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1教师业务素质的提高
2改革教学内容,形成完整的表观遗传学知识结构体系
3改革教学方法,培养研究生的创新能力
4多种考核方式结合,检验教学效果。
在研究生的考核方面,不仅仅局限于对课内授课内容的掌握程度,还可以采用综述、专题小报告、PPT汇报、模拟课题设计等综合考核方式,注重知识的活学活用和创新意识的培养,这样才有利于研究生即打好广博、坚实的理论基础,又能其重组知识框架,只有这样,研究生的创新意识才能够得到增强。
研究生创新能力培养是受多因素复杂交错影响的,要提升研究生的创新能力,既要保证培养研究生的客观条件充足,又要发挥研究生的主观能动性。研究生教育只有适应知识经济时代的要求,才能不断培养出符合社会需要的高层次创新型人才。表观遗传学既是目前迅速发展的学科和热点领域,在生物医学各种学科存在着千丝万缕的联系。它也是我们学院研究生重要的专业基础课,对于培养研究生的创新意识,培养研究生发现问题、解决问题的能力具有重要的作用。只有在教学实践中不断地提高教师自身素质,调整教学内容,改进教学方法,才能达到预期目的。
参考文献
HIC-1在肿瘤发生中的作用机制肿瘤的发生通常伴随着表观遗传学的改变,包括基因甲基化、组蛋白修饰和非编码小RNA干扰等,这些改变可使基因功能发生变化,从而导致细胞恶变。事实上,异常的表观遗传学修饰是肿瘤形成的必然要素,其已成共识。越来越多的研究证明,HIC-1基因表观遗传学的改变,参与了多种肿瘤的发生。
启动子的甲基化与肿瘤的发生
HIC-1的表观遗传学失活可能促使细胞在肿瘤形成早期调整生存模式和信号通路,或调整一系列特异性转录因子的表达。将HIC-1基因人为导入该基因失活的肿瘤细胞株可明显降低肿瘤细胞的成活率。然而,HIC-1启动子甲基化也被发现存在于儿童正常脑组织、成人脑和前列腺上皮组织中。此外,在已确诊的急性白血病和慢性粒细胞性白血病慢性期的病人中,仅有少数病人出现HIC-1甲基化。但在复发的急性淋巴细胞白血病和急转的慢性粒细胞性白血病病人中,HIC-1均表现出高甲基化。故HIC-1甲基化已被认为是造血系统肿瘤的晚期事件,提示降低HIC-1的表达可能存在其他机制。通过以上例证说明,HIC-1启动子区域的甲基化程度与肿瘤的发生、发展有密切关系。干预肿瘤细胞HIC-1启动子甲基化,有可能对抑制肿瘤的发生、发展具有积极作用。
HIC-1与p53抑癌基因的协同作用
HIC-1识别的一个重要靶点是SIRT1(thesilentmatingtypeinformationregulationhomolog1),该基因编码一种去乙酰酶。SIRT1可使p53去乙酰化,降低p53基因对细胞凋亡和(或)增殖的调节能力。据报道,在正常生理情况下,HIC-1能抑制SIRT1转录,进而抑制p53去乙酰化;但在肿瘤细胞中HIC-1表观遗传学的失活,导致SIRT1水平升高。p53因去乙酰化作用而失活,促使细胞抵抗凋亡而成活。另外,HIC-1的启动子区域存在PRE,意味着HIC-1是p53的直接靶基因,p53能激活HIC-1的转录而不依赖于其甲基化状态。因此,这个p53/HIC-1/SIRT1调节通路是HIC-1作为肿瘤抑制基因发挥作用及其与p53协同作用的重要途径。
HIC-1与p53的双杂合性缺失模型进一步证实了HIC-1以及HIC-1与p53协同作用在肿瘤发生、发展中的意义。Chen等研究发现,HIC-1+/-小鼠在老年时期发生一系列具有性别依赖性的恶性肿瘤,HIC-1+/-p53+/-小鼠骨肉瘤的发生率(35%)较p53+/-小鼠(20%)高,且具有年龄依赖性。在64只HIC-1+/-p53+/-小鼠中发现5例乳腺肿瘤(4例腺鳞癌,1例肌上皮瘤)及7例卵巢肿瘤,在p53+/-小鼠中仅发现1例卵巢血管肉瘤,而在HIC-1+/-小鼠中未发现上述肿瘤。
HIC-1在肿瘤发生中的其他作用机制
最近研究表明,肿瘤细胞中HIC-1的失活能使成纤维细胞生长因子结合蛋白1表达增加,从而导致血管形成或增生。Zhang等发现,HIC-1能调节ephrin-A1(EFNA1)基因的直接转录,从而抑制上皮肿瘤的形成。另外,实验结果表明,HIC-1是一种新的细胞生长调控机制中的核心分子,这种HIC-1介导的信号通路的中断将导致异常细胞增殖和肿瘤形成。Boulay等发现,肿瘤发生过程中HIC-1的缺失通过上调乳腺上皮细胞中β2肾上腺素能受体的表达促使肿瘤转移。此外,HIC-1还是调节细胞生长及凋亡关键基因的中心转录调节因子,在髓母细胞瘤中HIC-1对Hedgehog信号通路具有抑制作用,在干细胞功能中HIC-1能调节Wnt信号通路。
