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关键词： 人胚胎干细胞   胚胎,哺乳动物   模型,理论   细胞,培养的   体外培养技术   胚胎毒性  

摘要： 胚胎干细胞试验(embryonic stem cell test,EST)近年来被广泛应用于药物、化工、环境安全等领域的化合物的胚胎毒性或发育毒性评价。EST相比传统生殖毒性试验来说具有周期短、高通量、低损耗等优势,为了进一步提高EST对各种化合物的适用性和安全性评估以及避免种属差异,研究者们使用人胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hESC)代替最初使用的小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cell,mESC);并且利用hESC进行胚胎毒性或发育毒性评估的研究越来越多样化和深入,如开发不同分化类型的评价模型(心肌、神经和成骨细胞等)或者构建更接近胚胎真实生存条件的三维模型(拟胚体和类器官),这些研究为建立更加准确和高效的胚胎毒性评价模型提供了新的方向。

关键词： 高通量测序   异尖线虫   海水鱼   线粒体基因组  

摘要： 为建立一种新的解析异尖线虫线粒体基因组序列的方法,并解码两种异尖线虫线粒体DNA全长,收集深圳市辖区内超市、农贸市场、批发市场销售的海水鱼样品,根据形态学方法分离异尖线虫。首先利用两步法提取线虫线粒体DNA;随后对DNA进行酶切,电泳回收所需长度的DNA片段,加上接头序列进行文库制备和上机测序;最后分析下机reads,拼接出两种异尖线虫线粒体DNA全长。结果显示:共提取31条海水鱼线虫线粒体DNA,质量浓度为2~20ng/μL;对6份候选异尖线虫线粒体深度测序,获得约3Mbtotalreads/样品的数据量;采用SPAdes软件对各样品reads序列进行组装,获得两种GeneBank中尚未收录的异尖线虫线粒体DNA全长。本研究利用DNA高通量深度测序技术和生物信息学DNA组装技术,报道了两种GeneBank中未收录的异尖线虫线粒体DNA全长,丰富了已有线虫科线粒体基因组多样性研究基础数据,为异尖线虫乃至其他物种线粒体DNA解密工作提供了新的研究方法。

关键词： 核心素养   高中生物   人类基因组计划  

摘要： 高中生物核心素养的主要内容是培养学生的生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任。以人类基因组计划为例,对于必修二的生物教学起到串联的作用,基于已有知识对科学技术进行探索,进而与社会联系,提高学生的社会责任意识。

关键词： 糖原合成激酶3α   糖原合成激酶3β   胚胎干细胞   神经分化  

摘要： 目的 探讨GSK3α和GSK3β在胚胎干细胞体外神经分化中的作用。方法 利用CRISPR/Cas9技术构建Gsk3a或Gsk3b敲除的胚胎干细胞,在体外对其进行神经诱导分化,并通过转录组测序(RNA-seq)分析胚胎干细胞的基因表达差异。结果 Gsk3a^(-/-)或Gsk3b^(-/-)胚胎干细胞仍然具有多能性,能够分化成神经干细胞。然而,Gsk3b^(-/-)无法形成神经花环,其神经干细胞也不能进一步分化成神经元和胶质细胞。检测三胚层标志物的mRNA表达发现,Gsk3a^(-/-)神经外胚层标志物的表达略高于野生(WT)组,而Gsk3b^(-/-)内胚层标志物的表达远高于WT组和Gsk3a^(-/-)(P<0.001),神经外胚层标志物的表达较低。RNA-seq结果显示,涉及JAK-STAT、PI3K-Akt信号通路以及Neurog1、Hes1等基因的变化。结论 GSK3α抑制神经分化而GSK3β促进神经分化,其机制与JAK-STAT、PI3K-Akt信号通路以及Neurog1、Hes1有关。

