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机制研究相关的资讯

  • 精选案例汇总 | MST在植物抗逆机制研究上的应用
    MST案例汇总 植物生长会受到各种复杂多变的逆境条件胁迫,包括干旱、盐碱和低温等。在长期的系统发育过程中,植物也逐渐形成适应、抵抗和忍耐的抗逆性,植物抗逆性机制为当前研究的热点,今天小编带大家来了解一下,微量热泳动(MicroScale Thermophoresis, MST)互作技术在植物适应逆境的机制研究的应用。01高温胁迫_蛋白&蛋白互作Chen, Si‐Ting, et al. "Identification of core subunits of photosystem II as action sites of HSP 21, which is activated by the GUN 5‐mediated retrograde pathway in Arabidopsis." The Plant Journal 89.6 (2017): 1106-1118.前人研究发现位于叶绿体的热休克蛋白21(HSP21)能够保护光系统II复合体 (PSII),使其免受细胞内热和氧化应激,但其作用的分子机制尚不清楚。中科院植物生理生态研究所郭房庆研究团队发现,热应激下拟南芥HSP21被GUN5依赖的逆向信号通路激活,并直接结合其核心亚基D1和D2蛋白来稳定PSII。 组成性表达HSP21可以恢复热胁迫下PSII 的热敏稳定性和gun5突变体的功能缺失,表明HSP21是热胁迫条件下维持类囊体膜系统完整性的关键伴侣蛋白。研究人员借助MST技术直接在接近天然状态下的裂解液中检测了HSP21蛋白与PS II核心亚基D1和D2蛋白之间的亲和力。图注:MST技术检测HSP21和植物裂解液中D1/D2结合植物内某些蛋白较难纯化或者纯化后活性受影响,利用MST技术,可直接在植物裂解液内进行亲和力检测,无需纯化。在本次实验中,作者裂解表达35S::D1-eYFP或35S::D2-eYFP的转基因植物,直接向裂解液中加入梯度稀释的纯化HSP21蛋白,检测得到HSP21与D1/D2的亲和力Kd分别为0.67μM和1.32μM.02低温胁迫_蛋白&离子Ding, Yanglin, et al. "CPK28-NLP7 module integrates cold-induced Ca2+ signal and transcriptional reprogramming in Arabidopsis." Science Advances 8.26 (2022): eabn7901.寒冷的环境中会触发植物细胞质Ca2+的激增,导致植物的转录重编程。然而,Ca2+信号是如何被感知和传递到下游的低温信号通路仍然是未知的。中国农业大学杨淑华课题组研究发现,钙依赖性蛋白激酶28 (CPK28)启动了一个磷酸化级联,从而作用于低温诱导Ca2+信号下游的转录重编程。这项研究阐明了一种先前未知的机制,揭示了植物从质膜到细胞核的快速感知和转导低温信号的关键策略。研究中,作者通过MST实验检测到CPK28可直接与Ca2+结合。CPK28 EF-hand位点突变蛋白CPK28EFm与Ca2+亲和力降低了6倍,证明了EF-hand对结合Ca2+非常重要。图示:MST技术检测CPK28/CPK28EFm与Ca2+的亲和力03淹水胁迫_蛋白&离子Lehmann, Julian, et al. "Acidosis-induced activation of anion channel SLAH3 in the flooding-related stress response of Arabidopsis." Current Biology 31.16 (2021): 3575-3585.淹水胁迫导致厌氧菌引发的胞质酸中毒,使植物细胞感知酸性并通过膜去极化传递这种信号的分子机制尚不清晰。德国维尔茨堡大学研究表明,拟南芥根中酸中毒诱导的阴离子流出依赖于阴离子通道AtSLAH3,细胞质子浓度的增加使SLAH3从无功能二聚体转变为活性单体形式,激活了阴离子通道。研究发现硝酸盐对于pH依赖的通道激活至关重要,并通过MST技术研究SLAH3与NO3-的结合。图示:(左) 淹水相关胁迫响应中酸中毒诱导的阴离子通道SLAH3的激活(右) MST技术检测不同PH下SLAH3与NO3-亲和力作者表达SLAH3-GFP融合蛋白作为荧光信号源,无需其他标记。在pH6.5下检测到SLAH3与NO3-相互作用的Kd为120±50 mM。在pH为7.3时,SLAH3仍与NO3-结合,但亲和力降低了60%,表明SLAH3与阴离子的结合依赖于pH。04干旱胁迫_蛋白和磷脂分子Yang, Yongqing, et al. "Phosphatidylinositol 3-phosphate regulates SCAB1-mediated F-actin reorganization during stomatal closure in Arabidopsis."The Plant Cell 34.1 (2022): 477-494.为了应对干旱胁迫,植物关闭气孔以减少叶片蒸腾水分的损失。气孔运动受信号分子磷脂酰肌醇三磷酸(PI3P)的调控。然而,这一过程的分子机制尚不清楚。中国农业大学郭岩研究组研究表明,拟南芥气孔关闭过程中,PI3P通过与植物特异性肌动蛋白结合蛋白 (SCAB1) 结合,抑制其寡聚,从而调节气孔关闭期间保卫细胞中F-肌动蛋白稳定性和重排。为了检测SCAB1蛋白是否可与PI3P结合,作者进行MST实验,结果显示二者具有非常强的亲和力,解离常数Kd为4.5±0.09 pmol。为了确定具体结合位点,作者将PI3P motifs RXLR-dEER进行突变,MST结果显示,三重突变蛋白不能与PI3P结合。综合其他实验,最终证明,SCAB1的4个RXLR motifs均具有PI3P结合能力,且至少需要2个RXLR才能与PI3P结合。图示:MST检测SCAB1与PI3P的亲和力
  • 分子筛限域传质机制研究获进展
    近日,中国科学院精密测量科学与技术创新研究院郑安民研究团队在沸石分子筛限域扩散领域取得新进展。该研究利用分子筛限域环境实现长链烷烃分子自由度的精准调控,通过分子“悬浮”效应实现其超快扩散。相关研究成果发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。  亚纳米级别的多孔材料是典型的限域反应器,其中,吸附质的物理化学性质与常规体相下有显著差异。前期研究表明,分子筛限域孔道中的扩散系数与常规体相下呈现出跨越数量级的区别。常规情况下限域孔道会抑制分子的扩散,进而影响催化剂的反应和分离效率。如何在这种限域空间中实现快速的扩散是催化和分离工艺中亟待解决的难题, 也是近年来科学家的目标。  该团队基于多尺度理论模拟发现,在一定孔径范围内,分子筛限域孔道中存在孔径越大长链烷烃扩散越慢的反常扩散现象。受到超级高铁运行原理的启发,科研人员建立了一系列亚纳米直孔道模型,确定了长链烷烃实现快速扩散的条件——客体分子“悬浮”在孔道正中心运行并保持线性构型(图1)。研究人员根据该模型筛选出一系列真实存在的孔径适中的分子筛(TON、MTW、AFI和VFI),验证了这一理论模型的正确性。进一步,研究基于主客体相互作用、弯曲角度、扩散轨迹和扩散自由能分析(图2),揭示了调控长链分子自由度达到分子“悬浮”的条件从而实现超快扩散的微观机理。该团队进一步与中科院大连化学物理研究所叶茂团队合作,基于吸附速率法扩散实验验证了分子筛中长链烷烃的超快扩散行为。在TON、MTW和AFI分子筛中短链(C4)和长链烷烃(C12)的扩散趋势与孔径呈现出完全相反的状态:短链烷烃的扩散系数随着孔径的增大而增加,而长链烷烃的扩散系数随着孔径的增大而减小。该工作利用红外实验验证了不同孔径中长链分子的形变差异(小孔径中分子形变较小,大孔径与之相反),这与分子动力学模拟的结论一致,揭示了线性长链烷烃在限域孔道中的超快扩散机制。  本工作根据超级高铁的运行原理结合限域分子的扩散“悬浮”效应,设计出长链烷烃的超快扩散模型,将其推广到分子筛筛选体系中,并结合理论和实验证实了该模型的可行性和准确性。这为限域孔道中长链分子的扩散调控提供了新视角,也为分子筛的设计和筛选提供了理论指导。研究工作得到科技部和国家自然科学基金的支持。
  • 合肥研究院低温等离子体灭菌机制研究取得进展
    style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p   近年来,低温等离子体技术在生物医学领域显示出巨大应用前景及优势,受到广泛关注。其中,低温等离子体灭菌是该技术在生物医学研究中的热点。目前,已有多个研究显示其在伤口消毒、医疗设备消毒、农产品安全及食品安全等领域都具有广阔的灭菌应用前景。中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所黄青课题组,在利用低温等离子体技术增强灭菌效果及有关灭菌机制研究方面取得新进展。 /p p   黄青课题组关注微生物所处环境包括无机盐等对等离子体灭菌效果的影响。研究发现,维持生命活动所必需的常见无机盐离子——氯离子对低温等离子体灭菌效果产生重要影响,并根据等离子体处理时所用气体成分不同而不同。在氧气等离子体处理下,溶液中氯离子存在可显著促进灭菌效果,但在氮气或空气等离子体处理下,灭菌效果却明显下降。 /p p   为探索其作用机制,研究人员对不同气体等离子体处理下溶液中氯离子的转变,及其对生成的多种活性氧基团的影响进行定量分析。研究表明,氯离子在氧气等离子体处理下会快速氧化生成活性氯,后者可进一步进入细菌胞内,引起细菌死亡,而在氮气或空气等离子体处理下,生成的活性氯与生成的过氧化氢、亚硝酸根等快速反应生成氯离子、硝酸根等产物,导致等离子体灭菌能力降低。对细胞膜通透性分析表明,氯离子通过调节等离子体处理下细胞膜的损伤而改变等离子体的灭菌效果。 /p p   该研究有助于理解等离子体灭菌机制,并为今后实际应用中有目的地提高等离子体灭菌效果提供了依据。相关研究成果发表在 em Plasma Processes and Polymers /em 上。研究工作得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金及中科院青年创新促进会等的支持。 /p p br/ /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171109532114950624.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/eed5e7ee-6b7c-4248-a14d-db2226e5ed85.jpg" uploadpic=" W020171109532114950624.jpg" / /p p style=" text-align: center " 氯离子对等离子体灭菌效果的影响及作用机制 /p
  • 精选案例汇总 | MST技术在植物抗病机制研究上的应用
    植物案例MST技术植物在整个生命周期中会经受多种微生物病原的侵袭,包括真菌,细菌,病毒,线虫等,作物约30%的产量损失是由病原体造成的,病害是农业可持续发展面临的主要问题。在植物与病原数百万年的协同进化中,植物与病原的互作经历了很多阶段,为掌握植物与病原互作中的重要信号分子,深入了解植物免疫分子机制,不可避免的要进行分子间互作的检测,今天来看一下微量热泳动(MicroScale Thermophoresis, MST)分子互作技术在植物抗病方面的应用吧!1植物与真菌--蛋白和离子Gao, Mingjun, et al. "Ca2+ sensor-mediated ROS scavenging suppresses rice immunity and is exploited by a fungal effector." Cell 184.21 (2021): 5391-5404.植物如何平衡抗病和生长发育平衡,中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华团队研究揭示了以ROD1为免疫抑制中枢,通过降解超氧活性因子ROS,抑制植物的免疫反应,平衡植物防御和生长之间的冲突。水稻中,ROD1编码一种Ca2+传感器蛋白,以Ca2+依赖的方式结合到磷酸肌醇脂质,靶向至特定膜区域。ROD1刺激过氧化氢酶CatB的活性,促进活性氧(ROS)清除,抑制免疫;当有稻瘟菌侵染时,植物通过降解ROD1减弱其功能,产生有效的防卫反应。作者使用MST技术检测ROD1可直接与Ca2+结合,并鉴定出活性结果位点。图注:MST技术分析ROD1与Ca2+的亲和力和活性结合位点另一方面,研究发现病原稻瘟菌中具有与ROD1结构类似的毒性蛋白AvrPiz-t,在植物体内盗用ROD1的免疫抑制途径,实现侵染的目的,进而与病原菌共同生存。通过MST检测到AvrPiz-t与Ca2+结合,进而盗用ROD1途径。图注:MST技术比较ROD1和AvrPiz-t的Ca2+结合活性2植物与细菌--蛋白和蛋白(Dimmer)Xu, Ning, et al. "A plant lectin receptor-like kinase phosphorylates the bacterial effector AvrPtoB to dampen its virulence in Arabidopsis." Molecular plant 13.10 (2020): 1499-1512.质膜定位受体样激酶(RLKs)感知植物中保守的病原相关分子模式(PAMP),触发免疫(PTI)。拟南芥凝集素受体激酶LecRK-IX已被证明调节细菌鞭毛蛋白来源肽flg22诱导的PTI。而许多病原体分泌的效应蛋白可抑制植物免疫。植物中是否存在某种机制抑制或削弱病菌分泌的效应蛋白的功能?中科院微生物所刘俊研究组研究发现效应蛋白AvrPtoB是丁香假单胞菌的主要毒力效应子。AvrPtoB C端有一个功能的E3连接酶结构域,以植物中的鞭毛识别受体FLS2和几丁质识别受体CERK1为目标进行降解,导致PTI的抑制。本研究中,作者发现效应蛋白AvrPtoB与拟南芥凝集素受体激酶LecRK-IX.2相互作用并泛素化降解LecRK-IX.2,抑制其介导的免疫。