HIC-1在肿瘤治疗中的意义由于HIC-1基因受p53基因调控,而p53基因又是迄今报道人类肿瘤中突变频率最高的基因之一,且目前报道的p53基因突变肿瘤中有75%以上为错义突变,致使p53基因功能丢失,因此,通过活化其下游HIC-1作为靶点,是p53基因突变肿瘤治疗的有效选择;而对于野生型p53肿瘤,若联合HIC-1靶点干预可能效果更佳。在许多实体瘤及白血病中,由于HIC-1启动子甲基化导致HIC-1沉默或低表达,DNA甲基化状态可用DNA甲基化酶抑制剂消除。因此,HIC-1成为DNA甲基化酶抑制剂5-氮杂-2-脱氧胞苷(5-Aza-2`-deoxycytidine,Decitabin,5-CdR)的治疗新靶点。Nicoll等研究发现,通过5-CdR恢复HIC-1功能有可能改善乳腺癌病人的预后。另有研究表明,5-CdR的联合应用可增强头颈部鳞状细胞癌的放射治疗效果。另外,Eggers等通过临床研究发现,HIC-1可作为预测肾癌病人无复发生存率的独立因子。因此,深入研究HIC-1基因的功能与作用机制,将有助于应用靶向药物治疗肿瘤。
【关键词】钉螺;血吸虫病;生物学特性;人工培养;综述
1钉螺的生物学特性
1.1形态学
钉螺为水陆两栖,常栖息于田间、池藻等淡水水域。它主要由螺壳和软体两部分组成,软体部分的前部为头、颈、足和外套膜,后部是内脏;表面有纵肋者称“肋壳钉螺”,壳长约10mm,宽约4mm。壳面光滑者称为“光壳钉螺”,比肋壳钉螺稍小,长、宽分别为6mm和3mm,多见于山丘地区。钉螺形态学特点主要包括形态特征、解剖结构等方面。钉螺早期的研究重点集中在钉螺内外部的形态结构变化,如螺壳形状、螺肋的数目及厣核的旋数[2],并以此来认识与鉴别钉螺,如巴西钉螺被认为是光壳钉螺的一种,螺壳黑色,螺壳外唇无隆起线,壳光滑有黄色“假眉”,厣与齿舌与湖北钉螺相同[3]。钉螺的形态特征是研究钉螺的分类、遗传和进化的基础,分布于山区的光壳钉螺和分布于湖沼水网地区的肋壳钉螺生存条件不同。湖北钉螺具有遗传多样性,而且具有不同程度的遗传变异[4]。石朝辉等[5]通过对湖北庙河上下游钉螺调查发现,两个地区钉螺分别为光壳钉螺和肋壳钉螺,上下游螺群的遗传距离并无明显差异。
1.2分类学
钉螺俗称钉螺蛳,为动物界第二大动物门-软体动物门腹足纲中的一类,有雌雄之分。早期对钉螺分类的研究主要是以钉螺形态学和解剖学为依据的,自1913年宫入庆之助和铃木稔在日本证实光壳钉螺为日本血吸虫的中间宿主以来,对钉螺分类的依据主要是根据形态和解剖结构,如螺壳、螺厣和螺肋数目及齿舌形态特征。美国Bartsh根据螺旋数、齿式将钉螺分为Oncomelania、Katayama和Schistomophora[6]。有学者发现螺壳颜色、螺厣、齿舌等差异不大,认为钉螺的分类以形态结构为依据并不严谨[7-8]。近年来分子生物学技术的发展对钉螺分类的研究起到了重要作用。George等[9]通过对中国大陆不同地区、不同种群钉螺的同工酶进行比较,再结合螺壳形态学的基础将湖北钉螺再分成3个亚种:滇川亚种(O.h.robertsoni)、福建亚种(O.h.tangi)和湖北亚种(O.h.hupensis)。牛安欧等[10]利用单重复序列锚定PCR技术(SSR-PCR)将中国大陆7省的湖北钉螺分为4类。周艺彪等[11]采用微卫星锚定PCR分子技术对19个种群钉螺的基因DNA进行分析,进一步验证了中国大陆湖北钉螺分为滇川亚种、广西亚种、福建亚种和指名亚种等4个亚种。
1.3遗传学
1.4生态学
1.5生理生化
2钉螺的人工培养研究
2.1钉螺螺卵的孵化和幼螺的生长
对于钉螺螺卵的孵化和幼螺的生长,主要的影响因素为温度、水和食物。钉螺螺卵的正常孵化需要在水中或是湿润的泥面上[33],饲料以奶粉及复合动物饲料为主,其中藻类喂养幼螺存活率较高,达90%以上,且生长良好[34-35]。田建国等[36]采用了收集螺卵恒温孵化法、直接恒温孵化法和自然状态孵化法三种方法对钉螺螺卵进行孵化,结果显示泥土也可以影响钉螺螺卵的孵化。
2.2成螺的人工培养
成螺培养因实验目的不同,室内培养方法也不尽相同,常用室内培养感染性钉螺是泥盘草纸饲养法[37]。成螺培养主要为感染性钉螺,其中毛蚴感染钉螺的比例至关重要,张聪等[38]采用泥钵内铺细土泥法,按毛蚴与钉螺数量比为5:1、10:1、20:1三种不同比例进行感染,结果显示毛蚴感染的比例为10:1时,钉螺阳性感染率最高。
3结语
关键词行为遗传学;数量遗传学;分子遗传学:基因:人格
分类号B845
1引言
