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关键词： 工程思维   基因工程   单元教学   干扰素  

摘要： “基因工程”一章内容对于培养学生的工程思维具有重要的育人价值。本单元以“通过基因工程生产人干扰素”为主线设计6个学习活动,沿着“需求(问题)分析→设计方案→实施→优化方案→再实施,直到获得理想的工程成果”的思维路径,引导学生针对5个依次提升的工程需求,不断寻求解决问题的思路,实现技术和工程的迭代和优化,帮助学生形成工程思维。

关键词： 新一代测序技术   人类基因组计划   肿瘤治疗   基因组测序   基因变异   肿瘤发生发展   肿瘤患者   外显子组  

摘要： 数十年间,传统肿瘤治疗手段均是“一刀切”,而忽视了驱动肿瘤发生发展的基因变异。1990年发起的“人类基因组计划”,以及新一代测序技术的出现,加速了癌症基因组学的发展。癌症基因组图谱(TCGA)计划于2005年提出,标志着癌症基因组测序工作的开始。预计到2030年,进行基因组测序的肿瘤患者数量可达到上亿。在肿瘤领域,临床中的基因组测序目前是利用外显子组进行测序,但外显子仅占人类基因组的1.2%。

关键词： 治疗功效   肠道微生态   微量物质   合成生物学   益生菌   乳酸菌   双歧杆菌   基因工程  

摘要： 肠道微生态是一个复杂的生态系统,益生菌被认为通过调节肠道稳态、增强肠道屏障功能、产生有益的微量物质和改善免疫功能等方式对人类健康产生积极影响^([1])。传统益生菌指早期被研究并广泛应用的一类益生菌,如最常见的双歧杆菌和乳酸菌。最近,新一代益生菌(next-generation probiotics,NGPs)又称具有治疗功效的活体生物药益生菌^([2])。与一代的来源不同,它们可能来自土壤、水域、动物或人体的不常见部位,也可能是基因工程或合成生物学的产物。

关键词： 颠覆性技术   后向科学引文   特征识别   基因工程  

摘要： [目的/意义]颠覆性技术对国家的政治、经济与社会安全起到重要的支撑作用。准确识别颠覆性技术特征,对于预见技术创新发展方向、优化国家创新战略布局具有重要意义。[方法/过程]聚焦专利引证科学论文(即后向科学引文)的知识特征对颠覆性技术的预见能力,首先,从被引科学论文的知识内容特征和施被引文献的知识关联特征两个方面,量化专利后向科学引文的知识特征;然后,采用逐步回归法初步识别与专利创新程度具有显著关联的候选特征;最后,引入机器学习算法与SHapley Additive exPlanations(SHAP)模型深度解析后向科学引文知识特征与专利创新程度的关联关系,进而识别具有颠覆性技术预测能力的专利后向科学引文知识特征。[结果/结论]基因工程领域的实证分析结果显示,除被引论文的知识组合新颖性外,其余后向科学引文知识特征均与专利创新程度存在显著的非线性关联关系。在一定阈值范围内,颠覆性技术的后向科学引文可能表现出较低的知识影响力和知识元多样性、较强的知识跨学科性,并且与施引专利之间存在较长的发表时间间隔和较大的知识内容相关性。

关键词： 微藻   基因工程   遗传转化  

摘要： 微藻作为基因工程中遗传改造常用生物具有培养条件简单、生长速度快、光合效率高等优点。与模式生物莱茵衣藻相比,大部分其他藻类的改造仍在起步阶段。介绍了玻璃珠法、电击法、基因枪法及农杆菌转化法等转化技术在藻类遗传转化中的应用,并对微藻藻种遗传改造的细胞核、叶绿体、线粒体等不同转化体系进行简要综述,为进一步促进微藻资源在基因工程中的合理利用和改造提供参考。

关键词： 巨噬细胞迁移抑制因子   人胚胎干细胞   增殖   细胞活性  

摘要： 目的 明确巨噬细胞迁移抑制因子在胚胎干细胞上的相互作用受体,阐明MIF维持胚胎干细胞增殖存活的作用机制.方法:培养人胚胎干细胞,运用流式细胞仪、免疫荧光共聚焦显微镜、Western blot等检测方法检测HESCs相关受体CD74、CD44、CXCR2、CXCR4、CXCR7表达情况,同时在胚胎干细胞中加入MIF、ISO后,CCK-8法检测人胚胎干细胞活性.结果 流式细胞仪、免疫荧光共聚焦显微镜、Western blot等检测方法表明,人胚胎干细胞中的相关因子均有表达,其中CXCR2、CXCR7和MIF的表达水平较高,而CD74、CD44、CXCR4表达水平较低,但比较并无显著差异,P>0.05.在胚胎干细胞中加入MIF、ISO后,CCK-8法检测显示,与空白组相比,对照组和实验组的吸光度值和细胞活性均明显下降,P<0.05;与对照组相比,实验组的吸光度值和细胞活性明显更低,P<0.05.结论 MIF在人胚胎干细胞中可能通过与CXCR2、CXCR7、CD74、CD44、CXCR4等相关因子结合调控人胚胎干细胞的增殖活性.