AvrPtoB在体外和体内都能形成二聚体,这种二聚体形成对其E3连接酶与底物的结合和泛素化所必需的。然而, LecRK-IX.2能与AvrPtoB S335位点互作并使其磷酸化,S335的磷酸化破坏AvrPtoB二聚体状态,导致其抑制PTI反应的毒力下降。作者的研究表明,宿主RLKs可以修饰病原体效应器,以抑制其毒性,并削弱其抑制PTI的能力。图示:AvrPtoB对LecRK-IX.2的泛素化与其被磷酸化竞争模式图为了检测AvrPtoB与自身以及与LecRK-IX.2亲和力大小,作者进行MST实验。结果表明,AvrPtoB与LecRK-IX.2的亲和力(0.02μM)要远高于其自身形成二聚体的亲和力(18.7μM),表明AvrPtoB更容易与LecRK-IX.2结合。图注:MST技术检测AvrPtoB自身以及与LecRK-IX.2CD3植物与病毒--蛋白与离子/核酸/蛋白Yao, Shengze, et al. "The key micronutrient copper orchestrates broad-spectrum virus resistance in rice." Science Advances 8.26 (2022): eabm0660.铜是植物生长发育的重要调节剂,然而铜对病毒入侵的反应机制尚不清楚。之前的研究表明,SPL9介导的miR528转录激活为已建立的AGO18- miR528 - L- AO抗病毒防御增加了一个调控层。北京大学李毅课题组研究发现,Cu2+通过抑制SPL9的蛋白水平来抑制miR528的转录激活,进而提高ROS水平,增强AO积累量及其酶活,从而加强抗病毒反应,阐明了铜稳态的分子机制、调控网络以及SPL9-miR528-AO抗病毒途径。为了检测SPL9和Cu2+之间的直接相互作用,作者纯化了SPL9 DNA结合区域(SPL9 SBP),使用Monolith分子互作仪检测其与Cu2+的互作。结果显示SPL9 SBP直接与Cu2+结合,但不与Ca2+结合。图注:Monolith检测SPL9与Cu2+亲和力此外,李毅课题组在2020年研究结果解析了植物体内抗病毒RNAi信号通路,同样用到了MST技术。Yang, Zhirui, et al. "Jasmonate signaling enhances RNA silencing and antiviral defense in rice." Cell Host & Microbe 28.1 (2020): 89-103. 水稻抗病毒RNAi信号通路的核心蛋白AGO18受病毒侵染诱导,进而增强水稻的抗病毒免疫;但是病毒侵染如何诱导水稻AGO18的了解很少。北京大学李毅课题组发现病毒外壳蛋白(CP)过表达能够诱导水稻茉莉酸(JA)的显著积累,JA信号通路的关键转录因子(JAMYB)能够结合并激活AGO18的启动子,从而诱导AGO18的表达,抑制病毒的侵染。为了分析AGO18启动子上的顺式作用元件,作者进行了MST实验。将顺式作用元件带上FAM荧光,作为荧光信号源,检测到JAMYB结合在AGO18启动子上的顺式作用元件R3,R3突变后AGO18和JAMYB丧失结合能力,进而确定了该位点对于AGO18转录调控的重要性。图3. MST检测的JAMYB和AGO18 R3区域的结合(蓝色曲线)此外,作者通过MST实验发现,水稻JAZ6蛋白能够通过与JAMYB相互作用来抑制其转录激活活性,表明JAZ6抑制水稻抗病毒RNA沉默并损害水稻抗病毒免疫反应。图2. MST检测的JAMYB和JAZ6的结合该研究揭示了植物JA信号通路与RNAi信号通路协同参与水稻抗病毒防御的分子机制。4植物与线虫--蛋白和多肽Zhang, Xin, et al. "Nematode-encoded RALF peptide mimics facilitate parasitism of plants through the FERONIA receptor kinase." Molecular plant 13.10 (2020): 1434-1454.植物寄生线虫是全球性的粮食作物病虫害之一,然而线虫与宿主植物相互作用的机理仍尚不清楚。植物细胞膜上的受体蛋白FERONIA及其配体RALFs参与调节植物免疫反应。湖南大学和中国农科院植物保护研究所联合解析研究发现FERONIA突变导致植物对RKN表现出低敏感性。另外,作者在6类根结线虫中鉴定了18种RALF-like基因,编码的小肽可以直接结合到FERONIA的胞外结构域,从而“挟持”植物FER信号途径,破坏植物免疫系统,促进寄生。研究时,为了检测了线虫RALF- like小肽 MiRALF1/3是否同拟南芥At-RALF1具有相似的FER结合模式,作者使用MST进行检测。结果显示MiRALF1/3与FERECD亲和力分别是25μM和64μM,而AtRALF1亲和力略高,Kd为1.7μM,证明了线虫RALF -like具有植物RALF的典型活性,且可以结合FER。图注:MST检测FERECD与AtRALF1、MiRALF1或MiRALF3之间的亲和力在病原物和植物的识别到特定的防卫反应过程中,二者通过互作进行信号的传导,通过MST技术检测明确二者互作过程中的识别,免疫激发,通路调控和协同进化的详细机制,更好的分析和比较分子间作用和通路的调控。无论是植物和各种病原物的组织来源,均可在MST上完成检测,助力植物病理科学家们更好的解析植物和病原物的互作和协同进化。
  • 中科院微生物所在GITR/GITRL识别机制研究中获进展
    肿瘤坏死因子超家族(tumor necrosis factor superfamily,TNF superfamily)相关分子是天然/获得性免疫调节和功能发挥的关键,该家族许多成员都是肿瘤免疫治疗和抗炎症药物研发的药物靶标。近年来,4-1BB和GITR等激活型免疫检查点分子是备受关注的TNF受体(TNFR)超家族成员,有多款抗体药物处在临床验证阶段,其配体结合机制和抗体药物作用机制研究对于新型免疫治疗策略的开发具有重要参考价值。前期研究中,中国科学院微生物研究所研究员高福团队阐明了4-1BB与其配体和激活型抗体作用的分子基础,对于理解4-1BB活化的分子基础及抗体药物开发具有重要意义(Li Y., et al., 2018. Cell Reports)。近日,该团队报道了共刺激受体糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体家族相关蛋白(GITR)与其配体GITRL的“非典型”相互作用机制,相关研究成果发表在Cell Reports上。  GITR是参与T细胞应答调节的免疫检查点分子,靶向GITR的激活型单克隆抗体在临床研究中显示出良好的药物耐受性和显著的肿瘤抑制活性。GITR及其配体GITRL是TNF/TNFR超家族的重要成员。前期研究显示,TNF/TNFR超家族中受体-配体结合模式高度保守,受体分子与三聚体配体按照1:1的比例结合形成“3+3”的复合物,TNFR分子一般与由两个相邻TNF分子形成的侧裂区域结合,三聚体配体介导的受体交联被认为是受体信号激活的基本模式。鼠源GITR/GITRL复合物晶体结构解析与一系列细胞/蛋白水平实验验证显示,两个单体GITR分子与二体GITRL形成“2+2”复合物,GITR通过其CRD2结构域结合GITRL,二者之间的结合面与经典的TNF/TNFR超家族分子不同,位于GITRL的N149和位于GITR的D93-I94-V95决定受体/配体间主要的相互作用,表明GITR/GITRL不同于经典TNF/TNFR超家族的“非典型”相互作用模式。GITR单个结构域介导其与配体的结合现象提示,这种独特的作用模式或是TNF/TNFR超家族进化过程中的较为古老的结合模式,而其他TNFR超家族成员分子与配体结合往往已进化为由两个不同结构域介导结合的特异性与高亲和力。研究发现,小鼠GITR中的D93-I94-V95(DIV)与人GITR中相应的K105-F106-S107(KFS)区域决定受体与其配体结合的种属特异性。尽管鼠源与人源GITR/GITRL不能交叉识别,小鼠GITR配体结合关键位点“DIV”至“KFS”突变导致其与人GITRL交叉识别,并在NFAT-Luc-Jurkat T细胞信号模型中诱导T细胞激活信号。  该研究发现的GITR/GITRL不同于经典TNF/TNFR超家族的“非典型”相互作用模式,拓展了关于TNF/TNFR超家族分子相互作用模式的认知,并为基于GITR/GITRL相互作用的药物设计提供了理论基础。研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家重大科技专项的支持。  近年来,该团队在免疫检查点受体分子的配体识别机制及抗体药物作用机制研究方面开展了系列工作,相关成果发表在Cell Research、PNAS、Nature Communications、Cell Reports、EMBO Reports等上,这为理解T细胞免疫调节机制以及免疫检查点分子为基础的药物开发提供了重要的理论依据。
  • 半导体异质结隧穿电子调控机制研究取得进展
    中科院上海技物所红外科学与技术重点实验室胡伟达、苗金水团队与宾州大学德普贾瑞拉教授合作,通过耦合局域场调控二维原子晶体能带,实现硒族半导体/硅半导体异质结隧穿电子的有效操控,为混合维度异质结构在高性能电子与光电子器件研制方面提供了理论与实验基础。相关成果于2022年10月28日以“Heterojunction tunnel triodes based on two-dimensional metal selenide and three-dimensional silicon”为题发表在国际期刊《自然电子学》(Nature Electronics)杂志。半导体中电子的输运(漂移、扩散、隧穿等)对电子与光电子器件有着重要的影响。近年来,二维原子晶体因其外场可调的物理性质,为突破电子与光电子器件的性能极限提供了机遇。然而,二维/三维异质结器件中电子的产生与复合、隧穿等动力学过程以及外场调控机制尚不清晰,多功能器件的研制有待进一步发展。针对上述问题,上海技物所研究团队利用二维原子晶体无表面悬挂键以及能带结构易受局域场调控的物理特性,研究了二维硒族原子晶体与硅半导体异质结中隧穿电子在栅极电压与漏极电压协同调控下的输运行为。通过电容耦合的局域电场操控半导体异质结的能带结构,实现了电子band-to-band隧穿效率的有效操控,并成功观测到负微分电导与齐纳击穿现象。基于二维/三维异质结构的器件,实现了6.4mV/decade的极低亚阈值摆幅以及高的电流开关比(106)。苗金水研究员为该论文的第一兼通讯作者、德普贾瑞拉为共同通讯作者。
  • 上海高研院在量子增强的超分辨显微成像机制研究中取得进展
    中国科学院上海高等研究院王中阳课题组提出新型的基于荧光量子相干的超分辨显微成像方法,研究成果以Breaking the diffraction limit using fluorescence quantum coherence为题,近日发表在 《光学快报》(Optics Express)上。 在经典光学成像中,显微镜的空间分辨率受阿贝衍射极限限制为?λ/2NA,其中λ为光波长,NA为显微物镜的数值孔径。近二十年来,各种超分辨荧光显微成像技术的出现打破了光学衍射极限,将空间分辨率提高到纳米尺度,主流技术包括随机光学重构超分辨成像技术(STORM)、结构光照明显微技术(SIM)和受激辐射损耗技术(STED)。其中STED和STORM通过不断提升测量精度极限来提高分辨率,如STED利用非线性受激辐射损耗机制来压制衍射受限的埃里斑尺寸再通过点扫描获得超分辨成像,而STORM通过统计荧光分子中心位置的定位精度来超衍射极限分辨,其分辨率由测量精度即统计分辨率极限? ?N?1/2决定,?N?为探测到平均光子数。 在量子光学中,现有研究表明利用光的量子性质能够突破经典的空间分辨率限制,从而进一步提升分辨率。例如,利用N个纠缠光源的光子干涉能够将分辨率提升到海森堡极限?1 / N。而在荧光显微镜中,同样可以利用荧光光源的量子特性来实现分辨率的提升。单个荧光分子或原子的发射具有单光子辐射源的性质,在一次脉冲激发下仅发出单个光子,因此光子发射统计概率不同于热辐射光源的一簇一簇的光子辐射,而是一个接一个发出,体现了明显的反聚束统计特性,并且理想的单光子源发出的光子在光谱、偏振上完全相同,即具有高的光子不可区分特性。上述荧光的量子性质已被实验证明存在于荧光显微成像常用的荧光染料中,例如单个有机染料分子、单个量子点以及单个金刚石色心,为发展新型的超分辨荧光显微成像技术带来了新的量子信息维度。 基于此,王中阳课题组提出了基于荧光光源的量子性质的超分辨成像方法,并对成像机制展开研究。研究者从荧光光源的发光机制出发,考虑了大多数荧光染料所包含的退相和光谱扩散机制,构建了通用的单光子波函数并考虑其在显微系统中的时间和空间维成像变换;通过计算双光子干涉的时间和空间的探测概率分布,从而获得荧光量子相干统计模型。该模型为宏观部分相干理论与荧光微观辐射机制提供了桥梁。基于此模型,研究者还提出了一种基于荧光量子相干性的超分辨荧光显微成像方法。利用新型的单光子雪崩探测器(SPAD)阵列统计荧光光子的时间和空间涨落p(r, t)。为了提取荧光光子相干性,通过引入时间门Tg作为光子到达时间的后选择窗口来提取高度相干的光子并沿Tg积分构造时间相干调制函数p(r, Tg),如图1所示。 时间相干调制函数与荧光光源空间分离量s有关。因此,通过准确测量时间相干调制函数,并预先确定其它变量,可从中准确提取出衍射极限内荧光光源空间分离距离s。此时,分辨率(即光源分离距离s)取决于荧光时空相干性的测量精度,而相干性测量精度又与探测到的光子数和空间采样率有关,如图2所示,仿真结果表明,当探测到的光子数达到104时,分辨率可以达到50 nm。该新型量子增强成像技术能够发掘荧光量子时空涨落特性及量子相干性,有助于实现荧光弱信号下的快速超分辨成像。  论文链接   图1.基于荧光量子相干的超分辨荧光显微成像方法示意图。(a)实验装置图;(b)传统成像方式和SPAD阵列探测方案对比图;(c)成像过程时序图;(d)荧光光子时空相干性概率分布;(e)引入时间门调制后荧光光子时空相干性概率分布。 图2.不同累计光子数下p(0, Tg)的测量精度(荧光光源距离s分别为50和100 nm)
  • 我国中医药药效机制研究取得重大突