人格行为遗传学研究就是运用行为遗传学理论和方法来考察和揭示人格特征(包括人格障碍)和人格差异的遗传基础问题。它强调遗传基因是塑造人格核心特征和造成人格个别差异的主要因素,但并不忽视环境的作用,甚至主张人格特征与人格差异是多种基因、多种环境以及基因与环境动态交互作用的结果。早在19世纪中后期,英国心理学家高尔顿(Galton,F.)就首先利用家谱法和双生子法研究了人格差异的遗传基础。尽管他的研究因未将遗传和环境区分开来而具有诸多局限,但它“为人类行为的变异范围提供了档案证明并且说明了行为变异存在遗传基础”(Plomin,DeFries,McClearn,&McGuffin,2008),是运用行为遗传学方法研究人格差异的先驱性尝试。高尔顿之后的20世纪,人格的行为遗传学研究因行为主义主流范式的盛行而长期遭到“冷遇”。前者强调人格的遗传性,而后者坚持环境论并认为人格由社会化的习惯决定,两者的矛盾在这种势力不均的情势下曾一度不可调和。
但近几十年来,行为主义的逐渐衰落和现代生物学特别是分子生物学的飞速发展分别为人格的行为遗传学研究提供了巨大发展空间和发展动力,并使它由传统的数量遗传学取向发展到分子遗传学取向。分子遗传学取向是发端于20世纪初而到20世纪末才应用于人格研究的一种新取向,它在研究方法和研究理念上都较数量遗传学取向具有革命性突破,目前正以惊人的速度发展着。可以说,人格遗传学研究进入到分子遗传学时代(Johnson,Penke,&Spinath,2011)。不过,两种研究取向在基本思路方面各有特色,在具体研究方面都取得了很多有价值的成果,积极推动了人格行为遗传学研究的复兴和发展。
2数量遗传学取向
2.1人格遗传率
2.2数量遗传学设计
为了把基因和环境对人格差异的贡献分离开来,数量遗传学家采用了家族研究、双生子研究和收养研究等多种研究设计。家族研究是最早用于人格研究的行为遗传学方法,但它不能将遗传与共同环境的作用区分开来,因而不能得出准确的遗传率;双生子研究是现代人格行为遗传学研究最常用的一种有效方法,它在一定程度上克服了家族研究的缺陷,但它的等环境假设和代表性也往往令人担忧:收养研究作为一种强有力的自然实验法,是“解开影响家族相似性的遗传和环境源之结的最直接方法”,避免了双生子研究中的等环境假设问题,提供了环境影响人格差异的最佳证据,但它也存在三个争议,即代表性、生前环境影响和选择性安置效应(Plominetal.,2008)。
2.3具体研究与发现
数量遗传学取向的人格研究者利用上述设计主要对人格特质、人格障碍以及态度与偏好的遗传性问题进行了考察。
2.3.1人格特质
数量遗传学研究发现,尽管不同研究设计所得出的具体数值会有所不同,但一般的人格特质都具有较高的遗传率估计值(Krueger&Johnson,2008)。
2.3.2人格障碍
2.3.3态度与偏好
稳定的态度和偏好通常被看作人格的一部分,并表现出广泛的个体差异。数量遗传学家对态度和偏好的遗传性进行了饶有趣味的考察。综观多数研究可知,态度的核心特征传统主义具有中等的遗传率。例如,一项明尼苏达的双生子研究表明,传统主义的遗传率为63%;一项对654名收养和非收养儿童的纵向研究表明,遗传对保守态度具有重要影响,并且显著的遗传影响早在12岁时就已产生(Larsen&Buss,2009)。然而,并不是所有态度和信仰都表现出中等水平的遗传率,这要因所研究的态度类型而异。例如,一项对400对双生子的研究表明,对上帝的信仰、对宗教事务的参与以及对种族一体化的态度的遗传率为零(Larsen&Buss,2009)。基因似乎也影响职业兴趣或偏好。一项用修订版的杰克逊职业兴趣量表(JVIS)做的研究表明,34种职业兴趣中有30种的遗传率在37%和61%之间(schermer&Vernon,2008)。这表明,我们绞尽脑汁作出的职业选择很大程度上受到我们从父母那里继承的基因的影响。但值得我们注意的是,为什么有些态度和兴趣具有较高的遗传性,而有些态度和信仰的遗传性不明显甚至为零?或许未来的行为遗传学研究能够给出答案。
3分子遗传学取向
人格的分子遗传学(moleculargenetics)研究取向主张在DNA水平上用基因测定方法研究特定基因对人格表现型的影响效应,旨在超越传统人格数量遗传学研究仅停留在统计学层面考察遗传率的局限,而从微观层面直接鉴别对人格产生重要遗传影响的具体基因或基因组合,以精确揭示人格特征(包括人格障碍)或人格差异的根本遗传机制。
3.1人格候选基因
3.2研究策略
人格分子遗传学研究者主要采用连锁策略和关联策略来寻找和鉴别对特定人格或行为特质有广泛遗传影响的具体基因。连锁策略(linkagestrategy)采取从行为水平到基因水平的“自上而下”的研究思路,它以携带某种人格特质或障碍的家系为研究对象,对连续几代人的DNA样本进行分析,以确定是否有对该人格特征影响较大的特定基因存在。由于研究者并无假定的候选基因,这种策略对定位单基因遗传特质的强效基因十分有效,但当牵涉若干个作用较小的基因时它便不再那么有效。然而,大多数复杂的人格或行为特质往往牵涉多个微效基因,于是另一种较新的关联策略(associationstrategy)便成为最常用的确定人格基因的策略。关联策略采取由基因到行为的“自下而上”的研究思路,通过考察拥有某种特定基因(或等位基因)的个体比没有该基因的个体在某种特定人格特质上的得分是高还是低,来确定候选基因与人格或行为特质之间的关联情况,即一种可能的因果关系。关联策略比连锁策略更容易找到只有微弱效应的特定基因,但系统性不够强。