关键词： 可诱导剔除   loxP   T-DNA   载体构建   转基因作物  

摘要： 在植物遗传转化过程中，除目的基因及其表达单元外，选择标记基因等也会随目的基因整合到作物基因组中。在完成筛选阳性转化体后，选择标记基因已无作用，且由于其微生物等来源的存在，易引发转基因安全性的争议，应予以剔除。为此本实验室构建了可诱导剔除选择标记基因表达单元的pBLCK载体。为进一步优化该载体，本研究克隆了植物基因的内含子，将其整合在左边界LB与loxP元件之间，构建了pVELP载体。该载体可解决pBLCK载体T-DNA整合至受体基因组时，因loxP元件与T-DNA左边界序列LB距离较近易因降解而丢失引发重组反应效率低的技术弱点。以人工合成耐盐基因WNLEA为目的基因对pVELP载体进行功能验证，经过拟南芥遗传转化、阳性筛选、DEX诱导等，研究结果表明pVELP载体的剔除效率为44%。此外，由于多数农作物遗传转化体系均以Bar基因作为选择标记基因，本研究将pVELP载体的卡那霉素抗性基因NPTII替换为Bar基因，构建了pVELP-Bar表达载体，进一步扩大了pVELP载体的适用物种范围。pVELP载体高效诱导剔除非目的基因片段实现了无选择标记转基因材料创制，且可循环使用此载体应用同一选择标记筛选阳性材料实现多个目的基因的聚合，有广阔的应用前景。

关键词： 合成生物学   工程细菌传感器   肠道疾病   无创诊断  

摘要： 许多肠道疾病的发生和发展是一个动态演变的过程，具有长期性和反复性的特点。传统的内窥镜检查难以实现肠道疾病的早期无创诊断，体外粪便分析通常无法反映肠道内的真实情况。利用合成生物学技术改造细菌，创制能够感知和响应特定疾病信号的基因工程细菌传感器，为人类疾病的无创式检测提供了独特的解决方案。这些工程细菌传感器被部署在哺乳动物肠道时，能够充当“哨兵”，实现肠道疾病及其相关分子标志物的非侵入式在体原位检测。本文介绍了用于肠道疾病相关分子标志物检测的细菌传感器设计原理，综述了工程细菌传感器在肠道疾病检测中的研究进展，最后对其未来的研究和应用方向进行了展望。

关键词： 小鼠胚胎干细胞   胚外内胚层细胞   双同源盒   视黄酸信号通路  

摘要： 目的·探索双同源盒(double homeobox,DUX)蛋白对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cell,mESC)向胚外内胚层(extraembryonic endoderm,XEN)分化潜能的影响及可能的作用机制。方法·使用慢病毒体系在mESC中构建过表达DUX细胞系,利用流式细胞术检测DUX过表达前后2细胞样细胞(2-cell-like cell,2CLC)的比例,并使用实时定量聚合酶链反应(real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测2细胞期特异性基因,如内源性Dux、锌指和SCAN结构域的蛋白质4c(zinc finger and SCAN domain containing 4c,Zscan4c)、锌指蛋白352(zinc finger protein 352,Zfp352)和鼠内源性反转录病毒-聚合酶(murine endogenous retrovirus-L polymerase,MERVL-pol)的表达。RT-qPCR检测过表达DUX的mESC多能性因子[nanog homeobox(Nanog)、kruppel-like transcription factor 4(Klf4)、性别决定区Y框蛋白2(sex determining region Y-box 2,Sox2)、八聚体结合转录因子4(octamer-binding transcription factor 4,Oct4)]和自然分化状态下各胚层标志性基因[内胚层(endodermal):GATA结合蛋白4(GATA binding protein 4,Gata4)、Gata6、Sox17;外胚层(ectodermal):微Ⅲ型β微管蛋白3(tubulin beta 3 classⅢ,Tubb3)、巢蛋白(Nestin);中胚层(mesodermal):心脏和神经嵴衍生物表达转录本1(heart and neural crest derivatives expressed 1,Hand1)、肌源性分化蛋白1(myogenic differentiation 1,Myod1)、激酶插入结构域受体(kinase insert domain protein receptor,Flk1)]的表达。挖掘公共转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)数据,通过分析胚外内胚层标志基因的表达水平,明确DUX对mESC向胚外内胚层分化的影响;通过对差异基因的功能及通路进行基因本体论(Gene Ontology,GO)富集分析、京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析和基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA),找出DUX作用的信号通路;深入分析已有的染色质免疫共沉淀技术结合二代测序(chromatin immunoprecipitation sequencing,ChIP-seq)数据,探究DUX的潜在靶基因。结果·2CLC比例升高和2细胞期标志基因表达上调,证明已成功构建过表达DUX细胞系。分子生物学实验显示过表达DUX后可有效维持mESC的多能性,与公共RNA-seq数据分析结果一致;差异基因分析发现,内胚层基因出现特异性上调;诱导mESC自然分化后,RT-qPCR检测实验表明XEN标志基因(Gata4、Gata6、Sox17)的mRNA表达出现显著上调(P<0.001),而中胚层、外胚层基因没有特异性变化。GSEA结果提示DUX可能激活了视黄醇代谢信号通路,ChIP-seq数据解析进一步揭示在DUX结合的peaks中存在已知的视黄酸受体motif,可激活下游与XEN发育相关的靶基因。结论·DUX与视黄酸信号通路密切关联,预示其激活了视黄酸信号通路,促进mESC倾向XEN分化。

