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激光生物学报
 
2023年 32卷 3期
刊出日期：2023-06-28
目录
研究进展
研究论文
   
 目录
1
目次
2023 Vol. 32 (3): 1-2 [摘要] ( 368 ) [HTML 1KB] [PDF 1262KB] ( 1225 )
 研究进展
193 王常科，马　琼，蔡清裕，孙海洋，汤晓安，康宏向
深度学习在皮肤OCT医学图像中的应用
摘　要：深度学习作为机器学习领域的重要研究方向，其强大的特征学习能力以及优秀的可移植性使得深度学习技术渗入到科学研究的各个领域，尤其是深度学习中前沿领域的成果对医学图像的识别、分类、分割、量化等方面起到了积极作用。光学相干断层扫描成像（OCT）技术具有非侵入、分辨率高的特点，能够无创获取生物组织内部微米级的高分辨率三维切面图像，在生物医学的眼科、血管、皮肤科等方面有着广泛应用。本文首先介绍了OCT及深度学习的基本原理以及二者相结合在皮肤领域的应用优势，然后详细阐述了深度学习在皮肤OCT医学图像领域的应用，主要包括在皮肤癌的分析分类、美容领域、指尖图像的分割以及在损伤皮肤的定性定量评估中的应用。
关键词：光学相干断层扫描成像；医学图像；深度学习；皮肤疾病；卷积神经网络
中图分类号：Q-334                               文献标志码：A                         DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.001
2023 Vol. 32 (3): 193-199 [摘要] ( 443 ) [HTML 1KB] [PDF 3330KB] ( 1930 )
200 黎　宏，郭清源，郭拉杨，扶星星
昆虫细胞无血清培养的研究进展及应用
摘　要：随着生物工程技术的快速发展，细胞工程愈来愈受到重视。昆虫细胞培养技术作为生物工程的新领域，在现代生物学上具有重要的价值，其中以昆虫杆状病毒为载体，以昆虫细胞为受体的基因工程研究也取得了突破性的进展。体外培养的昆虫细胞可以高效地表达外源基因，且昆虫杆状病毒具有对人畜无害等特点，使得昆虫细胞培养技术广泛地应用于生物学、医药学和农业等各个领域。本文综述了昆虫细胞培养的研究进展，其中包括了体外培养昆虫细胞培养基的基础成分及无血清培养基的添加物、生物反应器大规模培养昆虫细胞和昆虫杆状病毒表达载体系统及其应用，为昆虫细胞无血清培养基的研发提供了理论依据。
关键词：昆虫细胞；杆状病毒；无血清培养；大规模培养
中图分类号：Q813.1+1                              文献标志码：A                       DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.002
2023 Vol. 32 (3): 200-207 [摘要] ( 425 ) [HTML 1KB] [PDF 2666KB] ( 1665 )
 研究论文
208 蒋　帅，游昌乔，丁云云，张红明，秦　红，郭新红
基于微卫星的相关性测试对新型冠状病毒的遗传多样性研究
摘　要：微卫星（microsatellites）在新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的基因组表达调控、种群遗传进化以及宿主免疫互作调节方面发挥重要作用。该研究利用NCBI数据库以及微卫星分析系统筛选并测试SARS-CoV-2原株及变体中不同微卫星数量与遗传特征的关联，探索影响SARS-CoV-2遗传多样性的微卫星特征。通过生物信息学分析，构建SARS-CoV-2的全基因组序列库，并收集关于序列库的遗传特征、微卫星数量以及微卫星相对位置分布特征信息；通过生物统计学分析，对不同微卫星数量进行相关性测试以及单样本Wilcoxon符号秩非参数检验。结果表明，SARS-CoV-2的原株与变体（除Lambda和Omicron）中不同微卫星数量、占比与相对位置分布特征相似。2核苷酸重复（77%～78%）、3次基序重复（22%～23%）以及全长6 bp（73%）的微卫星占比较高，而ORF3a（0.48/100 bp）、E（0.44/100 bp）与N（0.40/100 bp）3个编码区序列的微卫星密度也较高。总平均微卫星数量与碱基含量间存在显著的负相关性（r：–0.799 6；P：0.009 7），但与碱基替换量无显著相关性。本研究丰富了分子生物学领域对SARS-CoV-2的遗传多样性以及进化机制的研究，并为新型冠状病毒感染疫情的防治提供了新思路。