3.3具体研究与发现
基因主要是通过大脑中的神经递质系统来影响人格的,因而参与调节神经递质系统的基因便成为主要的候选基因。在Cloninger等人的人格心理生物模型中,新颖性寻求(novelty-seeking)、伤害回避(harm-avoidance)和奖赏依赖(reward-dependence)三种气质维度被假定分别与大脑调节不同类型刺激反应的三种神经递质系统即多巴胺(dopamine)系统、5-羟色胺(serotonin)系统和去甲。肾上腺素(noradrenaline)系统相联系。此类理论假设促使人格分子遗传学研究者们主要从这三种神经递质路径考察了基因多态性与人格之间的关系。
3.3.1多巴胺系统
此后,一系列研究对DRD4基因与新颖性寻求这种人格特质之间的关联进行了重复验证,但结果并不完全一致。两项分别以德国人和日本人为被试的研究证实DRD4基因与新颖性寻求特质之间的确存在显著关联(strobel,Wehr,Michel,&Brocke,1999;Tomitakaetal.,1999);Burt等人对明尼苏达137个双生子家庭所做的研究发现,DRD4基因与新颖性寻求测量指标之间不存在任何关联(Bun,McGue,Iacono,Comings,&MacMurray,2002);Ekelund等人则得出了与1996年研究相反方向的结果,即在新颖性寻求水平较高的群体中,2次和5次重复等位基因而非7次重复等位基因的频率更高(Ekelund,Lichtermann,Jarvelin,&Pelmnen,1999)。除此之外,有些研究还发现DRD4基因与其他人格候选基因存在联合效应。一项关于1岁新生儿对新异事物反应的研究发现,DRD4基因中的48-bpVNTR与5-羟色胺转运体基因(5-HTT)中的一种多态性存在联合效应(Lakatosetal.,2003)。之所以会出现如此多样的研究结果,可能与样本大小、被试特点(年龄、性别和种族文化等)、测量工具、研究设计等因素有关。例如,分组方法不同所得研究结果就会有很大差异(Tsuchimineetal.,2009)。不管怎样,这都有待于进一步研究证实。
3.3.25-羟色胺系统
除5-HTT基因外,研究者还对5-羟色胺系统中的另外两个人格候选基因5-羟色胺2A受体基因(5-HT2A)和5-羟色胺2C受体基因(5-HT2C)进行了考察。有研究者在双极性精神障碍患者和健康控制组群体中检验了5-HT2A的1号外显子中的一种单核苷酸多态性与伤害回避维度之间的关联,但是没有发现任何关联存在(Blairyetal.,2000)。还有研究者以健康日本人为样本对5-HT2A的5种单核苷酸多态性进行了考察,没有发现它们与气质性格量表的任何维度存在关联(Kusumietal.,2002)。就5-HT2C与人格的关系而言,研究者发现5-HT2C中的一个点突变与三维人格问卷的奖赏依赖维度和坚持性维度存在关联,并且DRD4与5-HT2C对奖赏依赖存在显著交互效应(Ebsteinetal.,1997)。然而,后来的一项重复性研究发现,5-HT2C对奖赏依赖不存在主效应,但DRD4与5-HT2C对奖赏依赖确实存在显著交互效应(Kühnetal.,1999)。
3.3.3去甲肾上腺素系统
4总结与展望
鉴于人格行为遗传学研究所存在的诸多问题,未来研究应特别注意以下五个方面:
(1)强调两种研究取向的有机结合,在数量遗传设计中加入对特定基因型的直接测量。这两种研究取向各有优缺,可以相互弥补,况且分子遗传学的许多工作需用传统数量遗传学设计综合考虑环境与遗传因素来完成。未来研究可以在数量遗传设计中加入对特定基因型的直接测量,例如,可以先用数量遗传学方法确定某种人格特征是否具有遗传性以及遗传到什么程度,然后再用分子遗传学方法从根本上细微探究影响人格的具体基因及其作用方式。
(2)注重多学科和多范式的有效整合。人格的行为遗传学研究是一项综合性很高的困难工作,涉及遗传学、心理学、生物学、神经科学、医学和社会学等多门学科,因此需要在更广泛的视野下进行多学科的整合研究。人格的遗传机制相当复杂,靠单一研究工具(如自陈问卷)或研究范式很难获得理想结果,今后应在传统研究范式的基础上综合采用脑成像、诱发电位、前脉冲抑制和计算机博弈模型等一些新的研究范式,从多个角度综合考察和相互印证人格与基因的关系,从而弥补由自陈报告带来的弊端,同时克服可重复性低的问题。
(3)扩大对健康人群积极人格品质的研究。未来人格行为遗传学研究不仅要研究病理人群的消极人格品质,而且更要研究正常人群甚至超常人群的积极人格品质,探究它们的遗传性及分子作用机制,为积极人格品质的培养提供遗传学依据。