关键词： 混合式教学模式   基因工程   教学改革   现状   策略  

摘要： 混合式教学模式,是将线上自主学习与线下课堂相结合逐渐形成的新的教育方式,能实现优势互补,提高学生的自学与探究能力,又能提高课堂的教学效率,这对推动课程教学改革也有着十分重要的作用。本文探讨混合式教学模式在基因工程教学中的策略,通过结合传统课堂教学和在线学习资源,提高学生的学习效果和参与度。从基因工程教学中存在的意义出发,分析混合式教学模式的现状,并探讨在基因工程教学中如何有效地运用混合式教学模式,以及该教学模式在基因工程课程教学改革中的具体途径,望能提高基因工程课程的教学效果。

关键词： 人诱导多能干细胞   人胚胎干细胞   周细胞   内皮细胞   转录组测序  

摘要： 目的观察人诱导多能干细胞(hiPSC)、人胚胎干细胞(hESC)向血管周细胞和内皮细胞分化过程中差异表达基因(DEG)的情况,初步寻找可能参与调控分化的关键分子和信号通路。方法选取hiPSC、hESC,以mTeSR培养基进行扩增培养。“两步法”诱导hiPSC、hESC分化为血管周细胞和内皮细胞,免疫荧光染色鉴定周细胞,流式细胞仪分离鉴定内皮细胞。分化过程中,分别提取分化0、4、7、10 d的总RNA样本进行转录组测序,筛选持续显著DEG。对筛选得到的DEG进行基因本体(GO)富集分析、京都基因与基因组百科全书(KEGG)的信号通路富集分析。结果hiPSC、hESC在诱导培养条件下均可成功分化为血管周细胞和内皮细胞。转录组测序结果显示,hiPSC、hESC随分化时间延长,DEG显著上调或下调且变化趋势基本一致。分化过程中,血管周细胞和内皮细胞标志性基因显著上调。hiPSC、hESC共检测到持续DEG 491个。其中,hiPSC、hESC分别为164、335个;两个细胞系同时表达8个。其中,SLC30A3、LCK、TNFRSF8、PRDM14、GLB1L3持续表达下调;CLEC18C、CLEC18B、F2RL2持续表达上调。GO富集分析结果显示,持续上调表达的DEG主要富集在神经发生、分化、发育蛋白等条目中;持续下调表达的DEG主要富集在膜结构、磷脂代谢过程等条目中。KEGG通路分析结果显示,上调表达的基因主要富集于癌症相关通路、干细胞全能性调节通路、Wnt信号通路、Hippo信号通路;下调表达的基因主要富集于代谢相关通路。结论hiPSC、hESC向血管周细胞和内皮细胞分化程中,有8个DEG存在持续特异性表达变化;其可能通过激活Wnt通路、Hippo通路,抑制代谢通路,解除对干细胞多能性的维持以及影响细胞周期、抑制细胞增殖等作用,促进血管周细胞与内皮细胞的分化。