关键词：新型冠状病毒；微卫星；遗传多样性；碱基含量偏向性；种群遗传进化
中图分类号：R373                               文献标志码：A                              DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.003
2023 Vol. 32 (3): 208-216 [摘要] ( 455 ) [HTML 1KB] [PDF 2731KB] ( 1744 )
218 游诗琦，陈　宇，杨雪婷，李韵璇，乔　卿，罗　莹，姚梅英，高罗晴，刘　欣，王跃群，吴秀山，李永青
斑马鱼wbp11基因敲除品系的建立
摘　要：WBP11是WW结构域结合蛋白家族的一员，参与前体mRNA剪接过程，是重要的剪接因子。斑马鱼作为重要的模式生物之一，其基因组中含有人类WBP11的同源基因wbp11。为了研究WBP11在脊椎动物早期发育过程中的作用机制，利用CRISPR/Cas9技术构建了斑马鱼wbp11基因敲除品系。首先，在wbp11基因的第二个外显子上设计基因敲除靶位点，体外转录合成sgRNA，通过显微注射技术对斑马鱼进行基因敲除，得到F0代嵌合体斑马鱼。随后，将嵌合体斑马鱼与野生型斑马鱼杂交，所得到的F1代斑马鱼进行基因型鉴定，筛选出其中的杂合子斑马鱼，并对杂合子斑马鱼的缺失条带进行测序，结果显示其为wbp11基因的2种缺失突变。让同种突变的F1代杂合子斑马鱼自交，对得到的后代F2进行基因型鉴定，筛选获得了纯合子斑马鱼，表明wbp11基因敲除品系构建成功。经显微镜白光成像观察发现，受精后48 h的斑马鱼出现心包水肿、心脏线性化、骨骼弯曲畸形，这可能是由于wbp11基因突变引起剪接机制异常所导致的。此研究为探究WBP11基因在脊椎动物的早期发育中的作用机制开辟了道路。
关键词：斑马鱼；wbp11；CRISPR/Cas9；基因敲除；杂合子
中图分类号：Q341；Q812                     文献标志码：A                  DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.004
2023 Vol. 32 (3): 218-225 [摘要] ( 419 ) [HTML 1KB] [PDF 4173KB] ( 1458 )
226 李　蔓，吴晓娟，刘腊梅，周　研，司　瑾，何晓晓
维生素C/白藜芦醇纳米复合脂质体制备及其抗氧化性研究
摘　要：本文以具有亲疏水特点的磷脂分子为基质材料，采用薄膜水化法制备了一种同时包载脂溶性白藜芦醇（Res）和水溶性维生素C（VC）的纳米复合脂质体（Lip@Res/VC），并将其用于细胞抗氧化研究。在Lip@Res/VC的制备过程中，以Res和VC的包封率以及脂质体的粒径、多分散指数和电位为指标，考察了Res和VC的最佳投入量。研究结果表明，分别选择Res为4.0 mg和VC为3.5 mg的投入量，制备的Lip@Res/VC的水合粒径为（92.29±5.41）nm，Res和VC的包封率分别为（85.13±5.37）%和（64.73±5.51）%。体外1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）和2，2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸二胺盐（ABTS）自由基清除试验结果显示，Lip@Res/VC的抗氧化活性较只包载了Res的单一脂质体Lip@Res或只包载了VC 的单一脂质体Lip@VC均显著提高。通过选择正常肝细胞（L02细胞）为模式细胞，研究了Lip@Res/VC的细胞内抗氧化效果，结果显示，Lip@Res/VC具有清除细胞内活性氧（ROS）的能力，对过氧化氢诱导的L02细胞氧化损伤具有保护作用。
关键词：纳米复合脂质体；白藜芦醇；维生素C；活性氧；抗氧化