关键词:基因组编辑;CRISPR-Cas9;猪;基因功能;网络调控
1CRISPR-Cas9系统的拓展性应用研究
最初的Cas9只能实现剪切的基因工程功能(CRISPR1.0版本)。每次只能执行一种功能的dCas9是CRISPR2.0。现在研究人员将突变dCas9蛋白与一系列具有功能的异源模块融合,成为能够执行多重功能的CRISPR3.0。这种平台能够执行复杂的程序,适用于研究基因网络机理和更深入探讨复杂性状/疾病[5]。
1.1同时激活多基因表达/同时抑制多基因
Chavez等[2]设计了三方转录激活子(VP64-p65-Rta)融入dCas9,可探讨一连串基因回路对生物过程(比如组织发育或疾病发生)的影响,也可以精确指导干细胞分化,生成再生医学所需的移植器官。Konermann等[6]应用改造后的Cas9系统成功激活了十个基因,包括长非编码RNA(LncRNA)。这些基因转录效率得到了两倍以上的增长,该研究的意义在于,人们可以用这一技术在活细胞中有效启动任何基因表达[7]。Cas9系统已被成功地用于同时干扰小鼠2个基因和敲除猴与蚕的两个基因[8,9]。多位点编辑将促进多方面研究,包括上位效应的检测和基因组中物理距离非常接近的多基因操作。Ma等[10]同时靶向基因家族的多成员(多至8个位点),突变率平均为85.4%。Zalatan等[11]应用架RNA(scaffoldRNA,scRNA),成功在酵母中重新定向了一个复杂的多分支的代谢通路,其中一些基因被激活,另一些基因被抑制(CRISPRa/i)。多基因的组合控制可以帮助人们灵活操纵细胞中的通路,例如,改写细胞命运或者设计代谢通路。Cheng等[5]报道其CRISPR3.0版本是Casilio,该系统可结合多个蛋白模块,包括基因激活、基因抑制、染色体荧光标记、组蛋白乙酰转移酶等,以实现不同的目的。
1.2运用Cas9实施表观遗传学编辑
1.3运用Cas9开展高通量全基因组遗传学筛选
全基因组CRISPR筛选克服了传统遗传筛选的缺点,可应用于几乎任何细胞系和任何遗传背景下的筛选[16]。应用其进行遗传筛选的基础是蛋白Cas9修饰后的多种形式融合和sgRNA文库。构建Cas9高通量筛选的文库有两种:阵列文库和混合文库。(1)细胞系中开展遗传学筛选。Wong等[17]创建了Cas9与CombiGEM结合的平台技术,可展望,该平台有着广泛的应用前景,加速系统鉴定控制人类疾病表型的遗传组合,并转化到新药物组合的发现。(2)体内开展遗传学筛选。Ma等[18]将活化诱导胞嘧啶核苷脱氨酶(AID)与dCas9融合成为dCas9-AIDx,在慢性粒细胞中靶标BCR-ABL,鉴定了赋予细胞伊马替尼抗性的已知突变和新突变。Zhu等[19]开发了配对的gRNAs(pgRNAs),产生大片段缺失,应用这种高通量方法确定了51条功能性的lncRNAs,并验证了其中的9个。该方法使科学家们能够快速识别哺乳动物非编码元件的功能。
1.4光遗传学加CRISPR调控基因表达与靶DNA切割
东京大学和杜克大学基于光诱导的CRY2(色素)和CIB1(蛋白),开发出相似的光遗传学+CRISPR系统,其目的是利用光来开启和关闭基因表达,同时赋予时空控制和可逆性[20-22]。
1.5通过荧光标记的dCas9对DNA实施标记
Deng等[23]w外构建“dCas9/荧光素”复合物作为探针,可视化基因组位点完全没有引起DNA变性,称为Cas9介导的荧光原位杂交(CASFISH)。dCas9/sgRNA能够在近着丝粒区、着丝粒、G富集端粒和编码基因等位点快速而有效地进行重复DNA元件标记,也适用于初生组织切片的检测。这种技术具有快速、有效、破坏性较少与成本低的特征,为基础研究和遗传学诊断增加了一种非常有潜力的工具。
1.6CRISPR-Cas9系统同时实现基因工程和基因调控的双重功能
Kiani等[24]开发了Cas9系统一个新策略,能够同时实现基因组工程和基因调控的双重功能。其使用经过改造的gRNA和Cas9蛋白,在切割特定基因的同时调控其他基因的表达。这一技术大大增强了基因组编辑和基因调控的功能性,帮助我们进一步操纵细胞,以揭示重要生命过程背后的复杂机理,比如,癌症耐药性和干细胞分化,或者帮我们设计更高级的人工基因回路。更进一步地,双重功能Cas9可以促进基因工程菌株(例如大肠杆菌)大规模生产化合物和燃料。
1.7多顺反子基因
Xie等[25]将tRNA与gRNA结合起来,开发合成了一个多顺反子基因,以提高Cas9系统的靶向能力和多重编辑效率,能够在水稻中高效实现多重基因组编辑和染色体片段删除(可达到100%)。Qi等[26]设计多个tRNA-gRNA单元,在玉米中的研究表明,该系统不仅增加靶向位点数目,也能更有效和准确地缺失染色体片段,这对基因功能的完全消除特别是lncRNAs的研究很重要。同时还表明,在一个表达盒中可容纳多达四个tRNA-gRNA单元,用来修饰同一基因家族中的不同成员或同一代谢途径中的不同调控基因。