    历时三年、我国目前采用标准最严格的中药循证临床研究项目完美收官。11月25日,由中华中医药学会、中国中西医结合学会、中国中医药科技开发交流中心联合举办的“稳心颗粒循证医学研究临床试验报告会”在人民大会堂举行,标志着我国中药药效机制研究取得重大成果,对中药现代化、国际化具有里程碑意义。   中药治疗心律失常虽然有悠久的历史和丰富的经验,但是中药新药上市后系统性评价缺失,影响了我国中药临床研究与评价的整体水平,临床用药缺乏客观评价,严重阻碍了具有独立知识产权的中药在国际上得到认同。循证医学是近年来在世界范围内兴起的西药疗效研究方法,其研究特点是大范围、多样本、双盲试验,因此研究结果客观、公正、权威。通过循证医学研究,能做出国际公认的药物疗效评价,选出真正值得医生和患者信赖的药物。于是,对中药稳心颗粒进行循证临床试验被提上了中国医学精英们的日程表。   稳心颗粒循证临床试验由中国工程院院士高润霖教授、阜外医院张澍教授为项目顾问,中国科学院院士葛均波教授和阜外医院华伟教授为研究主要负责人。中国医学科学院北京阜外心血管病医院、北京中医药大学东直门医院、首都医科大学宣武医院、解放军总医院、四川大学华西医院、复旦大学附属中山医院、中山大学第一附属医院、中南大学湘雅二医院、中国中医科学院广安门医院等全国60余家三甲医院参与。稳心颗粒循证医学临床研究项目是我国目前中药循证临床研究项目中,标准最严格的:采用最大规模大样本2400例,最多中心覆盖全国60余家三甲以上医院,随机双盲对照、纳入标准最严格,平均早搏次数   8640次/24小时,由卫生部心血管病防治中心生物统计室质量控制及数据统计,第三方独立专业组织管理监察,截止2012年9月,稳心颗粒循证医学临床研究项目完成2400例病例收集,顺利完成病例入组。统计分析显示,稳心颗粒对于房性早搏的治疗有效率为83.6%,对室性早搏疗效达到83%,能有效改善心悸、胸闷、失眠、乏力等临床症状,且无明显不良反应,安全性好。   稳心颗粒是我国第一个专门治疗心律失常的创新现代中药,1991年被列为国家八五科技攻关课题,1992年荣获中国中医科学院科技进步奖。2010年稳心颗粒被列入《中华人民共和国药典(2010版)》,是迄今为止我国药典中唯一一个治疗心律失常的中成药。多项国内外的基础实验与临床研究证实,稳心颗粒兼治广谱抗心律失常与心房选择性钠通道阻滞作用疗效确切、安全性良好,且没有化药治心律失常的致心律失常效应,已成为首选的抗心律失常的专利现代中药。   步长制药坚持疗效才是硬道理,以科技、学术、专家带动产业发展,高举专业化学术推广旗帜,优先发展独家专利中成药,目前已经形成覆盖全科室的系列独家中药品种72个,在心律失常领域又成功上市第一个专门治疗缓慢性心律失常的独家产品参仙升脉口服液。步长制药始终把诚信、质量、安全贯穿到生产经营全过程,以打造中国现代专利中药第一品牌为己任。步长制药创始人赵步长教授说:“为让世界人民更早更快更深地认知步长品牌,步长制药将以此次稳心颗粒循证临床试验为新的起点,继续大踏步向中药现代化、市场国际化的战略目标迈进。”   国家卫生部心血管病中心医学统计中心李卫教授评价说:“这个实验质量非常好,符合国际规范,符合美国FDA对上市前临床试验的要求,稳心颗粒循证医学临床研究成果标志着中国中药在不断发展的征途上迎来了一个崭新起点。”
  • 中国科学院上海药物研究所:研究揭示糖蛋白激素作用机制
    9月22日,中国科学院上海药物研究所研究员徐华强/蒋轶团队,联合浙江大学研究员张岩团队,在Nature上发表了题为Structures of full-length glycoprotein hormone receptor signaling complexes的研究论文,首次解析了糖蛋白激素GPCR,即全长黄体生成素/绒毛膜促性腺激素受体(luteinizing hormone/choriogonadotropin receptor, LHCGR)处于失活状态和多种激活状态下的四个结构。该工作揭示出绒毛膜促性腺激素(CG)识别LHCGR的分子机制,以及1期临床实验的小分子化合物Org43553与受体LHCGR相互作用细节模式;鉴定了糖蛋白激素选择性结合LHCGR和促卵泡激素(follicle-stimulating hormone,FSH)受体的关键氨基酸残基;提出了激素配体激活受体的“Push and Pull”模型。上述工作对理解糖蛋白激素识别和激活GPCR的机制,为临床开发替代激素治疗的小分子药物具有理论和现实意义。  激素是人体的化学信使,控制着各个器官的生理功能,而下丘脑和脑下垂体是内分泌激素的控制中心。传统内分泌系统由三大分支组成,即下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)、下丘脑-垂体-甲状腺轴(HPT)和下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)。其中,三种促性腺激素,包括促黄体生成素(luteinizing hormone,LH),促卵泡激素(follicle-stimulating hormone,FSH)和绒毛膜促性腺激素(chorionic gonadotropin,CG)是糖蛋白激素,调控HPG轴的关键生理功能,包括人体的性别发育,精子发生和卵子成熟,以及促进第二性特征的发育及维持。另一类糖蛋白激素促甲状腺激素(thyroid-stimulating hormone,TSH)是HPT轴调节的关键糖蛋白激素,主要通过调控机体甲状腺素的水平从而调节人体代谢。上述激素均为临床重要的治疗药物,其中FSH和LH用于辅助生殖及体外受精,以及治疗女性不孕症和男性促性腺功能减退症等;CG用来诱导女性排卵,增加男性精子数量等。TSH与131I联合应用于甲状腺癌术后患者,抑制和消融残余癌组织等。尽管糖蛋白激素的临床应用取得成功,但糖蛋白激素激活人体细胞中受体的机制仍然未知。  四种糖蛋白激素的整体三维结构高度相似,均由一条保守的α链和激素特异性的β链组成。糖蛋白激素受体为A类G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR),其中,LH和CG共同作用于促黄体生成素/绒促性素受体(LHCGR),FSH作用于卵泡刺激素受体(FSHR),TSH作用于促甲状腺激素受体(TSHR)来发挥生理功能。与大多数A类GPCR不同,糖蛋白激素受体有约由340-420个氨基酸构成的巨大N端胞外区结构域(ECD),该结构域由富含亮氨酸的重复序列构成,并且存在复杂的糖基化修饰,然而,由于糖蛋白激素受体结构的特殊性,体外获得全长的该类蛋白十分困难。目前尚无全长糖蛋白激素及其受体复合物的结构被报道,限制了人们对于该类受体的激素选择性,以及对受体激活机制的理解。此外,结构信息的缺乏也制约了靶向该类受体的小分子治疗药物的研发。  该研究中,科研人员采用单颗粒冷冻电镜技术,首次解析了3个近原子分辨率的全长LHCGR处于激活状态下的结构(图1),包括结合内源性激素CG的LHCGR(野生型)受体结构(4.3埃)、结合内源性激素CG的LHCGR(含持续性激活突变S277I)受体结构(3.8埃)以及结合内源性激素CG和小分子化合物Org43553的LHCGR(含持续性激活突变S277I)受体结构(3.2埃)。该研究首次揭示了全长LHCGR的结构,以及CG与LHCGR相互作用的细节;解析了失活状态下全长LHCGR的电镜结构,分辨率为3.8埃。通过对比激活LHCGR结构,研究发现受体的ECD发生了约45度的偏转。通过进一步结构分析和功能试验验证,研究提出了LHCGR受体“Push and Pull”的受体激活模型(图2)。这也是首个全长单独GPCR的电镜结构。此外,研究还解析了处于1期临床试验中的小分子化合物Org43553与LHCGR相互作用的分子细节,揭示了Org43553的结合口袋,为临床开发针对LHCGR,FSHR和TSHR的选择性小分子药物替代激素治疗提供了结构模板。  综上,该研究解析了首个糖蛋白激素受体——LHCGR的全长结构,揭示出LHCGR与其内源性激素配体CG的相互作用模式,解决了LHCGR和FSHR对于三种激素LH,CG,FSH的选择性问题;率先提出LHCGR的“Push and Pull”激活模型,并证实该激活模型在糖蛋白GPCR中的普遍性;阐明了小分子化合物Org43553识别LHCGR的分子基础,为靶向糖蛋白激素受体的小分子药物开发奠定了结构基础。  研究工作得到国家重点研发计划、上海市市级科技重大专项、中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金委员会及浙江省自然基金委员会等的资助。
  • 生物物理所等在GPCR别构调节机制研究方面取得进展
    近日,《美国化学会志》期刊在线发表了中国科学院生物物理研究所王江云课题组与上海科技大学刘志杰和华甜课题组的研究论文。该研究首次通过基因密码子扩展方法,在昆虫细胞表达系统中实现含氟非天然氨基酸(3-三氟甲基-L-苯丙氨酸,mtfF)的插入,并成功用于大麻素受体CB1别构调节机制的研究。  氟原子由于具有对蛋白质环境变化高度敏感、100%天然丰度及没有背景信号等特点,被广泛用于蛋白质动态构象的研究。目前利用19F-NMR检测蛋白质动态构象主要通过蛋白质的半胱氨酸标记含氟原子的基团,进而实现信号检测。但是这需要在目标蛋白表面感兴趣的标记位点存在可接近的半胱氨酸残基,同时要将其他所有暴露在表面的半胱氨酸残基突变掉,这将会影响蛋白质的结构稳定性。半胱氨酸介导的位点特异性标记对于含有少量半胱氨酸残基的蛋白质来说是方便且通用的。然而,近2/3的人类GPCR含有超过10个半胱氨酸残基,并且所有暴露于表面的半胱氨酸残基的突变可能会对目标蛋白造成显著的结构扰动。此外,隐藏在蛋白质疏水核心内的残基不能通过这种方法进行标记。基于半胱氨酸标记方法局限性,发展简单便捷的真核系统蛋白质氟探针标记方法对研究真核生物蛋白质构象十分重要。  大麻素受体CB1是人大脑里表达量最高的GPCR之一,调控多种重要的生理活动,是治疗神经和精神类疾病、肥胖等的重要靶点。刘志杰/华甜课题组一直聚焦于大麻素受体结构与功能的系统性研究,在过去几年中成功解析了大麻素受体CB1和CB2在拮抗状态、类激活和激活状态下的三维结构,揭示了正构调节配体对大麻素受体的作用机制。为了进一步探究别构调节剂对CB1的调控机理以及不同配体如何对GPCR的动态构象进行调控等科学问题,王江云课题组与刘志杰/华甜课题组以及iHuman研究所核磁共振实验室副研究员刘东升合作,利用基因密码子扩展方法,首次获得真核细胞内识别含氟非天然氨基酸的mtfF-氨酰-tRNA合成酶,在昆虫细胞中实现CB1构象变化敏感位点的标记。借助上海科技大学iHuman研究所核磁共振平台,探究了不同正构配体以及别构调节剂Org27569对CB1的动态构象变化的调控,首次发现了Org27569和激动剂如何在CB1激活过程中协同稳定以前未被识别的前激活状态。  通过团队的密切合作和不懈努力,使用19F-NMR破译了受体的动态过程和多态性,同时结合X-射线晶体学方法,揭示了别构调节剂Org27569对CB1的独特调控机理,提出了CB1的激活和别构调节模型,尤其是Org27569和胆固醇分子在CB1激活过程中扮演的角色。基因编码的非天然氨基酸mtfF方法的建立可广泛用于GPCR动态构象变化研究的标记系统,也可以用于其它真核蛋白质动态构象的研究。  该研究得到国家自然科学基金委和国家高技术研究发展计划资助项目的支持。  论文链接
  • DNA分离机制研究获年轻生命科学家最高奖
    DNA分离机制研究获年轻生命科学家最高奖 哈佛医学院的谭旭获北美地区奖   北美的一位年轻科学家Ethan Clark Garner因为有关细菌肌动蛋白样蛋白及细胞骨架DNA分离、组装和调节的研究,被提名为GE &《科学》年轻生命科学家奖的大奖获得者。这一包括2万5千美元的奖项是由GE Healthcare公司和《科学》杂志共同资助的。   Garner将于12月11日在瑞典斯德哥尔摩的颁奖仪式上接受分子生物学研究领域的这一大奖。他获得大奖的论文题目是“认识最小的DNA分离机器—质粒纺锤体重构及动态剖析”,该论文已在12月5日的《科学》杂志上发表。   《科学》杂志的责任编辑Monica Bradford说:“这一奖项是授予全世界范围内在分子生物学领域作出创新研究的杰出博士生。对有前途的年轻分子生物学家的职业生涯早期给予支持,对科学的进步非常重要。”   Ethan Garner的获奖论文描述了一个简单的系统如何帮助确保一个正在分裂的细菌细胞,将其复制的遗传物质一分为二。他的研究将重点放在R1质粒上,而该质粒是大肠杆菌中发现的DNA环之一,它对该细菌产生对抗菌素的抵抗力起着关键作用。ParR及ParM这两种蛋白质加上该质粒上的一段DNA序列parC,形成了一个纺锤体,而该纺锤体将复制的R1质粒推向细胞相反的两端。   Garner说:“我们的研究显示,在一个试管中,只有3个来自质粒的基因能够分离DNA,而通过研究这一细胞器,我们可以对这一过程的基础机制进行剖析。”Garner在一次采访中说:“令人瞩目的是,生物学已经成就了一种用最起码的方法,来解决看似复杂的DNA分离工作。”   通过在试管中重建这一系统,Garner显示了ParR及ParM是如何形成一个可以稳定ParM的复合物,而后者接着被组装成为组成纺锤体的长丝状物的主体。ParM仅仅在其两端加盖上parC/ParR复合物后,才形成稳定的丝状物。Garner说,他的研究所针对的是基本生物学的一个重要问题,即细胞分裂的基本原则是什么。他的发现也为研发一种以ParM作为标靶的新型抗菌素提供了可能。   GE Healthcare的主席及执行长Peter Ehrenheim说:“多年以来,我对申请GE及Science奖项的论文质量之高印象深刻。今年的获奖者都是非常不错的年轻科学家。”   Ethan Garner出生于华盛顿州的Richland。他在华盛顿州立大学获得生物化学学士学位。他在该大学与Keith Dunker一同工作,开发蛋白质内无序区域的预测工具。他在加州大学旧金山分校师从Dyche Mullins,从事原核生物多聚体动力学及调节领域的研究生工作。Garner将在波士顿与Tim Mitchinson、庄晓薇及Alice Ting一起从事阐释原核生物DNA分离过程的工作。   