中图分类号：Q819　　　　　　文献标志码：A　　　　        DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.005
2023 Vol. 32 (3): 226-233 [摘要] ( 423 ) [HTML 1KB] [PDF 4068KB] ( 1594 )
234 贺宇文，汤冠宇，李楚楚，李　灿，纪春晓，陈　韬
COS对抗菌蛋白ANG4在肠道表达的诱导作用
摘　要：血管生成素4（ANG4）是一种新型抗菌肽蛋白，具有抗菌、抗炎、血管生成、调节机体免疫反应等多种生物学功能，在机体先天免疫过程中发挥重要的作用。ANG4在新生小鼠肠道的表达受到多种因素的调节，如细菌信号和发育过程等。本试验选取细菌细胞壁表面分子的类似物壳寡糖（COS）作为诱导物，探究其对小鼠肠道ANG4表达和对肠道形态的影响。实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）和蛋白质免疫印迹（Western blot）分析表明，COS能增加小鼠肠道ANG4 mRNA及ANG4蛋白的表达；形态学观察结果显示，COS使小肠绒毛高度明显增加，平均隐窝深度均有降低，V/C值增加，表明COS可通过诱导ANG4等抗菌蛋白的表达，或通过其杀菌和免疫调节作用而不同程度地提高小肠黏膜的完整性。研究结果为COS以及ANG4在仔猪肠道疾病防治的应用提供了理论依据。
关键词：ANG4；COS；抗菌蛋白；实时荧光定量PCR；蛋白质免疫印迹
中图分类号：Q78                         文献标志码：A                  DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.006
2023 Vol. 32 (3): 234-239 [摘要] ( 445 ) [HTML 1KB] [PDF 3974KB] ( 1320 )
240 李　毅，张　恒，赵维彪
槲皮素阻滞JAK2/STAT3信号通路对软骨肉瘤细胞迁移、侵袭和EMT的抑制作用研究
摘　要：为探究槲皮素对人软骨肉瘤细胞迁移、侵袭和上皮间质转化（EMT）的影响及对Janus激酶2/信号转导和转录启动因子3（JAK2/STAT3）信号通路的调控作用，体外培养人软骨肉瘤SW-1353细胞，用不同浓度槲皮素干预SW-1353细胞24 h，细胞计数试剂盒（CCK-8）法筛选出最适浓度（50.0 μmol/L）槲皮素进行后续试验。将细胞分为对照组（不做干预）、槲皮素组（50.0 μmol/L槲皮素）、阳性药物组（6.0 μmol/L阿霉素）、抑制剂组（50.0 μmol/L槲皮素＋50.0 μmol/L JAK2/STAT3通路抑制剂AG490）和激活剂组（50.0 μmol/L槲皮素＋0.5 μmol/L JAK2/STAT3通路激活剂colivelin），干预24 h后，用倒置显微镜、Transwell小室及Western blot法对细胞形态、迁移、侵袭及JAK2/STAT3通路和EMT相关蛋白的表达水平进行分析。试验结果显示：CCK-8法确定槲皮素最适作用浓度为50.0 μmol/L；与对照组比较，槲皮素组和阳性药物组细胞生长受到抑制，细胞迁移数、侵袭数、N-钙黏蛋白（N-cadherin）、波形蛋白（Vimentin）、纤连蛋白（FN）、p-JAK2和p-STAT3表达水平降低（P<0.05），E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达水平升高（P<0.05）；与槲皮素组相比，抑制剂组上述指标变化趋势更为显著（P<0.05），激活剂组则扭转了这些指标的变化（P<0.05）。槲皮素可抑制人软骨肉瘤SW-1353细胞的生长、迁移、侵袭和EMT进程，其作用机制可能与阻滞JAK2/STAT3信号通路相关。
关键词：软骨肉瘤；槲皮素；JAK2/STAT3信号通路；迁移；侵袭
中图分类号：Q811.4                           文献标志码：A                       DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.007
2023 Vol. 32 (3): 240-246 [摘要] ( 397 ) [HTML 1KB] [PDF 4253KB] ( 1401 )