1.8Cas9系统应用于多能干细胞
诱导型多能干细胞(inducedpluripotentstemcells,iPSCs)可无限地自我更新,而不会丧失分化成所有细胞类型的能力,且绕过了免疫排斥的障碍。iPSCs在再生医学中具有良好的前景,是用于致病突变原位校正的一种理想细胞群。将CRISPR应用到iPSCs中为纠正遗传缺陷疾病开辟了一条新途径,因为iPSCs很难采用传统的基因打靶策略进行操作,尤其是蛋白质介导的基因组编辑方法[27-30]。
1.9染色体大片段和lncRNA编辑
1.10研究蛋白质工程
Hess等[33]开发了一种称为重利用体细胞超突变的原位蛋白质工程新技术,命名为CRISPR-X。研究人员利用dCas9召集胞嘧啶氨酶(AID)变异体,其携带有经过MS2修饰的sgRNAs,能特异地诱变内源靶标,限制脱靶伤害。它能产生不同点突变的多样文库,同时靶向多个基因组位点,结果从中找到了引发Bortezomib耐药性的已知和新突变。还利用超活化AID变异体,同时诱变了转录起始位点上游和下游的位点。这些结果均表明CRISPR-X是一种强大的工具,能帮助科学家们创建复杂的原始遗传突变文库,分析完善蛋白质工程。
2CRISPR-Cas9系统在猪中的研究进展
Cas9系统出现之前,已经有文献报道了其他技术的基因组编辑猪[34],现在利用Cas9系统的报道层出不穷。这里重点综述Cas9系统在猪研究中的进展,因为猪不仅提供肉食,同时其在生理学、免疫学和基因组学上与人高度相似,器官大小也比啮齿动物有优势。
2.1功能基因研究
Su等[35]合成sgRNA时用猪U6启动子代替人U6启动子,获得更佳的打靶效率;Wang等[36]显微注射Cas9mRNA和sgRNA至猪原核期胚胎,筛选出打靶效率最高的sgRNA;He等[37]将携带GFP和红色荧光蛋白(RFP)的Cas9质粒先后转染猪胎儿成纤维细胞,通过双重荧光筛选提高打靶成功效率;吴金青等[38]应用SSA(Single-strandannealing)报告载体,使Cas9系统对猪胎儿成纤维细胞的打靶效率提高5倍左右。八聚体结合转录因子4(OCT4)是参与调控胚胎干细胞自我更新和维持其全能性的重要转录因子之一。Kwon等[39]研究表明Cas9系统可针对孤雌胚胎实现基因OCT4的敲除和敲入。Lai等[40]构建了一个猪OCT4的报告系统,其内源性OCT4启动子可直接控制RFP,因此荧光能准确地显示内源性OCT4的激活,并获得了在内源性OCT4基因启动子下游具有tdTomato基因敲入的猪胎儿成纤维细胞(PFF)系。Cas9系统编辑的PFFs被用作体细胞核移植(SCNT)的供体细胞,在SCNT胎儿的囊胚和生殖嵴中检测到了强大的RFP表达,并制备了两头有生命力的基因编辑猪。
2.2提高生产性能
肌肉生长抑制素(Myostatin,MSTN)基因对肌肉生长发育具有重要调控作用。Crispo等[41]、Cyranoski[42]、Wang等[43]和张冬杰等[44]利用Cas9系统获得了MSTN基因的双等位基因敲除猪。湖北省农业科学院畜牧兽医研究所Bi等[45]应用Cas9系统制备了无选择标记的MSTN基因敲除克隆猪。首先,利用Cas9系统介导的同源重组敲除猪初生细胞中MSTN的一个等位基因。然后,用Cre重组酶来切除选择标记基因,有效率为82.7%。免疫印迹显示,克隆猪MSTN大约有50%的降低,同时肌原性基因在肌肉中的表达有所增加。组织学显示,肌纤维数量增加,但是肌纤维大小保持不变。超声波检测显示,最长肌大小增加,背部脂肪厚度降低。该研究提供了一种可靠的途径用于家畜良种生产,也提出了一种策略来减少潜在的生物学风险。中国农业科学院北京畜牧兽医研究所的李奎教授领导研究团队,首次利用Cas9系统获得了位点特异性的基因敲入猪模型[46],得到一个新的基因组“安全港”位点:pH11位点,通过Cas9系统分别在细胞、胚胎和动物体内的该位点插入了大于9kb的基因片段,实现了稳定高效的基因表达。
2.3研究人类疾病的动物模型
猪是人类医学研究极佳的动物模型。vWF(vonWillebrandfactor)的基因是引起人血管性血友病的主因。Hai等[48]应用Cas9系统靶向猪vWF外显子,目的基因插入/缺失突变效率达到68.8%(11/16);单等位基因突变和双等位基因突变的vWF抗原水平均极显著低于野生型个体(P
再如,去除所有主要淋巴细胞的猪是研究人X-染色体连锁的严重联合免疫缺陷(SCID)患者病毒感染和免疫受损发病机理的理想动物模型。破坏IL2RG的猪比啮齿动物敲除IL2RG模型更接近于SCID表型。Lei等[50]利用Cas9系统快速生成双基因RAG2/IL2RG敲除猪,成功建立了人诺如病毒(HuNoV)感染的免疫缺陷的猪模型,因为RAG2/IL2RG缺陷猪缺乏B细胞、T细胞和自然杀伤细胞。Yu等[51]成功地通过Cas9系统在滇南小型猪产生人类DMD疾病动物模型。