自1995年以来,GE &《科学》的年轻生命科学家奖发现了那些在他们事业的早期阶段即已成名的年轻分子生物学家。迄今为止,约有58位地区获奖者和14位大奖获得者赢得了这一奖项。   来自华盛顿大学的谭旭是北美地区的获奖人,他是因为植物生长激素auxin的功能研究而获奖的。他解释道:“这一工作所涉及的是一个长达一个世纪的植物学问题,即简单的植物生长激素auxin究竟是如何对植物一生如此众多的方面产生影响的。而且令人感到非常满足的是,我们发现相同的auxin工作原理可被落实到发现药物的过程中,帮助人们设计治疗癌症及其它疾病的药物。”   他接着说:“我为获得GE&《科学》奖而感到极为荣幸。我感谢GE和《科学》的慷慨资助。我要特别感谢我的博士论文导师郑宁博士对我的坚定支持及鼓励,这些都将继续成为我科学生涯的指路明灯。”   此次GE &《科学》奖的申请人都是在2007年获得Ph.D.学位的,他们根据博士论文呈交一篇千字短文。对他们的短文的评判是基于其研究的质量,以及申请人清晰解释他们的研究究竟是如何对分子生物学领域作出贡献的能力。他们所研究的是涉及细胞中分子理化性质的生物学过程。   一个评判小组遴选出GE&《科学》奖的大奖获得者,并会在4个地区(即北美、欧洲、日本及所有其它国家)颁发地区性奖项。地区奖获得者的奖金为5000美元。   除了大奖之外,2008年度地区性获奖者为:   谭旭(北美地区):他的短文题目是“Plant Hormone Auxin Functions as Novel Molecular Glue”。谭旭在18岁之前是在中国长沙度过的。他在高中的时候迷上了生物学并获得了生物学奥林匹克竞赛全国一等奖。他在合肥的中国科技大学获得了学士学位(B.S),之后来到西雅图的华盛顿大学读研究生。在导师郑宁的指导下,谭旭选择泛素蛋白连接酶的结构生物学作为他的研究论文。为了拓展他的研究范围,谭旭开始在哈佛医学院的Steve Elledge手下从事博士后研究。   Sabrina Büttner (欧洲):她的短文题目是“Endonuclease G Regulates Cellular Fate”。Büttner出生于德国的Mutlangen。她在德国的Eberhardt-Karls大学研究生物化学,并在2004年获得荣誉学位。在奥地利格拉茨大学Frank Madeo的指导下,她的博士论文研究的是关于在衰老和氧化的压力下,酵母菌的程序化细胞死亡,即在S. cerevisiae中寻找细胞凋亡的分子机制。   Kaori Yamada (日本地区):她的短文题目是“Moving PIP3 Regulates Cell Polarity”。Yamada生长在日本的一个小镇Kinokawa。她在东京大学获得学士学位。对生命科学的强烈兴趣使她留在Yasuhisa Fukui的实验室中成为一名研究生。在她的Ph.D.的论文研究中,她在Athar H. Chishti的实验室中工作,后者是她在伊利诺伊大学芝加哥分校的一位合作者。Yamada在那里对驱动蛋白(kinesin)究竟是如何在神经元中运输脂质信使PIP3 进行了阐述。她在2007 年1月完成了博士论文研究。她现在在伊利诺伊大学芝加哥分校担任博士后研究员。   Sarel Fleishman (所有其它国家地区):他的短文题目是“Modeling at the Gates of the Cell”。Fleishman获得以色列Tel-Aviv大学的生物化学硕士学位及博士学位。他在Nir Ben-Tal的研究组从事研究。在他的研究生工作中,他从事的是与遗传性听力丧失及神经退行性疾病、癌症及细菌抗药性有关的膜蛋白结构、功能及演化研究。他目前是华盛顿大学David Baker实验室的一位博士后研究人员,从事的是对致病性分子的蛋白基性抑制剂的计算性设计工作。
  • 研究揭示新型抗化脓链球菌感染免疫应答机制
    2月3日,中国科学院上海巴斯德研究所刘星课题组在Nature上,发表题为Streptococcal pyrogenic exotoxin B cleaves GSDMA and triggers pyroptosis的研究论文。该研究首次发现并报道化脓链球菌GAS毒力因子SpeB通过切割激活GSDMA触发皮肤上皮细胞焦亡并抑制其系统性感染。  A族链球菌(Group A streptococcus,GAS),又称化脓链球菌(Streptococcus pyogenes),是自然界广泛存在的一种强毒力致病菌,可通过宿主皮肤及呼吸道黏膜感染并引发多种疾病,包括猩红热、丹毒、致命坏死性筋膜炎、中毒性休克及脓毒症等。全球每年约有7亿人受其感染(50多万死于中重度感染)。GAS的皮肤定植及侵袭能力与其分泌的毒力因子密切相关,其中关键毒力因子之一是链球菌热原外毒素B(streptococcal pyrogenic exotoxin B,SpeB)。GAS感染后临床严重程度与其SpeB表达量呈显著负相关,而具体分子机理尚不清晰。  为探究SpeB在GAS侵袭性感染中功能,研究利用GAS小鼠皮肤感染模型,比较野生型及不同毒力因子缺失GAS菌株致病能力。结果显示,相比于野生型及其他毒力因子缺失菌株感染后出现的严重化脓和坏死性病变,SpeB缺失GAS菌株感染后感染部位未观察明显皮肤溃烂且中性粒细胞明显减少;同时,小鼠表现出更严重的系统性感染和死亡。通过原代皮肤角质细胞GAS感染实验发现,相比于其他菌株,GAS SpeB的缺失使其丧失诱导细胞焦亡样细胞死亡的功能,并促进其系统性感染。在此基础上,研究运用CRISPR/Cas9全基因组敲除筛选平台,筛选鉴定出SpeB诱发皮肤上皮细胞焦亡的关键蛋白:GSDMA——炎性细胞死亡(焦亡)关键执行者Gasdermins家族成员之一。进一步,研究从分子层面详细解析了SpeB激活GSDMA机制:SpeB特异性剪切GSDMA(而非Gasdermins家族其他成员),产生约27kDa的N-末端片段并诱导细胞焦亡;Edman测序和质谱分析发现SpeB切割GSDMA第246位氨基酸;胞内导入体外纯化的GSDMA 1-246aa片段可直接诱导细胞焦亡;脂膜试纸条和脂质体结合实验揭示GSDMA 1-246aa能够与细胞膜磷脂以及含有相应磷脂的脂质体结合;脂质体泄漏实验证明GSDMA 1-246aa能够在特定脂质体上成孔;序列比对结果显示该剪切位点在小鼠Gsdma1中保守;SpeB诱导的Gsdma1切割可诱发小鼠上皮细胞焦亡;小鼠GAS感染部位可检测到Gsdma1剪切;相比于野生型小鼠,Gsdma1的敲除使其对GAS感染更加敏感。  该研究首次发现并报道皮肤上皮细胞(KCs,“宝船”)表达的GSDMA分子(“火炮”)既作为外源病原感受器识别化脓链球菌(GAS,“海盗船”)毒力因子SpeB(“钩锁”),同时作为免疫效应器在细胞膜上打孔(“炮筒”),释放炎性因子(“炮火”)引起细胞焦亡及皮肤化脓坏死性病变,以控制病原菌进一步系统性感染。该研究揭示了机体免疫防御应答中的新型机制——单一蛋白(GSDMA)同时作为病原菌感受器和宿主效应因子,并为由如化脓链球菌等致病菌感染引起的相关疾病的临床治疗提供了新靶点和新思路。  论文链接
  • 合肥研究院在等离子体杀灭鼻咽癌细胞机制研究中获进展
    style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p   近日,中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心副研究员宋文成等,在低温等离子体杀灭鼻咽癌细胞机制研究方面取得新进展,相关研究成果以 em Low temperature plasma induced apoptosis in CNE-2Z cells through endoplasmic reticulum stress and mitochondrial dysfunction pathways /em 为题,发表在 em Plasma Processes and Polymers /em 上。 /p p   等离子体是物质的第四种状态,主要由离子、电子及中性粒子组成。近年来,低温等离子体在医疗方面的研究和应用发展迅速,特别是在肿瘤治疗领域,低温等离子体可以“选择性”杀死癌细胞,抑制细胞增殖,为癌症治疗提供了新方法。 /p p   等离子体等能直达病灶部位、有效杀死鼻咽癌细胞,但其分子机制尚不明确。该研究通过自行开发的低温等离子体装置处理鼻咽癌细胞(CNE-2Z),发现等离子体诱导产生的活性氧和活性氮显著抑制鼻咽癌细胞CNE-2Z活力并导致细胞凋亡,抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸能阻断等离子体诱导CNE-2Z细胞凋亡。等离子体通过CHOP、p53、Bax蛋白上调和Bcl-2蛋白下调,来触发线粒体和内质网应激诱导CNE-2Z细胞凋亡。该研究结果有助于人们理解等离子体杀灭鼻咽癌细胞机制,并为今后的等离子体实际应用于癌症治疗提供了理论依据。 /p p br/ /p
  • 新研究提供调控大脑疾病中有毒蛋白质的分子机制
    所周知,细胞会自然衰老和死亡,但细胞蛋白质的适当调节对我们衰老时保持大脑健康至关重要。在神经退行性疾病中,蛋白质聚集体(或错误折叠蛋白质的团块碎片)扩散到邻近的细胞,但对这些有毒物质是如何转移的科学家们仍然知之甚少。  近日,发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项研究中,来自美国罗格斯大学新布伦瑞克分校的研究人员首次从分子水平上了解了在阿尔茨海默症和帕金森病等神经退行性疾病模型中,有毒蛋白质是如何调控的。在这项研究中,研究人员对秀丽隐杆线虫模型进行了研究,线虫受到压力的神经细胞可以将神经毒性蛋白质以囊泡的形式挤压出来,这些囊泡被称为exoophers。研究人员还研究了特定的压力如何影响exoophers被挤压出来。他们发现,形成exoophers需要特定的细胞信号,而出人意料的是,禁食可以显著增加exoophers的产生。此外,这项研究还发现了三种在禁食期间增加exoophers产生的细胞途径。  该研究第一作者、罗格斯大学新布伦瑞克分校分子生物学和生物化学系博士后研究员Jason Cooper说“在神经退行性疾病中,有毒蛋白质会扩散到邻近细胞以促进细胞死亡。鉴于在衰老和神经退行性疾病中管理蛋白质聚集体的重要性以及对这些聚集体如何转移的生物学知之甚少,对转移机制的详细了解可能会揭示以前的未被识别的治疗靶点”。   论文链接:  https://www.pnas.org/content/118/36/e2101410118
  • 国基金拟资助冠状病毒与宿主免疫互作机制研究,单项可达300万
    1月28日,国家自然科学基金委员会发布了“冠状病毒-宿主免疫互作的全景动态机制与干预策略”重大研究计划2021年度项目指南。指出,2021年度拟资助培育项目18-22项,直接费用资助强度约为60-80万元/项;拟资助重点支持项目6-8项,直接费用平均资助强度约为300万元/项。以下为“冠状病毒-宿主免疫互作的全景动态机制与干预策略”重大研究计划2021年度项目指南详细内容:一、科学目标本重大研究计划以“冠状病毒-宿主免疫互作的全景动态机制与干预策略”为核心科学问题,以冠状病毒特别是新发冠状病毒感染为研究对象,克服既往断面、单尺度、单维度研究的局限性,采用动态、多尺度、多维度的全景研究新范式,通过多学科交叉研究,解析病毒和宿主免疫互作的动态调控网络及其关键节点,阐释免疫保护/免疫损伤的平衡机制及其与不同临床表现的内在联系,发展针对病毒免疫损伤关键节点的靶向治疗手段,研发特异性免疫防治药物和长效安全的预防疫苗,揭示群体免疫流行病学特征,为病毒性传染病的免疫防控提供理论支持和技术储备。培养一批高层次专门人才,支持国家级疫苗、药物和诊断监测研究基地建设,提升我国在该领域的创新水平,增强国际竞争力和引领力。二、核心科学问题冠状病毒-宿主免疫互作机制和免疫防御策略。以冠状病毒免疫应答的启动、维持、消退、记忆产生过程为基础,与感染的发生、演进、相变、不同临床表现和转归相联系,以冠状病毒免疫保护和免疫损伤机制为核心,围绕病毒和宿主因素、感染与免疫反应两个过程的动态演变,在免疫系统与感染靶系统两个维度,以及群体、环境、生态、个体、器官组织、细胞、分子多尺度进行组织细胞分子基因解码,以高分辨率和新范式开展原始创新研究,揭示冠状病毒感染免疫基本属性,阐明冠状病毒感染免疫调控机制,发展冠状病毒感染免疫干预及监测新策略。三、2021年度重点资助研究方向根据本重大研究计划总体布局,鼓励申请人采用免疫学和多学科交叉的研究手段,注重临床医学与流行病学、比较医学与疾病动物模型、数学、信息学和人工智能、化学、材料学、药学、地球科学等领域的合作。2021年度拟重点资助如下研究方向:(一)病毒感染细胞路径与感染建立、免疫应答启动和调控的关系。病毒首先感染上皮、内皮等非专职免疫细胞或首先感染免疫细胞,这直接影响免疫反应的启动与维持过程。针对这一重大问题,阐明与感染建立相关病毒基因组编码产物的结构特征及生物学功能,病毒复制周期的生物学过程、关键分子事件及影响其复制的关键宿主因子;揭示病毒攻击靶细胞的应激反应特征和作用机理,引发细胞死亡的类型、机制及其生物学效应;阐释病毒变异、感染细胞路径及其对感染建立、病毒复制、先天免疫和特异性应答启动的影响和调控机制;针对病毒或宿主基因或蛋白发现干预靶点,发现特异性或广谱性药物或免疫制剂先导化合物;开展不同人类冠状病毒(包括高致病性冠状病毒、季节性冠状病毒)感染复制和免疫机制的比较研究,发现共性干预靶点,阐明不同冠状病毒致病性差异的生物学基础。(二)免疫系统感知病毒全景刺激信号、启动免疫应答的机制。采用免疫组学、生物信息学技术、基于疾病动物模型、临床队列等,发现和鉴定病毒激发固有免疫应答的危险信号和获得性免疫应答的抗原表位信号,阐明免疫应答的启动机制,及其与保护性应答和损伤性应答的关系;阐释病毒演化变异过程中或在宿主免疫压力下,所产生的不同病毒亚型是否具有交叉或优势表位、跨种感染潜能及逃避免疫识别的能力。(三)免疫应答的系统性多维度抗病毒免疫保护和记忆机制。基于免疫反应的系统性、多维度和复杂性,阐明抗病毒免疫应答启动后的免疫效应、免疫记忆维持的时相特征及固有免疫和适应性免疫的协同机制;重点阐明粘膜免疫屏障保护作用,病毒感染靶器官的区域免疫反应特征,病毒负向调节免疫应答的“逃逸”机制,从而揭示免疫保护和免疫记忆维持机制及其关键因素;实时动态呈现病毒感染宿主的免疫应答“全景”过程,发现病毒与免疫细胞、免疫分子间相互作用网络的关键节点。