247 王　道，张宏波，刘文彬，陈建林
沙眼衣原体蛋白酶CPAF的结构特征及抗原表位分析
摘　要：衣原体蛋白酶样活性因子（CPAF）是一种沙眼衣原体蛋白酶，其活性可抑制宿主炎症信号、细胞骨架重塑和中性粒细胞活化等过程。本研究运用生物信息学方法对CPAF蛋白的理化性质、亲/疏水性、信号肽、亚细胞定位、跨膜结构、保守结构域、N-糖基化和磷酸化位点、二级/三级结构、配体结合区域和小分子药物、B/T细胞抗原表位以及相互作用蛋白等进行分析。CPAF由601个氨基酸组成，分子质量为67 252.57 Da，理论等电点为5.68，为不稳定的亲水性蛋白质；含有信号肽，无跨膜区，保守结构域位于3～586位氨基酸序列，属于CPAF超家族，主要分布在细胞质；分别存在1个N-糖基化和53个磷酸化位点，二级结构主要以无规则卷曲和α-螺旋组成，存在14个配体结合位点、20个B细胞抗原表位、4种B细胞构象抗原表位、多个可能的T细胞抗原表位。此外，本文还虚拟筛选出5种潜在的有效小分子化合物，CPAF能与htrA、pbpB、recC等10种其他蛋白发生互作关系。这为深入研究CPAF蛋白在沙眼衣原体发病机制中的重要作用提供了理论依据，使其可能成为疫苗研发和药物治疗的靶点。
关键词：沙眼衣原体；CPAF蛋白；生物信息学；结构；抗原表位
中图分类号：R374                                文献标志码：A                            DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.008
2023 Vol. 32 (3): 247-258 [摘要] ( 437 ) [HTML 1KB] [PDF 7789KB] ( 1530 )
258 薛莘子，赵　悦，张　丹，徐丹颖，王　侠
构建宫颈癌铜死亡相关基因的预后模型和预测免疫治疗反应
摘　要：为了探究铜死亡相关基因在宫颈癌（CC）中的预后价值，从TCGA数据库下载CC患者的临床资料，随机分为训练组和验证组。通过单因素Cox、LASSO-Cox和多因素Cox分析筛选出铜死亡相关基因，构建风险模型。通过Kaplan-Meier曲线分析两个亚组和整个队列的总生存期（OS）、受试者工作特征曲线（ROC）和主成分分析（PCA）验证模型的预后价值。通过单因素和多因素分析来评价临床特征和风险评分的独立预后价值。利用基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KGEE）富集分析两个亚组间的生物学功能和途径，并进一步分析了两个亚组对药物的敏感性。最终构建了5个与铜死亡相关基因（FXD1、ARF1、APP、HSF1、MT1A）的预后模型。从风险评分的生存曲线来看，低风险组的OS远超过高风险组，且预后良好（P<0.05）。单因素和多因素Cox分析表明，风险评分是独立的预后因素（P<0.001）。根据ROC和PCA证明了预后模型的预测能力。利用ROC曲线分析评估风险评分和其他临床特征（如年龄、分级和分期）的敏感性和特异性，结果表明，风险评分的预后价值优于其他临床特征。富集分析结果表明，基因功能主要富集于细胞外基质、细胞外结构。根据肿瘤免疫功能障碍与排斥（TIDE）算法，低风险组患者的免疫治疗疗效优于高风险组。此外还发现24种药物的敏感性在两个亚组中的显著差异。本研究建立了5个铜死亡相关基因组成的预后风险模型，并证明了该模型可以准确预测患者的预后，且低风险评分的患者更易从免疫治疗中获益，为临床个体化治疗提供理论依据。
关键词：宫颈癌；铜死亡相关基因；风险模型；免疫治疗；预后
中图分类号：R737.3　　　　　文献标志码：A 　　　　　DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.009
2023 Vol. 32 (3): 258-274 [摘要] ( 431 ) [HTML 1KB] [PDF 21470KB] ( 1269 )
272 陈顺芝，冯　玲，杨　琪，张紫玉，吴蒸丽，张永勤
雪莲果提取物调控Nrf2/HO-1/NLRP3通路改善大鼠急性肝损伤的作用机制研究