2.4医学生物反应器
2.5异种器官移植
3CRISPR-Cas9系统的前景
r业动植物改良从来都是一个漫长而繁琐的过程,而如今,科学家因为有了CRISPR技术能够快速而轻松地实现。近两年,许多实验室将这种工具应用在动植物和微生物中,以期获得更高产、更适应环境和更优质的品种。有理由相信,CRISPR-Cas9系统将更好的服务于人类,包括动植物育种。
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间质干细胞临床转化的产业链及关键质控点
结语
关键词:子宫内膜异位症;加味当归芍药散;治疗观察
1资料与方法
1.1一般资料100例患者均为我院2012~2013年门诊患者,年龄18~50岁,平均年龄38岁,病程6个月~10年,平均5.3年,病程
1.2西医诊断标准内异症是一种渐进性发展的疾病,病变部位、病变范围决定临床表现。早期症状不显,任何无创性检查对诊断无帮助,此期腹腔镜是诊断手段。痛经为其主要临床表现,深部痛、不孕、盆腔包块、后穹窿结节、骶子宫韧带及阴道直肠隔触痛性结节是典型症状体征,超声和MRI为主要无创诊断方法,血清CA125检测为重要生化指标。临床分型采用“子宫内膜异位症和子宫腺肌病姚氏分型”[3]。
1.3纳入标准所有患者符合子宫内膜异位症诊断标准[4]。内异症无手术指征、患者不同意或目前不适宜手术治疗及口服西药者,签署知情同意书。排除妇科恶性病变者,及严重心、肝、肾及其他系统器质性疾患者,精神病患者。
1.4方法纳入病例开始治疗前查血尿常规、肝肾功能,入组前1个月内的妇科超声诊断、盆腹腔MRI诊断、CA125指标结果予以认定。中药汤剂加味当归芍药散药物组成:柴胡、枳壳、当归、川芎、白芍、茯苓、白术、泽泻、香附、浙贝母、元胡、川牛膝、益母草、薏米、败酱草、公英、丹参、砂仁、檀香、甘草。水煎服,1剂/d,我院制剂室统一煎制,每剂煎取300ml,早晚餐后1h温服。21d为一疗程,月经期停服,6个疗程判定结果。疗程结束复查血尿常规、肝肾功能。
1.5疗效标准所有病例治疗前后均按疼痛积分判定。采用VAS评分系统[5](疼痛视觉模拟评分表0~10分标准):0分无疼痛;
2结果
治疗前评分:3分以下16例,4~6分17例,7分以上7例。治疗后评分:0分10例,3分以下19例,4~6分9例,7分以上2例,见表1。
3讨论
子宫内膜异位症的特点是子宫内膜腺体和间质呈浸润性生长,可形成囊性肿块或结节样病灶,常见异位点有子宫肌肉间、卵巢、骶子宫韧带、阴道直肠隔等,且常合并慢性盆腔炎性疾病[7],是一类非常复杂难以治愈的良性疾病。属中医“痛经”、“月经不调”、“Y瘕”、“无子”等范畴。本组病例,中医辨证属肝郁脾虚者68例、肝郁脾虚夹血瘀痰浊56例、肝郁脾虚夹下焦湿热12例、胞宫虚寒8例、肝肾阴虚夹痰瘀互结4例。揭示肝郁脾虚是本病的主要病理基础及病机特点;肝郁脾虚夹血瘀痰浊是主要病理类型,属本虚标实证。
中医认为“女子以肝为先天、肝肾同源、脾为后天之本”。肝主藏血,肾主藏精主生殖,精血同源互生互化;肝主疏泄、以调节周身气血及肾精藏泄,调节情志精神;脾主运化,人体升清降浊、气血生化、水液代谢等重要功能均属于脾;肝之疏泄是脾功能正常运转的重要调节器。
组方由当归芍药散和四逆散加香附元胡浙贝母川牛膝益母草公英败酱草薏米而成。当归芍药散出自张仲景《金匮要略》“妇人病”篇:“妇人腹中诸疾,当归芍药散主之;妇人腹中绞痛,当归芍药散主之”,是中医调理肝脾治疗妇人病第一方。方中:白术、薏米、泽泻健脾祛痰浊,公英、败酱草、清湿热解毒抗炎,当归、川芎、白芍、香附、元胡入肝经调气血止痛,配方精当直中“内异症”病机,能有效缓解内异症痛经、腰腹酸痛坠胀等。本研究还发现加味当归芍药散可降低CA125指标,缩小内异症结节大小及包块范围,调经促孕,疗效确切。
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关键词:建构主义教学理论;医学生物学;教学方法改革
随着现代科学技术和医学事业的迅猛发展,医学生物学已成为发展最快、前景广阔的众多学科之一,在医学教育中起着极其重要的作用。为了更好地适应中医药现代化发展的大趋势,多元化培养中医院校学生,医学生物学教学起了重要的作用。医学生物学是中医院校学生的第一门基础课程,其教学内容包括了细胞生物学、遗传学、生殖医学、发育医学、分子生物学等方面,理论性强,知识更新快[1],如何让学生认识到在中医院校中学习医学生物学的必要性,如何让学生感兴趣学起来不吃力,提高学生运用生物学知识进行科研的水平,尤其是中西医结合专业学生的临床科研水平,成为我们教学方法探索的重点。基于此,本文就建构主义教学理论在医学生物学教学过程的应用的可行性及效果进行分析,以提高医学生物学的教学质量。