(四)病毒感染诱导的免疫损伤及其动态致病机制。重点揭示病毒感染诱发的损伤性免疫应答的致病机理,阐释临床无症状感染、二次感染、重症感染、较长时间感染(“常阳”病例)等临床差异表现的免疫病理机制;揭示免疫保护/免疫损伤平衡的时空特征、关键节点及其调控机制,病毒感染临床表现与转归差异化机制,发现重症预警免疫分子靶标,验证免疫干预新靶点;探索免疫反应与微循环、凝血功能、能量代谢、应激反应、细胞死亡及组织修复之间的内在联系及其在致病性中的作用,阐释老年和基础疾病患者等易感人群病毒感染的致病及致死原因;以高度模拟人类病毒感染和病理特征的类器官和动物模型,探究抗病毒免疫应答导致这些器官损伤的分子机制,寻找治疗新靶点。(五)发展疾病监测-诊断-治疗-预防-免疫力评估的新策略新方法。研究冠状病毒等感染治愈恢复期患者、无症状感染者、疫苗接种者等抗冠状病毒的免疫力指标特征,力争建立远期病毒特异性免疫力精准评估的指标体系。发展检测感染者免疫应答状态新方法,促进个体免疫学精准诊断、精准治疗。在揭示病毒感染免疫保护、免疫损伤机制基础上,发展群体免疫力流行病学监测新方法,研究环境、生态、气候等因素对疾病传播和流行的影响,指导疫情预警和疫苗精准使用。发展基于前沿免疫理论和技术指导下的疫苗理性设计新策略,形成精准、快速疫苗研制技术体系。研究疫苗保护效力与免疫应答之间的关系,以建立免疫学替代指标,指导疫苗快速研发。四、2021年度资助计划2021年度拟资助培育项目18-22项,直接费用资助强度约为60-80万元/项,资助期限为3年,申请书中研究期限应填写“2022年1月1日-2024年12月31日”;拟资助重点支持项目6-8项,直接费用平均资助强度约为300万元/项,资助期限为4年,申请书中研究期限应填写“2022年1月1日-2025年12月31日”。五、申请要求及注意事项(一)申请条件。本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件:1.具有承担基础研究课题的经历;2.具有高级专业技术职务(职称)。在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。(二)限项申请规定。执行《2021年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。(三)申请注意事项。申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2021年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2021年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2021年2月28日-3月4日16时。(1)申请人应当按照科学基金网络信息系统(以下简称信息系统)中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。(2)本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题,将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合,成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向,自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。(3)申请书中的资助类别选择“重大研究计划”,亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”,附注说明选择“冠状病毒-宿主免疫互作的全景动态机制与干预策略”,根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。(4)申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分,应当首先说明申请符合本项目指南中的重点资助研究方向,以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目,应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2021年3月4日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料,并于3月5日16时前在线提交本单位项目申请清单。3.涉及人的生物医学研究请申请人和依托单位注意在项目申请及执行过程中严格遵守针对相关医学伦理和患者知情同意等问题的有关规定和要求,包括在申请书中提供所在单位或上级主管单位伦理委员会的审核证明(电子申请书应附扫描件)。涉及病原微生物研究的项目申请,应严格执行国务院关于《病原微生物实验室生物安全管理条例》和有关部委关于“伦理和生物安全”的相关规定;涉及人类遗传资源研究的项目申请应严格遵守《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》相关规定;涉及高致病性病原微生物的项目申请,应随申请书提交依托单位生物安全保障承诺,未按要求提供上述证明的申请项目将不予资助。4. 其他注意事项。(1) 为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成,获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定,项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。(2) 为加强项目的学术交流,促进项目群的形成和多学科交叉与集成,本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会,并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。(四)咨询方式。国家自然科学基金委员会医学科学部四处联系电话:010-62328653、62327207
  • 合肥研究院发现脂肪肝发展成肝癌的代谢调控机制
    近日,中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所研究员杨武林课题组在肿瘤发生机制领域取得新进展,发现促进非酒精性脂肪性肝炎发生恶性转变的代谢调控机制。  脂肪肝是肝细胞内脂肪堆积过多常见肝脏病理改变。脂肪肝病一般分为酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝两类。由于膳食和生活方式的改变,非酒精性脂肪肝病逐渐成为脂肪性肝病的主要形式。非酒精性脂肪性肝病的进展有多个阶段,其中非酒精性脂肪性肝炎NASH阶段是疾病不良发展的关键阶段,或直接进展为肝癌。  课题组从模拟人脂肪肝病演化的STAM小鼠模型出发,分析病变各阶段的基因表达模式和基因集变异,发现NASH阶段发生致癌信号的广泛激活,同时伴随有调控脂肪酸代谢的LPL/FABP4/CPT1信号轴的特异上调。二者协同作用将利于肿瘤起始细胞的发生,促进恶性转变。体内实验表明,对LPL/FABP4/CPT1信号轴的抑制可有效延缓STAM小鼠的肝肿瘤生长。细胞试验显示,靶向代谢轴的抑制剂可显著降低肝癌干细胞的自我更新和增殖能力。  该研究提示脂肪酸代谢信号轴的激活是肝癌起始细胞形成和维持的重要因素,而靶向此信号轴可能为NASH相关肝细胞癌的预防提供一个潜在方向。  相关研究成果在线发表在International Journal of biological sciences上。研究工作得到国家自然科学基金、安徽省医学物理重点实验室基金等的支持。  论文链接
  • 北京大学朱健研究组揭示表观遗传调控新机制
    2016年6月20日,国际学术期刊《Cell》子刊《Developmental Cell》以封面文章形式在线发表了北京大学生命科学学院朱健研究组题为 ”Stuxnet facilitates the degradation of Polycomb protein during development” 的研究论文。研究鉴定出了表观遗传领域全新的调控因子Stuxnet (Stx),并初步阐释了Stx通过调控 Polycomb-group(PcG)多梳蛋白复合体的稳定性而调节表观遗传活性的作用机制。生命科学学院博士后杜娟、朱健研究组原副研究员张俊争为论文的共同第一作者,朱健研究员为论文的通讯作者。表观遗传学是近年来生命科学研究的热点。在DNA序列未发生改变的情况下,基因功能产生可逆且可遗传的改变是表观遗传的基本机制。多梳蛋白复合体是表观遗传过程中主要的调控因子,通过在转录水平特异性抑制下游靶基因的表达而发挥其功能。多梳蛋白复合体下游靶基因包括很多重要的转录因子及信号转导分子,例如同源异型框基因(Homeobox genes)及Notch信号通路组分等,在干细胞维系、基因组印记、胚胎发育等过程中均有重要功能。Pc蛋白是多梳蛋白复合体的重要组分,其功能从果蝇到哺乳动物高度保守。目前研究大多集中于探究其分子作用机制和鉴定其下游靶基因,但是Pc蛋白自身的活性以及多梳蛋白复合体的稳态如何被调控尚不清楚。朱健研究组通过遗传筛选在果蝇中发现并鉴定了一个功能未知的全新基因stuxnet(stx)。他们的研究表明,stx功能缺失的果蝇表现出与Pc活性上调类似的发育紊乱表型。更为有趣的是,stx基因的过表达可以引起Pc蛋白水平的降低,从而阻遏PcG下游靶基因的表达,最终导致果蝇器官的同源异型转化,例如触角向腿和眼的转化。进一步的遗传互作实验证明stx位于Pc的上游,并且能够抑制Pc蛋白的生物学活性。在分子机制研究中,他们鉴定出了Stx蛋白两个重要的功能结构域,即N端的类泛素结构域(UBL)及相邻的Pc结合区域(PcB)。生物化学和遗传学实验表明,Stx调控Pc活性的分子机制从果蝇到哺乳动物高度保守。Stx通过UBL结构域与蛋白酶体结合,从而促使Pc蛋白的降解,这一过程依赖于PcB结构域介导的蛋白相互作用,但是并不依赖于Pc的泛素化修饰。日内瓦大学Fran?ois Karch教授撰写题为“Stuxnet Recruits the Proteasome to Take Down Polycomb”的Preview文章介绍本项研究。图:Stx通过调控Polycomb-group(PcG)多梳蛋白复合体的稳定性而调节表观遗传活性作用机制
  • 新冠嗅觉丧失症的生物学机制最新研究进展:由炎症而非病毒本身所致
    虽然新冠介导的嗅觉丧失的破坏性影响众所周知,但其背后的生物学机制仍然是一个谜。4月18日发表在《美国医学会神经病学杂志》上的一项研究表明,当身体的免疫系统对新冠病毒感染作出反应时,嗅觉丧失很可能是发生炎症的附带后果,而不是病毒的直接作用。 作者表示:“作为一名神经病理学家,我想知道为什么丧失嗅觉是新冠而不是其他呼吸道疾病的一个常见症状。因此,我们决定对嗅觉机制进行深入研究,看看当新冠病毒侵入人体时,在细胞水平上实际发生了什么事。”为了进行研究,研究人员从23名新冠病亡者和一个对照组患者的大脑底部嗅球(传递携带气味信息的神经脉冲的部位)中收集了组织。对照组由14名死于其他原因的人所组成,他们在死亡时体内并没有被检测到新冠病毒。研究人员对所有收集的组织进行了任何可检测到的新冠病毒颗粒的评估,并使用光学和电子显微镜检查其中的细胞、血管和神经元(神经细胞)的结构和特征,以及存在的轴突(传递电脉冲的神经元部分)的数量。从3名患者的临床记录和其余患者的家庭访谈中获得了有关嗅觉和味觉的信息。23名新冠患者中有3名被确定失去了嗅觉,4名嗅觉能力下降以及2名同时失去嗅觉和味觉。对照组的14名患者中没有人被确定为失去嗅觉或味觉。研究人员想从两组的研究中了解三件事:嗅觉系统中神经元的退化(损伤)水平、嗅觉轴突丢失的数量以及微血管病变(小血管疾病)的严重程度。研究人员将没有感染新冠病毒的患者的组织与感染新冠病毒的患者(尤其是那些嗅觉减弱或完全丧失嗅觉的患者)的组织进行比较后发现,新冠患者的血管损伤程度更严重,并且嗅球中的轴突量要少得多。该研究的另一个主要发现是,尽管神经和血管受损,在大多数新冠患者的嗅球中并未检测到新冠病毒颗粒。作者解释道,依赖于常规病理检查的先前研究推测,嗅觉神经元和嗅球的病毒感染可能在与新冠相关的嗅觉丧失中起作用。然而新研究表明,嗅觉上皮细胞的新冠病毒感染会导致炎症,进而损害神经元,减少可用于向大脑发送信号的轴突数量,并导致嗅球功能失调。图源:Cheng-Ying Ho, 美国约翰斯霍普金斯医疗集团图形显示了新冠病毒在鼻腔内的感染如何导致炎症,进而损害神经细胞,减少可用于向嗅球(帮助大脑处理信号)发送气味信号的轴突(脉冲传输器)的数量。而这往往导致新冠患者的嗅觉减弱或完全丧失。
  • 文献速递 | ECHO荧光显微镜在脂肪产热新机制研究中的应用