摘　要：基于Nrf2/HO-1/NLRP3通路探究雪莲果提取物治疗四氯化碳（CCl4）致急性肝损伤（ALI）大鼠的保护作用及机制。选取48只健康雄性SD大鼠，随机分为6组，分别为对照组、模型组、雪莲果低中高剂量组和水飞蓟素阳性组。利用CCl4构建急性肝损伤模型后处死大鼠取材，检测大鼠血清和肝脏生化指标，利用HE染色观察各组肝脏组织病理学改变情况；利用ELISA检测大鼠血清中炎症因子IL-6、TNF-α、IL-1β的表达水平；采用蛋白免疫印迹法测定大鼠肝组织中Nrf2/HO-1/NLRP3通路关键基因蛋白含量表达情况。结果表明：与正常对照组比较，模型组大鼠血清中AST、ALT、ALP、γ-GT、MDA、IL-6和TNF-α的表达水平均显著升高（P<0.05或P<0.01）；肝脏组织中SOD和GSH的表达水平均显著降低（P<0.05），大鼠肝组织细胞出现明显的病理性损伤（P<0.05）；与模型组比较，雪莲果提取物能够呈剂量依赖性降低大鼠血清中AST、ALT、ALP、γ-GT、IL-6和TNF-α的表达水平（P<0.05或P<0.01），以及提高肝脏组织中SOD、CAT、GSH和降低MDA的表达水平（P<0.05），大鼠肝组织病变程度明显改善，肝脏内细胞坏死和肿胀程度明显减轻，炎症细胞浸润得到显著改善。水飞蓟素阳性组能够显著改善大鼠肝损伤（P<0.05或P<0.01）。雪莲果提取物组与模型组比较，Nrf2、GCLC、NQO1和HO-1蛋白表达水平呈剂量依赖性升高（P<0.05或P<0.01）；NLRP3炎症小体相关蛋白（NLRP3、Caspase1、GSDMD和IL-18）表达水平呈剂量依赖性降低（P<0.05或P<0.01）。雪莲果提取物对CCl4所致的大鼠急性肝损伤具有保护作用，该作用可能与调节Nrf2/HO-1通路改善氧化应激，降低脂质过氧化，清除大鼠体内自由基，抑制NLRP3炎症小体的功能，减少炎症因子的合成与释放以及降低炎症反应有关。
关键词：雪莲果提取物；急性肝损伤；Nrf2/HO-1通路；NLRP3炎症小体；氧化应激
中图分类号：R287　　　　　       文献标志码：A               DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.010
2023 Vol. 32 (3): 272-281 [摘要] ( 400 ) [HTML 1KB] [PDF 3644KB] ( 1423 )
282 聂　刚，亓俊华
GSDMB和GSDMD在皮肤黑色素瘤中的表达及其与预后和免疫浸润的相关性分析
摘　要：基于生物信息学探讨GSDMB和GSDMD在皮肤黑色素瘤（SKCM）中的表达及其与预后及免疫浸润的相关性。通过GEPIA2和cBioportal数据库分析GSDMB和GSDMD在SKCM中的表达和变异情况。通过GEPIA2数据库分析GSDMB和GSDMD对SKCM的预后价值。通过GSCA数据库分析SKCM中GSDMB和GSDMD表达水平与肿瘤相关通路活性的相关性。通过TIMER数据库分析SKCM中GSDMB和GSDMD表达水平与免疫细胞浸润水平的关系。结果显示，SKCM组织中GSDMB的表达水平较正常组织显著降低，而GSDMD的表达水平较正常组织显著升高。363例SKCM样本中GSDMB和GSDMD总变异率为9.64%，以突变为主（4.96%）。GSDMB和GSDMD的高表达水平与SKCM患者较高的总生存率显著相关。GSDMB在SKCM中可能激活了细胞凋亡通路，而GSDMD在SKCM中可能激活了Hormone ER通路以及细胞凋亡通路。GSDMB和GSDMD的表达水平与多种免疫细胞的浸润水平正相关。本研究表明，在SKCM患者中，GSDMB和GSDMD高表达与较高的免疫浸润细胞水平和总生存率相关，GSDMB和GSDMD有望成为SKCM免疫细胞浸润和预后相关的生物学标志物。
关键词：皮肤黑色素瘤；GSDM；预后；免疫浸润；生物信息学
中图分类号：R739.5                              文献标志码：A                        DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.011
2023 Vol. 32 (3): 282-288 [摘要] ( 459 ) [HTML 1KB] [PDF 3811KB] ( 1379 )
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