关键词： 未来产业   跨国公司   非人灵长类   自我复制   实验动物模型   脑疾病   疾病基因   胚胎干细胞  

摘要： “在我看来,此次嵌合猴成果对生命医学的重要性不亚于克隆猴,是非人灵长类实验动物模型制作的一个里程碑。”胚胎干细胞可以体外无限自我复制,对于制作携带疾病基因的非人灵长类实验动物模型来说,胚胎干细胞嵌合体技术有着其独特的优势。“我们的目标是尽快做出几种脑疾病的猴模型,争取在5年内向世界证实猴模型对医药研发有用。”“已经有一些跨国公司联系到我们,希望以后在上海建立医药CRO公司,我们做出来猴模型可以给他们应用,这是一个未来产业。”

关键词： 真菌发光系统   植物   咖啡酸   代谢路径   基因工程  

摘要： 真菌发光途径(fungal bioluminescence pathway,FBP)是一种来源于真菌的生物发光代谢途径。其能够利用FBP途径基因簇表达的蛋白,以咖啡酸为底物,合成真菌荧光素,在真菌荧光素酶的催化下,生成不稳定高能小分子,之后分子能量衰减释放出波长约为520nm的绿色荧光。在发光真菌中,真菌发光途径基因在进化上非常保守。与其他生物发光系统不同的是,真菌发光途径适合于真核生物,特别是植物中的工程化应用。目前,经过代谢路径优化的发光植物可以持续发出肉眼可见光,照亮周围环境。该发光系统在生物检测、生物传感器、发光园艺植物培育和绿色照明等领域具有广阔的应用前景。

关键词： 大肠杆菌   发酵技术   可溶性蛋白质   基因工程   生化特性分析  

摘要： 在大肠杆菌(***)中表达目的基因,进而大规模生产可溶性蛋白质是基因工程研究中的一个重要环节。在本研究中,我们的目的是利用优化过后的大肠杆菌固定化发酵技术,以求得更高的目的蛋白质表达产量。首先,通过对大肠杆菌发酵过程中培养基成分、温度、pH值以及溶氧等培养条件进行优化,最终确定最佳的发酵条件。在最优条件下,不仅可以保证大肠杆菌的高效生长,也可大幅度提高目的蛋白质产量。然后,我们通过十二烷基硫酸钠(SDS)-PAGE以及葡聚糖(Sephadex)凝胶柱层析两种纯化方法对所得蛋白质进行纯化处理,从而得到高纯度的可溶性蛋白质。在此基础上,我们需要对所得到的蛋白质进行生化特性分析,以验证其活性。经过一系列的精细化工艺调控,最终可显著提高大肠杆菌目的蛋白质表达的产量,得到纯度高,活性强的目的蛋白质。本研究,可对工业生产中相关的生物技术提供新的实用方法和理论参考。

关键词： 基因工程间充质干细胞   肝细胞癌   胞嘧啶脱氨酶-尿嘧啶磷酸核糖转移酶   干扰素-β   肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体  