一、目前医学生物学的教学现状
二、建构主义教学理论简介
三、建构主义在医学生物学教学过程中的应用
1.教学改革的对象。目前我校设置了中西医结合专业的八年制招生,这个专业的特点是临床和科研相结合,培养具有综合素质的高水平人才,以促进现代中医药的发展。首先我们对该专业学生特点进行分析,目的是对我校医学生物学的教学方法进行改革和探索。我校中西医结合专业七年制的学生具有如下特点:(1)入学之前均为理科生,在高中学习过生物学的基本理论知识。如果我们课堂上只讲解基本理论、基本概念,会使他们觉得大学的医学生物学和高中的没有多大区别,学习该门课程的兴趣不大。(2)均为中西医结合专业,该专业培养能运用中医诊疗思维与技能和一定西医学知识,掌握必要的现代生命科学理论和研究技能,从事中西医结合医疗、预防、保健、康复以及基础和临床医学研究、教学等工作的高级中医临床专业人才。这就要求必须掌握生物学的基本理论和实验技能,并能将生物学很好的和中医药相结合。(3)均为硕士毕业,要求培养具有较高发现问题、分析问题和解决问题的科学研究能力,要求具有一定的科研素质和创新能力。
四、结语
由上可知,该教学改革可有效地改善传统教学过程中存在的问题,即学生上课听课、下课就忘的无趣状态;同时,有效地调动了学生学习医学生物学这门基础课的积极性和主动性;有效地提高了学生的学习效率和教学质量,为其他医学基础课提供借鉴。教师在进行建构主义教学理论教学改革的同时,发现“教”和“学”的过程相辅相成,教师在这个过程中不仅“教”而且也“学”到了很多,也得到了学生的认可。
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[关键词]精神分裂症;同型半胱氨酸;高同型半胱氨酸血症
同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)是一种含硫氨基酸,是蛋氨酸和半胱氨酸代谢过程中的重要中间产物。一般认为,高同型半胱氨酸血症是体内叶酸和维生素B12缺乏的敏感指标,是心血管疾病的独立危险因素。近年来,随着测定技术方法的改进,已经能够对正常人血液中以各种形式存在的Hcy进行测定,又相继发现其他几种参与Hcy代谢的酶或辅酶改变所引起的代谢紊乱。有研究指出,精神分裂症的认知功能障碍可能与高Hcy有关[1-5]。但国内有关研究报道较少,为此,本研究对803例住院精神分裂症患者的血清Hcy水平进行测定,以探讨血清Hcy水平在精神分裂症发病中的可能意义,现将结果报道如下:
1对象与方法
1.1对象
选择2013年8月1~31日北京市昌平区中西医结合医院(以下简称“我院”)精神分院收治的符合国际疾病分类(InternationalClassificationofDiseases,ICD)精神分裂症诊断标准的患者803例作为观察组,男417例,女386例;年龄15~87岁,平均(51.4±3.3)岁。纳入标准:无蛋氨酸饮食等特殊饮食史,无精神发育迟滞,无癫痫、脑炎、心脑血管疾病等神经系统疾病史,无糖尿病等内分泌代谢障碍病史,无烟酒嗜好者。选择我院同期正常体检的人群共289名作为对照组,男170名,女119名;年龄18~82岁,平均(55.1±4.5)岁。两组在年龄、性别等一般资料方面比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究经我院伦理委员会通过,患者及家属知情同意并签署知情同意书。
1.2血清同型半胱氨酸水平检测方法
清晨抽取入组者空腹静脉血3mL,置于含有促凝剂真空采血试管中。采血1h内于离心半径8cm离心机中3000r/min离心10min,分离血清置贝克曼全自动生化分析仪检测血清Hcy水平。试剂校准品均使用九强生物技术股份有限公司提供的试剂盒,质控品采用九强和伯乐两家公司提供的低中高三种水平质控物。Hcy>15.0μmol/L定义为高同型半胱氨酸血症。
1.3统计学方法
采用SPSS11.5统计学软件进行数据分析,计量资料数据用均数±标准差(x±s)表示,两组间比较采用t检验;计数资料用率表示,组间比较采用χ2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2.1两组高同型半胱氨酸血症发生率比较
观察组高同型半胱氨酸血症发生率高于对照组,差异有高度统计学意义(P<0.01)。见表1。
2.2两组血清同型半胱氨酸水平比较
观察组患者血清Hcy水平明显高于对照组,差异有高度统计学意义(P<0.01);观察组男、女患者血清Hcy水平均明显高于对照组,差异均有高度统计学意义(均P<0.01)。见表2。
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