    肥胖是指脂肪层的堆积,减肥不仅是为了更美,也是为了更健康,肥胖已被证明会增加多种疾病的发生风险,如心血管疾病、癌症、脂肪肝等,但对于大多数人来说,控制体重却非常困难。减肥则主要通过刺激脂肪组织产热增加全身的能量消耗,运动和节食是我们最常见的方式,但运动和节食太累和痛苦,难以坚持;因此有很多人选择使用药物来进行体重的控制。现有刺激脂肪产热药物大多以β3-肾上腺素能受体(β3-AR)为靶点,通过激活β3-AR及其下游信号通路,活化解偶联蛋白(UCP1),从而引起脂肪组织产热。但是β-AR激动剂会导致血压增加,可能诱发心血管疾病。因此需要一种更低风险和安全的药物靶点。美国加州大学旧金山分校糖尿病中心的研究人员对之前报道的一个与UCP无关的产热机制进行了进一步探索,研究者们将该机制的验证以《Wireless optogenetics protects against obesity via stimulation of non-canonical fat thermogenesis》为题发表在《Nature Communications》上。这个与UCP无关的产热机制涉及依赖于ATP的Ca2+通过肌/内质网Ca2+-ATPase2b (SERCA2b)和Ryanodine受体2 (RyR2)的无效循环(无效循环指两物质自由能始终存在差异,自由能一高一低,即该循环发生必须从循环外注入能量)。之前研究发现作用于RyR2-Calstabin复合体的化学稳定剂S107可以增强Ca2+无效循环,刺激非UCP1依赖的产热,并保护UCP1缺失的小鼠在寒冷暴露后不会降低体温。但是S107是全身性给予小鼠的,无法排除脂肪组织以外的其他组织,如骨骼肌,可能有助于UCP1非依赖性产热的可能性,因此本文采用了独特的光遗传学方法,对脂肪细胞进行特异性操作,以严格测试非典型脂肪产热治疗肥胖的可能。光遗传学是对体内神经元或细胞活动进行时间和空间操作的强大工具。传统的光遗传学研究需要光纤系绳和/或大型头戴式接收器,使其在一般代谢研究中应用受限。而无线供电的光遗传学设备使光能够高效、稳定地传递到行为自由的动物的外周神经,因此本文开发了一种可植入小鼠皮下脂肪组织的无线光遗传学装置,同时该装置刺激的细胞也与之前不同,刺激脂肪细胞而非常见的神经细胞。无线光遗传学装置可以通过光激活转入channelrhodopsin2 (ChR2,光门控的、向内整流的阳离子通道,传输质子和单价Na+,K+和二价阳离子Ca2+,Mg2+)的神经细胞,并可以驱动神经元去极化。而该研究更进一步,将ChR2转入小鼠和脂肪细胞,通过光诱导脂肪细胞激活Ca2+循环的脂肪产热,增加全身能量消耗。首先对细胞层面的可行性进行分析,确定转入ChR2的米色脂肪细胞可以被光激活膜去极化触发细胞内Ca2+内流,通过Echo Revolve正倒置一体显微镜对转入ChR2脂肪细胞在光激活下的Ca2+含量,如视频显示的,光激活后,细胞内Ca2+含量明显升高。且对耗氧量分析发现,光激活的脂肪细胞耗氧量明显增加。进一步对体内脂肪是否会被激活进行检测,通过对温度,耗氧量等的检测确定,光激活后小鼠激活部位温度升高,整体耗氧量增加,表明非UCP1依赖的产热途径在体内脂肪细胞中可以被激活并发挥作用。通过对高脂肪饮食(HFD)的分析发现,光激活小鼠其体重增加明显少于对照组,表明非UCP1依赖的产热途径足以保护小鼠免受饮食诱导的体重增加。此项研究也首次证明了脂肪特异性冷刺激模拟可以通过激活非典型产热来预防肥胖。Echo Revolve正倒置一体显微镜Echo Revolve展现了其非凡的灵活性,可以轻松地实现正置和倒置显微镜转换,创新性地把正倒置显微镜合二为一,开启了显微镜Hybrid时代。▲ Echo Revolve正倒置一体显微镜☑ 视网膜屏显示技术:比拟目镜人眼观察效果。☑ 全视野观察: 更清晰,更方便。☑ 多通道荧光:多达4个EPI荧光通道,无须暗室,就可以轻松快速地完成多色荧光显微分析。☑ 自动化操作:通过iPad Pro点触操控相机及荧光通道之间的切换,实现了完全自动化操作。☑ App应用软件:基于IOS的Echo App是与Apple团队合作研发的专业显微镜软件。☑ 精湛的工艺尽显高端品质:实现非凡的性能。|申请试用|我们的仪器可以申请试用哦!扫描下方二维码关注“深蓝云生物科技”公众号,点击“云活动”→“试用中心”即可。
  • 青岛能源所硫化物全固态电池失效机制研究获进展
    近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员崔光磊带领的固态能源系统技术中心,在硫化物基全固态电池失效机理研究和性能提升方面取得重要进展。相关成果发表在《科学通报》(Science Bulletin )上。   由高理论容量的高镍层状正极材料和锂金属负极组成的硫化物基全固态锂金属电池有望解决目前商用锂离子电池能量密度低、安全性差等问题,是颇具前景的下一代高比能电池技术之一。实验研究表明,全固态电池存在循环寿命短、库仑效率低、容量衰退快等问题,影响了其进一步的发展与应用。由于缺乏合适的表征手段,全固态电池的衰退机制尚不清晰,因而需要准确、可靠的先进表征手段来剖析电极材料降解失效原理以阐明电池内在的衰退机制。   科研人员采用先进高分辨无损三维同步辐射X射线断层扫描成像技术(SXCT),对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM)|Li6PS5Cl|Li固态电池衰退机制开展研究。实验结果表明,因正极电化学-机械力学耦合失效诱导的反应异质性产生不均匀的锂离子通量并传输到负极,进而产生不均匀的锂沉积、溶解行为及死锂的产生等。锂负极不均匀的电化学反应行为又反作用于正极并强化其反应异质性,形成一种正负极衰退互相促进的正强化机制。随着电池继续循环,正负极不均匀反应加剧造成结构破坏,同时正负极体积缩胀引起电解质的塑性变形,最终致使电池失效。对比实验表明,采用LiZr2(PO4)3 (LZP)对正极进行改性,有效抑制了正极的电化学-机械力学耦合失效,并显著提高了负极锂沉积-溶解均匀性和电解质的结构完整性。该工作揭示了硫化物基全固态电池中由锂离子传输动力学的动态演变引起的正负极之间正强化的衰退机制,首次提出了全固态金属锂电池正负极相互信赖、相互关联的失效行为,为进一步优化和发展全固态电池提供了新的思路和指导方向,并为开发下一代高能量密度与高安全性的高镍三元硫化物基全固态电池奠定了研究基础。   研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、中科院青年创新促进会和山东能源研究院等的支持。青岛能源所硫化物全固态电池失效机制研究获进展
  • Science|张泽院士团队/韩晓东教授等在晶界塑性原子机制研究上取得突破
    近日,浙江大学张泽院士团队与北京工业大学固体所韩晓东教授课题组和美国佐治亚理工学院朱廷教授团队等合作在《Science》发表题为“Tracking the sliding of grain boundaries at the atomic scale”的研究成果。他们利用原创的原子分辨原位力学实验研究装置(实现专利转化百实创Bestron INSTEM),首次实现了晶界滑移过程的原子层次动态观察,揭示了常温下晶界滑移的原子机制。《Science》期刊用5页详细报道了该突破性发现。北京工业大学为第一单位,北京工业大学王立华与佐治亚理工学院张寅为共同第一作者;通讯作者为北京工业大学韩晓东教授,美国佐治亚理工学院朱廷教授以及浙江大学张泽院士。该成果获北京高校卓越青年科学家计划、国家自然金委基础科学中心、北京市基金重点研究专题等项目支持。多晶材料是应用最广泛的材料体系,它由无数结构相同而取向不同的晶粒组成。 这些结构相同而取向不同的晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。晶界是多晶材料中最重要的基本结构单元之一。晶界滑动塑性是多晶材料中基础的变形机制,直接影响着多晶材料的强度、韧性等关键力学性能。正因为晶界滑移的重要性,几十年来,研究者为揭示晶界的变形机制付出了巨大的努力。然而,人们对于晶界滑移的原子尺度机制仍然知之甚少,主要是由于缺乏有效的实验方法和科学仪器,使得跟踪变形过程中晶界处的原子运动极其困难。理论模型和模拟针对一些特殊的重合位置点阵晶界(高对称晶界)进行研究,为理解晶界塑性变形的原子机制提供了重要参考。研究者普遍认为晶界塑性变形总是通过阶错(Disconnection)主导的晶界迁移,这个过程中没有扩散,晶界的结构不会发生变化,然而实际的实验中是否如此尚无直接实验证据。由于缺乏直接的实验方法和实验证据,晶界滑动塑性的原子机制存在很多不确定性,甚至矛盾之处。晶界滑动的原子机制是长期困扰该领域的重要科学难题。团队利用原创自制实验装置实现了晶界滑移过程的原子层次动态观察,揭示出常温下晶界滑移是通过晶界处的原子之间的直接滑动与原子短程扩散相互协调实现。这种原子之间的直接滑动提供滑移方向上的位移,而原子短程扩散协调滑动导致的应力集中。发现晶界滑移过程中,晶界原子阵列合并消失、分裂出新原子阵列、原子迁移并插入晶体内部等多种新型的扩散机制,这些机制在之前的理论中尚未被预测。该突破发现展示了原子分辨的原位TEM技术研究晶界变形原子机制的巨大潜力,并为实验和理论模型提供了新的机遇。图1 A-H.系列Cs-TEM图像展示了非对称倾斜晶界的滑动,左侧和右侧颗粒分别标记为GL和GR;I, J. 图 (A)中绿色方框区域的放大像,可看出晶界的一侧是{111}面(红色虚线标记),另一侧由一系列原子级台阶组成(绿色虚线标记)。这些晶界处有一些五边形的特征结构。图2 展示了不对称的倾斜晶界滑动过程中,分别在0、2.5、6.0和9.0秒时拍摄的Cs-TEM图像,显示沿晶界原子直接滑动与扩散耦合导致原子柱扩散穿过晶界平面。晶粒GL面上的原子列用绿色小写字母标记,晶粒GR面上的原子列用红色大写字母标记。图3 A-C.利用原子追踪技术,原位观察揭示出原子柱h从晶粒GL的表面转移到晶粒GR的密排面,并伴随着产生新原子柱h′;D.从原子追踪软件中分析出原子柱的位移图;E.平面应变分布图。图4 原位观察到五元环的产生,消失,晶界原子扩散最容易在五元环附近发生。A-C. 滑移过程中,形成空位、扩散、晶界位错攀移导致五元环产生、消失、运动;D,E. 从应变分布可以看出在压应变区域,原子密度大,容易通过原子扩散导致原子消失。作者介绍:通讯作者:张泽教授,中国科学院院士张泽,中国科学院院士。张泽院士长期从事先进材料的电子显微结构研究,曾获中国青年科学家奖、求是杰出青年奖、何梁何利奖等10余项奖项,获1986年国家自然科学一等奖。 近20年,针对国家重大需求的结构材料,引领团队系统并原创发展了电子显微学原位实验力学技术,跨亚埃(原子分辨)至宏观(厘米以上尺寸)尺度,跨温区(室温)至1250度,部分性能指标居国际领先水平,引领相关领域发展;进一步创新发展原子分辨环境电子显微学技术;发展高空间分辨螺旋电子束显微学技术。在材料的原位结构演变和使役性能关联的领域取得了系列重要创新性成果,率领团队获国家自然科学二等奖(2021)。通讯作者:韩晓东教授,博士研究生导师韩晓东,国家杰出青年科学基金获得者,长江学者特聘教授。韩晓东长期从事材料力学行为及原子层次机理等本领域的基础科学问题研究及相关方法学和实验技术攻关。团队原创发展了系列材料力学行为的原子层次原位动态表征方法,系统地将材料力学行为表征技术的空间分辨率由纳米提高至皮米尺度。团队开发了具有自主知识产权和国际领先的力热(电)耦合MEMS芯片、透射电子显微镜力学实验仪、多通道电学信号传输电路板等核心部件及配套应用分析软件。团队取得系列重要研究成果,关键技术获国内外授权专利33项,其中美国专利3项,国际PCT专利1项,中国发明专利27项。团队获国家自然科学二等奖(2021),2016年北京市科学技术奖一等奖,北京市创新创业特别贡献奖等。发表论文Science,Nature Mater.,Nature Comm.,Nano Lett,Phys Rev Lett,Acta Mater等高水平论文230余篇;承担国家重点研发计划项目,国家重大科研仪器设备研制专项课题、国家自然科学基金委航空发动机重大研究计划重点项目、科学仪器基础研究专项等。培养2名全国百篇优秀博士学位论文奖及提名奖,北京市优秀博士学位论文奖4项。第一作者:王立华研究员,博士研究生导师王立华,国家优秀青年科学基金获得者。2012年获得北京工业大学博士学位。2015−2017年,获得澳大利亚政府资助(Discovery Early Career Researcher Award),在昆士兰大学(全球排名前50)从事博士后研究工作。入选北京市卓越青年科学家计划、北京市科技新星、霍英东青年教师基金等人才计划。长期从事“原子尺度下材料力学行为的原位实验研究”,在该领域突破多项实验瓶颈,形成特色。发表论文70余篇,包括Science 1篇,Nat. Commun. 5篇,Phys. Rev. Lett. 2篇,Nano Lett. 4篇,Acta Mater. 4篇,ACS Nano 4篇,Scripta Mater. 6篇等,获批专利4项。获2020年度国家自然科学二等奖(排名第三),2016年北京市科学技术奖一等奖(排名第五),北京市卓越青年科学家计划,郭可信优秀青年学子奖等。承担国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金优秀青年基金、国家自然科学基金面上等10多项国家及省部级项目。
  • 金属所纳米孪晶金属形变机制的定量电子显微学研究获进展
    纳米孪晶金属以其优异的力学性能和良好的导电性受到广泛关注,该材料的变形行为是材料学家长期关注的问题之一。作为一类大角度晶界,共格孪晶界能够强烈地阻碍位错的运动,提高材料的强度,一般来说孪晶片层厚度越小,纳米孪晶材料的强度也应该越高。然而,实验发现,当孪晶片层厚度减小到一个临界尺寸(约为15 nm)以下时,纳米孪晶材料反而出现软化现象。研究者利用分子动力学计算发现,这种软化现象是由于软化模式位错的开动所致,不过到目前为止还未定量地确定纳米孪晶金属的这一宏观力学特性与微观变形机制之间的关系。  最近,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室固体原子像研究部杜奎研究组与材料疲劳与断裂研究部卢磊研究组合作,通过原位透射电镜观察和定量应变分析,发现孪晶片层厚度对不同类型位错形核处的局部应力集中有明显影响,因此位错的主导形核机制在某一临界片层厚度(18 nm)会发生转变。这一研究揭示了块体纳米孪晶材料的微观变形机制与宏观力学性能之间的直接联系。  研究结果表明,在等轴晶纳米孪晶铜的屈服阶段,位错活动的类型主要有两种:I型(Hard mode I)位错在孪晶界上的台阶处形核并在倾斜于孪晶界的滑移面上滑移 III型 (Soft mode)位错在孪晶界/晶界交界处形核并在孪晶界上滑移。当孪晶片层厚度下降到12-37 nm时,主导位错机制从I型位错的形核和滑移为主转变为以III型位错的形核和滑移为主。由于位错形核和局部应力集中有关,所以纳米孪晶铜变形的主导位错形核机制主要取决于孪晶界台阶处和孪晶界/晶界交界处的局部应力集中程度。而局部应力集中受孪晶片层厚度的影响,在孪晶界台阶处的局部应力集中随着孪晶片层厚度的减小而缓慢减小,而孪晶界/晶界交界处的应力集中随着片层厚度的减小而显著增加。两者应力集中程度相等时对应的临界孪晶片层厚度为18nm。这一原子尺度定量应变分析的结果与宏观力学性能测试得到的临界孪晶片层厚度(15nm) 相符,这为预测进而优化具有纳米片层结构的金属材料的力学性能提供了一条新途径。  该研究得到了国家自然科学基金、科技部“973”计划项目的资助。  相关论文已于7月16日在线发表于《自然通讯》上(Nature Communications 6:7648 (2015), DOI: 10.1038/ncomms8648)。  全文链接  图1 (a-d) I型位错在孪晶界上形核并滑移穿越孪晶界的动态过程。(e-h) III型位错在孪晶界/晶界交界处形核并且在孪晶界上滑移的原位动态过程和相应的示意图。  图2 具有不同孪晶片层厚度l的纳米孪晶铜在原位形变过程中的两类位错的比例。  图3 (a) 孪晶界发射I型位错的动态过程。(b) I型位错发射前的剪切应变分布。(c) 图(b)中黑框区域内的定量分析。(d) 孪晶界/晶界交界处发射III型位错的动态过程。(e) III型位错发射前的剪切应变分布。(f) 图(e)中黑框区域内的定量分析。  图4 纳米孪晶铜中对应于不同孪晶片层厚度l的孪晶界上台阶处和孪晶界/晶界交界处的应力集中因子K。