摘要： 目的 表征表达融合蛋白胞嘧啶脱氨酶-尿嘧啶磷酸核糖转移酶（CD-UPRT）和干扰素-β（IFN-β）的基因工程间充质干细胞（后续称为CD-UPRT-IFN-β＿MSCs）的性能特征;评估CD-UPRT-IFN-β＿MSCs共同递送5-氟尿嘧啶（5-FU）和IFN-β在体内和体外治疗肝细胞癌的可行性并探讨其潜在抗癌机制。 方法 1.表征CD-UPRT-IFN-β＿MSCs的性能特征所用的实验方法:产生CD-UPRT-IFN-β＿MSCs的转染方案:质粒DNA（该质粒携带编码CD-UPRT和GFP融合蛋白的融合基因、在融合基因后面还携带一段编码2A自切割肽的基因和携带编码表达IFN-β的基因）+聚乙烯亚胺+脂质体Lipofectamine 2000转染试剂+组蛋白去乙酰化酶抑制剂Vorinostat（后续将脂质体Lipofectamine 2000转染试剂和组蛋白去乙酰化酶抑制剂Vorinostat称为增强子）,该转染方案各组分的用量:质粒DNA和聚乙烯亚胺（1 mg/mL）的比例为230 ng/1μL/cm2,脂质体Lipofectamine 2000转染试剂用量为500 ng/mL,组蛋白去乙酰化酶抑制剂Vorinostat的用量为0.5μM;液相色谱串联质谱仪和酶联免疫吸附实验分别测定CD-UPRT-IFN-β＿MSCs转化5-FC和分泌INFβ的功能;流式细胞仪分析CD-UPRT-IFN-β＿MSCs的免疫表型和检测CD-UPRT的表达效率;茜素红染色实验、碱性磷酸酶的染色实验和油红O染色实验检测CD-UPRT-IFN-β＿MSCs向成骨、成脂分化的潜力;染色体核型分析评估CD-UPRT-IFN-β＿MSCs的遗传稳定性;Transwell迁移实验检测CD-UPRT-IFN-β＿MSCs向癌细胞的趋向性。 ***-UPRT-IFN-β＿MSCs体外抗癌作用和安全性评估所用的实验方法:CD-UPRT-IFN-β＿MSCs细胞与表达荧光素酶的肝癌细胞共培养实验和荧光素酶报告实验评价CD-UPRT-IFN-β＿MSCs体外抗癌作用;为了测定HepG2-luc细胞在共培养中的数量,用CM-DiI染色HepG2-luc细胞,将其分别与天然的MSCs和修饰的CD-UPRT-IFN-β＿MSCs共培养,联合流式细胞仪、间接插入Transwell共培养实验、软琼脂克隆形成实验和刃天青染色实验评估CD-UPRT-IFN-β＿MSCs体外治疗肝细胞癌的安全性。 ***-UPRT-IFN-β＿MSCs体内抗癌作用和安全性评估所用的实验方法:肝细胞癌的皮下成瘤实验、小动物活体成像实验、HE染色、Ki67的免疫组织化学染色、TUNEL染色、膜联蛋白V和荧光素酶的免疫荧光染色实验评估CD-UPRT-IFN-β＿MSCs的体内抗癌作用;HE染色、体重分析及ALT和AST的测定实验评价CD-UPRT-IFN-β＿MSCs在体内发挥抗癌作用的安全性。 4.探讨CD-UPRT-IFN-β＿MSCs潜在抗癌机制所用的实验方法:TMRE荧光染色联合流式细胞仪检测线粒体膜电位变化、Annexin V-PE/7-AAD染色联合流式细胞仪检测凋亡,Real-Time PCR和Western Blot实验检测凋亡相关信号通路组分的表达。 结果 1.表征CD-UPRT-IFN-β＿MSCs性能特征的实验结果显示:利用现成的聚乙烯亚胺在增强子存在的情况下产生高效表达CD-UPRT（GFP的表达为61.8%,代表了融合基因CD-UPRT的表达水平）和分泌IFN-β的基因工程间充质干细胞（CD-UPRT-IFN-β＿MSCs）;CD-UPRT-IFN-β＿MSCs具有很高的存活率（通过染料排斥法测定CD-UPRT-IFN-β＿MSCs的存活率,不被7-AAD染色的细胞的百分比为98.3%,代表了CD-UPRT-IFN-β＿MSCs的存活率）;天然的MSCs和修饰的CD-UPRT-IFN-β＿MSCs均显示了正常的人体染色体核型,提示CD-UPRT-IFN-β＿MSCs保留了天然MSCs的遗传稳定性;与HEK293AD细胞相比,CD-UPRT-IFN-β＿MSCs向HepG2-luc迁移的数量显著增加（P<0.0001）;CD-UPRT-IFN-β＿MSCs保留了向成骨、成脂分化的潜力;CD-UPRT-IFN-β＿MSCs保留了天然MSCs的干性,CD73+、CD90+和CD105+的百分比分别为:98.92%、94.37%和98.69%;与天然MSCs相比,修饰的CD-UPRT-IFN-β＿MSCs将5-FC转化为5-FU和分泌INFβ的量分别约为90μg/mL和9 ng/mL。 ***-UPRT-IFN-β＿MSCs的体外抗癌作用及安全性评估实验结果显