实验技术,具有显著的超前性,中学生物的教学内容是远远不足以应付的。因此,教师如何引导具有生物学科发展潜能的学生掌握联赛知识,提高学生能力水平,使学生在联赛中取得优异的成绩,有利于一批创新人才脱颖而出。通过对全国生物联赛理论试题部分的分析,有利于教师全面了解试题的考查内容、形成多样的教学方法和“自学—辅导”的教学模式;帮助学生掌握联赛考查的知识点;有利于学生形成自主的学习方式和有效的学习方法;有利于学生的思维开发和能力培养,形成正确的生物科学思想。因此,对全国中学生生物联赛理论试题部分进行系统分析,研究中学生物联赛辅导的教学方法和学生能力培养的策略,有助于提高教师的专业素养,培养学生的综合能力,为符合社会需求的高素质生物学科人才的脱颖而出提供途径。本文以2003——2018年全国中学生生物联赛理论试题中动物生物学部分为研究对象,采用文献综述法、文本分析法、试卷分析法等研究方法,从试题模块角度统计知识点的考查情况,发现全国生物联赛试题的考查特点,并对重点知识进行系统整理,分析联赛对参赛学生的考查要求,发现参赛学生应具备自学能力、分析解读生物信息的能力、灵活运用知识的能力、探究问题的能力、创新能力以及良好的心理素质等方面生物能力素养。针对知识考查特点及学生能力要求提出教师在教学过程中可以采用的教学方法及学生能力培养策略。通过对我国中学生物教学现状的反思,提出提高中学生物教学质量的对策与建议。本文还追踪了解了历届优秀竞赛选手的持续性发展状况,具有实证作用。

ISBN: (纸本)9787040509243

关键词： 外泌体   生物生成   功能   分离鉴定  

摘要： 外泌体是指不同类型细胞分泌的由磷脂双分子层膜包裹蛋白质、脂质和核酸形成的囊泡结构,能够在细胞间转运蛋白质、脂质和核酸,是介导细胞间通讯的有力载体。外泌体天然存在于各种体液中,如血液、尿液、唾液、脑脊液和乳汁,为其广泛调控机体生理病理过程提供了基础。目前,外泌体在人类恶性肿瘤、自身免疫疾病等方面的研究已非常广泛,但其对动物生理病理调控方面的研究报道较少。近期研究表明,外泌体大量存在于各种哺乳动物的乳中,通过其内含miRNAs为幼畜提供免疫保护。因此,本文综述了外泌体的生成和来源、生物学功能及分离鉴定的方法,以期为其在畜牧学方面的研究提供参考依据。