  • PM2.5机制研究尚存大问题 臭氧污染也已不容忽视
    在2013年12月12日召开的2013年北京色谱年会上,北京大学邵敏教授应邀作了大会报告,报告中指出,颗粒物污染已成为常态问题,但当前国内的研究对颗粒物生成机制的研究还存在很大问题,如将现在世界上关于灰霾形成的机制用于国内的空气质量模型进行实际情况的模拟发现,二者有数量级的差距,说明对颗粒物生成的机制研究上可能还存在重要的未被发现的机制。因此当前还难以做到对灰霾的准确预测和预报。   邵敏教授还表示,当前人们对颗粒物的污染非常重视,但对臭氧污染重视不够,实际上,在颗粒物污染形成的同时臭氧污染也已经不容忽视,京津冀和长江三角洲的臭氧污染已经连成一片,影响上百万平方公里,涉及全国8亿人口。而臭氧的也生成非常复杂,臭氧生成的两个主要前提物挥发性有机物和氮氧化物,在大气防治措施下都在不断下降,臭氧却仍在稳定的逐渐上升,增速达3%-5%,几乎是全球最快的,而这个上升还是发生在全国空气质量控制力度最大的北京,其原因也非常需要研究。   PM2.5同样组分复杂,50%以上来自化学反应转化,而不是排放源,其转化能力和大气氧化能力有很大关系,臭氧浓度高,大气氧化能力就强,颗粒物转化生成就快,PM2.5中二次转化的成分就多,而PM2.5的高浓度又给臭氧的生成提供了反应的表面,进一步加速了臭氧的生成,两种污染的紧密联系形成了大气的复合污染。
  • 《Matter》钙钛矿光吸收剂降解机制研究为封装技术提供新方向
    【重点啇要】虽然钙钛矿太阳能电池具有低成本和高效率的优势,但稳定性差是商业化的绊脚石。开发具有高屏障性能的封装技术,可以有效隔绝外界环境,提升钙钛矿太阳能电池的稳定性。分析钙钛矿作为光吸收剂的降解机制,为封装技术的发展指明方向。【研究背景】由于钙钛矿太阳能电池具有工艺简单、成本低廉和效率高等优势,已广受关注。但是这类电池的稳定性仍然较差,是其商业化路径上的重大障碍。为克服这一问题,必须开发具有高屏障性能的封装技术,以保护钙钛矿太阳能电池免受外界环境的影响。【研究成果】乔治亚理工学院Ching-Ping Wong、东莞理工学院Fang Baizeng、南方科技大学Haijiang Wang、兰州理工大学Cheng Bow团队,探讨了钙钛矿作为光吸收剂的降解机制,为封装技术的发展提供了方向。分析现有封装材料对紫外线、湿气、氧气等的屏障性能。综述各种封装技术与配置方案的优劣。提出加速封装材料与结构发展的建议。【研究方法】文献回顾:整合分析现有文献,了解钙钛矿太阳能电池稳定性问题与封装技术发展现状。理论分析:基于钙钛矿的化学稳定性理论,探讨其作为光吸收剂的可能降解机制。比较研究:比较硅太阳电池等商业化光伏技术的封装方案,找出钙钛矿太阳能电池封装技术的差异与特殊需求。综合评估:整合不同封装材料、技术与配置方案的优劣势分析。总结建议:根据文献与理论研究结果,提出加速封装技术发展的具体建议。【结论】通过分析钙钛矿的降解机制与封装技术现状,找出满足钙钛矿太阳能电池封装需求的材料与方法,将可大幅提升其商业化应用的稳定性与可靠性。未来仍需持续优化封装技术,促进钙钛矿太阳能电池的产业化进程。
  • 上海微系统所丁古巧团队在石墨烯量子点荧光发光机制研究获进展
    近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所纳米材料与器件实验室丁古巧团队在石墨烯量子点制备及荧光机制研究方面取得进展。该工作深化了关于石墨烯量子点发光机理的认知,阐释了多变量体系下机器学习辅助材料制备成果所包含物理内涵。相关研究成果以Precursor Symmetry Triggered Modulation of Fluorescence Quantum Yield in Graphene Quantum Dots为题,发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。近年来,以石墨烯量子点为代表的碳基量子点材料因独特的sp2–sp3杂化碳纳米结构,表现出优异的光学、电学、磁学的性质。在石墨烯量子点“自下而上”法制备中,多变量反应体系使其在合成与机制领域面临挑战。此外,机器学习以高效的分析算法和模型在复杂体系分析、新型材料设计等领域展现出优势。然而,由于缺失具备实际物理内涵的结构特征描述符,机器学习仅能得到难以阐释物理内涵的数学模型。这限制了机器学习在相关研究中的可迁移性和实用性。石墨烯粉体课题组博士研究生陈良锋、副研究员杨思维结合群论在分子结构描述上的优势,通过控制变量实验与结构化学理论的结合,将具有实际物理含义的描述符应用于机器学习,揭示了石墨烯量子点的前驱体结构与荧光量子产率间关联的物理内涵。该研究利用高结构刚性sp3前驱体与柔性sp2结构前驱体之间的“自下而上”反应,实现了石墨烯量子点中sp2-sp3杂化碳纳米结构的调制。研究结合热动力学理论,阐明了sp3刚性结构能够通过抑制非辐射跃迁过程提高石墨烯量子点量子产率。进一步,研究借助群论在描述分子结构方面的优势,结合主成份分析,明确了石墨烯量子点制备过程中影响石墨烯量子点荧光量子产率的三个决定性因素——结构因子、温度因子和浓度因子。与以往基于机器学习的研究工作相比,该团队基于群论的进一步研究,揭示了机器学习结果中分子的简正振动是前驱体对称性作用于石墨烯量子点量子产率增量的核心物理机制。基于上述原理的指导,该研究首次证明了分子振动的正常模式是前驱体的结构特性作用于 GQDs 荧光量子产率的核心机制。这一石墨烯量子点的光致发光性能在荧光信息防伪加密中具有应用前景。研究工作得到中国科学院青年创新促进会、上海市科学技术委员会以及集成电路材料全国重点实验室开放课题等的支持。
  • 实验室建设与管理 | 新购大型科研仪器查重评议相关机制研究
    新购大型科研仪器查重评议相关机制研究Study on relevant mechanism of duplicate checking review of newly purchase large-scale scientific research instruments作者单位徐振国1,王荣荣2,郭振玺3,江永亨4,韩玉刚5,王晋11. 国家科技基础条件平台中心,北京 1000382. 中国科学院动物研究所,北京 1001013. 北京大学 生命学院,北京 1008714. 清华大学 实验室管理处,北京 1000845. 中国科学院生物物理研究所 蛋白质科学研究平台,北京 100101XU Zhenguo1, WANG Rongrong2, GUO Zhenxi3, JIANG Yongheng4, HAN Yugang5, WANG Jin11. National Science and Technology Infrastructure Center, Beijing 100038, China2. Institute of Zoology, Chinese Academy Sciences, Beijing 100101, China3. School of Life Science, Peking University, Beijing 100871, China4. Office of Laboratory Management, Tsinghua University, Beijing 100084, China5. The Core Facilities of Protein Sciences, Institute of Biophysics, Chinese Academy Sciences, Beijing100101, China作者简介:徐振国(1976—),男,辽宁瓦房店,博士,研究员,主要研究方向为科技资源管理。通信作者:王晋(1982—),男,河北沧州,学士,处长,主要研究方向为科研设施与仪器建设与开放共享。以下为本文目录结构摘 要查重评议是促进大型科研仪器开放共享、布局优化,减少重复购置、提高财政资金使用效率的有效方法。该文从建立数据库、确立查重评议方法、形成评议流程、跟踪分析结果等方面详细阐释查重评议体系的建设要点,并进一步分析体系中仪器命名规范性、基础数据完整性、预警机制、饱满工作机时等4个核心要素的作用,最后从具体操作层面和制度机制层面提出改进措施建议。Abstract: Duplicate checking review is an effective means to promoting opening and sharing, optimizing the layout and reducing the repeated purchase of large-scale scientific research instruments, as well as improving the effective use of financial funds. In this paper, the key points of the construction of the duplicate checking review system are explained in detail from setting up a database, defining methods, developing the review process, and tracking analysis results. The four core elements of this system, including instrument nomenclature, data integrity, early warning mechanism and service time, are further analyzed in details. Finally, suggestions for improvement are put forward from the specific operation level and institutional mechanism level.关键词:大型科研仪器;查重评议;开放共享;政策建议Key words: largescale scientific research instruments duplicate checking review opening and sharing policy suggestion正文近年来,由于国家财政经费投入的持续增加,我国高校和科研院所科研仪器规模快速增长。根据国家科技基础条件资源调查数据显示,截至2020年底,我国高校和科研院所大型科研仪器总量超过12万台(套),总原值超过1800亿元。最近10年间,我国大型科研仪器数量与原值年均增长率均超过20%。在大型科研仪器持续增长且保有量大的背景下,也产生了仪器利用率和开放共享水平不高、部分大型科研仪器重复建设和闲置的现象,出现了仪器的布局不尽合理、配置分散封闭的情况,以及进口仪器的市场占比高、国产仪器的份额占比低的情况。针对我国仪器开放共享中存在的相关问题,很多学者进行了深入研究与思考,如文献[1—2]研究了高校大型科研仪器开放共享机制和新思路,文献[3—5]分析了科研院所等仪器开放共享机制模式;文献[6]通过分析国内外大型科研仪器共享现状提出了改进对策建议。同时很多学者也十分关注国产仪器的发展,通过分析国产仪器的现状,提出相关建议解决“卡脖子”问题[7-9]。基于大型科研仪器利用与开放共享中存在的问题,需要对其购置和布局进行调控,开展大型科研仪器查重评议是解决上述问题的重要手段之一。新购大型科研仪器查重评议是指负责审核批复仪器设备购置事项预算的部门或单位在预算批复前,对新购大型科研仪器的学科相关性、必要性、合理性等进行评议,以此作为预算核定和批复的主要依据,避免科研仪器重复购置,提高财政资金使用效率。2004年,财政部、科技部、教育部和中科院联合发布了《中央级新购大型科学仪器设备联合评议工作管理办法》,建立了200万元以上大型科研仪器设备购置的联合评议制度。2014年,国务院印发的《关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》(国发〔2014〕70号,以下简称“70号文”),提出了“对于拟新建设施和新购置仪器应强化查重评议工作”的要求。2017年,科技部、发展改革委、财政部印发《国家重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享管理办法》,提出“有关部门要结合考核结果和仪器设备资产存量情况,对拟新建设施和新购置仪器开展查重评议工作,避免资源重复建设”。2018年,国务院《关于全面加强基础科学研究的若干意见》第二十条提出“强化新购大型科研仪器查重评议,建立健全科研设施与仪器开放共享管理机制和后补助机制”。2019年,为规范中央级新购大型科研仪器设备查重评议工作,财政部和科技部联合发布了《中央级新购大型科研仪器设备查重评议管理办法》(以下简称《办法》),进一步明确了查重评议的要求和相关标准。为落实《办法》的相关要求,规范新购大型科研仪器设备查重评议的工作方法和流程,2019年国家科技基础条件平台中心(以下简称“平台中心”)研究制定了《新购大型科研仪器设备查重评议工作规则(试行)》,有效指导了查重评议工作的开展。2021年新修订的《中华人民共和国科学技术进步法》第九十四条规定“统筹购置大型科学仪器、设备,并开展对以财政性资金为主购置的大型科学仪器、设备的联合评议工作”。根据上述的相关文件和政策,相关学者对大型科研仪器联合评议工作进行了深入分析研究,如文献[10]针对长三角地区大型科研仪器联合评议情况,提出该区域联合评议存在的问题及解决措施;文献[11]阐述了江苏省大型科研仪器联合评议成效和意义;文献[12]指出查重评议是一项非常复杂的工作,将会随着社会和技术的发展而不断变化,需要通过结构分析方法和层次分析法将评价指标进行分级。还有学者对查重评议的作用、内在机制提出了独到的见解,提出加强或改进查重评议工作的对策和意见[13-15]。自2009年开始,平台中心受财政部、中科院等部门的委托,利用国家科技基础条件资源调查结果形成的全国大型科研仪器数据库,对财政资金申请购置的大型科研仪器进行查重评议。目前查重评议的范围为中央级科学事业单位改善科研条件专项、国家重点实验室建设、国家重点研发计划、中央引导地方科技发展专项中新购大型科研仪器以及中科院相关资金渠道新购大型科研仪器。经过十几年的探索,平台中心逐步建立了查重评议工作体系,为财政部、中科院等部门统筹仪器购置建设经费提供了有效的支撑。1 实施查重评议的意义1.1 优化大型科研仪器布局大型科研仪器查重评议既可以盘活仪器存量,促进大型科研仪器利用效率和共享率最大化,又可以调控增量,对于科学研究必须配置的大型科研仪器加以支持。对于利用率不高,非必须的大型科研仪器暂缓购置,使增量资源配置在能发挥最大效益的科研单位,从而优化大型科研仪器的布局。1.2 促进仪器资源高效利用和开放共享查重评议可以从建设源头上防止仪器设备重复购置,促进存量资源高效利用,解决大型科研仪器建设和管理中存在的条块分割、自我封闭、使用效率低下、开放共享率低等问题。据统计,通过实施大型科研仪器查重评议制度,以及建立大型科研仪器开放共享评价考核机制,中央级单位大型科研仪器的年平均有效工作机时从2014年的500 h提高到2020年的近1300 h,平均对外开放共享服务机时从2014年的不足50 h增加到2020年的200 h。1.3 提高科技经费使用效率查重评议是减少仪器资源和财政资金浪费,提高科技经费使用效率的制度性举措,可以更加合理地使用有限的购置资金,同时降低政府投资的成本和风险,提高科技资源产出效率。平台中心实施查重评议以来,共建议核减仪器数量超过1万台(套),建议核减经费达百亿元级别。2 大型科研仪器查重评议体系建设查重评议是一项政策性、长期性、综合性、系统性、复杂性、实践性、科学性的工作,涉及的范围广、数据量大、人员广、部门多、单位广。通过深入研究分析查重评议所需要素,平台中心构建了包括信息化管理系统、数据库、评议标准和方法、标准化工作流程的完整查重评议体系,保证该项工作的顺利、高效实施。2.1 建立查重评议所需数据库数据库包括全国大型科研仪器数据库、分领域专家库、查重评议历史记录数据库、通用仪器市场价格库等各类数据库,依托重大科研基础设施与大型科研仪器国家网络管理平台(以下简称“国家网络管理平台”)开发了查重评议信息化系统,支撑查重评议工作全程通过信息系统完成,保证查重评议工作流程精细、高效。2.2 确立查重评议方法和标准标准主要包括仪器与申购单位相关学科发展是否相符,申购仪器设备功能、技术指标是否具有先进性,申购单位现有同类仪器存量、使用情况和应用领域能否满足当前需要,所在地区或全国其他单位同类仪器是否能够通过开放共享解决需求,仪器运行保障条件及实验技术支撑队伍是否完备,购置预算和开放共享方案是否合理等方面,既有定量标准,也有定性判断,保证评议标准严谨规范。2.3 形成标准化评议流程查重评议实行闭环管理,经过原始数据获取、数据形式审查、数据导入、数据分配、专家遴选、评议不同项比对、专家合议、初评结果反馈、申购单位申诉、专家复评、终审结果确定、提交查重评议报告等流程步骤,最终完成该次任务,最后提交相关委托查重评议的部门或单位,保证评议结果客观、公正、科学、合理。2.4 对查重结果跟踪分析将查重评议结果纳入国家网络管理平台大型科研仪器数据库,实时跟踪建议购置仪器是否完成购置,以及是否按时纳入国家网络管理平台开放共享,定期对查重评议数据进行整理分析,研究对比各类科研仪器设备购置需求以及实际购置情况,对科研仪器的发展态势进行预判。3 大型科研仪器查重评议核心要素为了保证大型科研仪器设备查重评议结果科学、客观、准确,需要对相关的购置评议核心要素进行分析,包括大型科研仪器名称的规范性、大型科研仪器查重评议基础数据库的完整性、开展新购大型科研仪器购置预警、按仪器类型划分年均饱满工作机时等4个核心要素。3.1 大型科研仪器名称的规范性通过对国家科技基础条件资源调查数据和国家网络管理平台填报的大型科研仪器数据梳理发现,我国大型科研仪器的名称很多都是不规范的,主要原因有以下几方面:一是我们国家没有统一的命名标准;二是管理单位资产信息填报不准确、不完整,如把300 kV场发射冷冻透射电子显微镜简单写为电镜;三是随着查重评议的深入推进,管理单位为了规避查重评议,故意改变仪器的名称。不规范的仪器名称为新购大型科研仪器查重评议带来很大困难,对评议结果产生较大影响。基于此,平台中心开展了大型科研仪器标准化命名的相关研究工作。经调研分析,大型科研仪器命名需要遵循“主要原理、主要配置、服务对象”等关键指标。一是命名与分类结合,命名规则遵循分类标准;二是命名需要符合现有仪器命名和厂商产品命名习惯;三是命名需要参考现在的管理规定中心语(关键词)。根据以上原则,大型科研仪器的命名应采取以下标准规范[16]:统一用仪器原理命名法;仪器名称按照“服务对象—配置功能—主要原理—主语”的顺序描述。对于复杂仪器,配置功能按照样品分析时被分析物经历的次序描述,要求服务对象不超过1个,配置功能一般不超过3个,主要原理不超过2个,主语尽量用计、仪、镜、器、机等明确主体,不用系统等模糊概念。经梳理、分析,标准化命名后,光学显微镜可以用69个、电子显微镜可以用45个、质谱仪可以用65个、X衍射仪可以用57个规范名字表达(表1),有效规范的仪器命名将为科研仪器开放共享评价考核和查重评议等工作提供有效支撑。3.2 查重评议基础数据库的完整性大型科研仪器设备查重评议是以仪器设备名称、规格型号等为主要检索词,通过申购仪器和查重评议基础数据库中的已有仪器设备的功能、技术指标、应用领域、使用效率、开放共享情况等逐一比对判断申购的仪器是否重复。因此,查重基础数据库是查重评议的重要基础保障,平台中心实时对查重评议基础数据库进行更新和分类,目前基础数据库中共有大型科研仪器17余万台(套),保证数据库的完整性,为查重评议结果的科学、客观、准确提高重要支撑作用。3.3 开展新购大型科研仪器购置预警为从源头上控制大型科研仪器设备的重复购置,提高仪器设备的利用率和财政资金的使用效率,根据国家网络管理平台大型科研仪器数据,在综合分析大型科研仪器设备总量、年有效平均工作机时、科研仪器价格、开放共享情况和地方发展差异等多种要素基础上,对全国范围内科研仪器设备数量较多,但利用率较低的大型科研仪器设备进行汇总分析,形成新购大型科研仪器设备预警目录清单,在全国高校和科研院所利用财政资金申请购置单台(套)价格在200万元及以上的大型科研仪器设备查重评议中作为参考。对于出现在预警目录中的科研仪器设备,在查重评议时应从严把关。目前,平台中心开展了透射电子显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜等3类显微镜预警清单的编制(表2),后续还将开展其他分析类仪器预警清单的编制。3.4 划分年均饱满工作机时目前,无论是《中央级新购大型科研仪器设备查重评议管理办法》,还是平台中心制定的《新购大型科研仪器设备查重评议规则(试行)》,都是将1200 h作为年平均饱满工作机时的标准。如果年平均有效工作机时超过1200 h,则认为该仪器的使用效率比较饱满,可以建议购置;如果年平均有效工作机时不足1200 h,且本单位及本地区有类似设备,一般情况下建议通过共享解决,不建议购置。但实际上,按照70号文,仪器共分成14类(除去计算机及其辅助设备),每类仪器的性能、用途和使用特点不尽相同,利用机时也有较大差别,比如电子显微镜类仪器,基本都是24 h运转,年平均有效机时能够达到3000 h,因此1200 h的年平均有效机时门槛相对就比较低;而特种检测仪器年均有效机时比较低,只有1000 h左右,达不到1200 h的标准。因此,需要对每类仪器划分年平均饱满工作机时,在查重评议中按此标准进行评议,才能使评议更科学、客观、公正、准确。目前,平台中心根据国家科技基础条件调查和领域专家提供的数据信息,初步统计了相应类型仪器的年平均饱满机时(表3),下一步需要进行深入调研和分析,划定科学合理的年均饱满工作机时。参考文献 (References)[1] 李春梅,何洪,程南璞,等. 高校大型仪器设备共享管理模式和运行机制探讨[J]. 西南师范大学学报(自然科学版),2018, 43(2): 83–88.[2] 耿忠兴,李炳昆,任铁强. 高校大型仪器设备管理与开放共享新思路的探究[J]. 实验室科学,2019, 22(2): 183–186.[3] 杨松,李霞章,田轶. 江苏高校和科研院所大型仪器设备开放共享机制研究与探索[J]. 常州工学院学报,2021, 34(6): 92–96.[4] 张璇,于雷. 科研院所大型仪器设备共享机制构建的探讨[J]. 农业科技管理,2022, 41(1): 52–56.[5] 张海峰,李桂宾,梁国丰. 大型仪器设备开放共享管理体系探索与研究[J]. 实验技术与管理,2017, 34(3): 257–259.[6] 肖李鹏,汤光平. 国内外大型科学仪器设备开放共享分析及对策[J]. 实验室研究与探索,2016, 35(4): 275–278.[7] 王兵丽,黄冰晴. 浅谈国产科学仪器的现状及发展[J]. 闽南师范大学学报(自然科学版),2018, 31(2): 117–121.[8] 袁勇,付国春,戴灵豪,等. 加快推进国产科研仪器“进口替代”的思考[J]. 分析测试技术与仪器,2022, 28(1): 62–67.[9] 邱烨,刘凌,李惟庚,等. 国产科学仪器发展现状研究[J]. 分析仪器,2021(3): 185–189.[10] 赵蕊,周斌. 关于大型科研仪器源头控制的探索与研究[J]. 安徽科技. 2019(12): 32–34.[11] 夏婷. 关于江苏新购大型科学仪器设备联合评议的思考与建议[J]. 江苏科技信息,2015(15): 5–7.[12] 张静. 新购大型科学仪器设备联合评议指标体系分析[J]. 现代科学仪器,2013(1): 165–168.[13] 李静. 研究型高校大型仪器共享平台运管问题与对策探究[J]. 浙江化工. 2021, 52(11): 9–13.[14] 刘家龙,杨继进. 大型仪器全面管理策略[J]. 实验室研究与探索,2020, 39(5): 273–279.[15] 张丽娜,王晋,吴爱华,等. 质谱仪技术进展、自主创新研发和开放共享使用现状[J]. 分析测试与技术,2021, 27(4): 273–277.[16] 王晋,张文娟,江永亨,等. 大型仪器设备名称规范化标准化研究. 实验技术与管理[J]. 2022, 39(2): 1–6.引文格式:徐振国,王荣荣,郭振玺,等. 新购大型科研仪器查重评议相关机制研究[J]. 实验技术与管理,2022, 39(9): 261-265.Cite this article: XU Z G, WANG R R, GUO Z X, et al. Study on relevant mechanism of duplicate checking review of newly purchase largescale scientific research instruments[J]. Experimental Technology and Management, 2022, 39(9): 261-265. (in Chinese)
  • 上科大与西湖大学团队联合在微型基因编辑器开发与机制研究方面取得进展
    在国家自然科学基金项目(批准号:22277078、22077083、22207074)资助下,上海科技大学季泉江教授与西湖大学申怀宗教授团队合作在微型基因编辑器的开发与机制研究方面取得新进展,相关成果以“氧化硫酸杆菌微型Cas12f1核酸酶的分子结构与工程进化(Structure and engineering of miniature Acidibacillussulfuroxidans Cas12f1)”为题,于2023年7月31日在《自然催化》(Nature Catalysis)杂志上发表。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41929-023-00995-4。 该研究通过冷冻电镜技术解析了微型基因编辑系统CRISPR-AsCas12f1的三元复合体的结构,揭示了其精细结构特征与工作机制,并基于结构引导的蛋白质理性设计,系统性提升了它在哺乳动物细胞中的基因编辑活性。CRISPR-Cas基因编辑技术因其简便性和高效性,被广泛应用于生物医药、农业育种、合成生物学等领域。然而,常用的Cas9与Cas12a核酸酶具有较大的分子尺寸(1,000个氨基酸),限制了其在基因治疗等方面的应用。2021年,季泉江团队证明了微型基因编辑器-AsCas12f1(含422个氨基酸,分子尺寸为Cas9的1/3)的编辑活性。本研究中,季泉江与申怀宗团队利用冷冻电镜技术解析了AsCas12f1-sgRNA-dsDNA三元复合体的精细分子结构,阐明了AsCas12f1可以形成不对称同源二聚体结构,进一步结合一分子sgRNA(小向导RNA),从而靶向结合于靶DNA序列上。AsCas12f1独特的分子结构决定了它能够以更小的分子尺寸,发挥与大型核酸酶相似的基因编辑功能,其sgRNA中存在的多茎环同轴RNA螺旋结构,为理解Cas核酸酶演化进程中的“蛋白替代RNA”假说提供了新证据。此外,团队还揭示了AsCas12f1自发形成同源二聚体的分子机制、识别原间隔序列临近基序的关键氨基酸残基位点、以及同源二聚体中各个单体核酸酶分子对sgRNA结合、底物识别与切割的具体功能。基于上述结构生物学信息,团队通过sgRNA截短与核酸酶氨基酸残基替换,得到工程改造后的AsCas12f1-v5.1,其在哺乳动物细胞中的基因编辑活性提升了1.5~13.5倍,同时基因脱靶编辑效率显著低于Cas9和Cas12a。该研究开发的小尺寸基因编辑器AsCas12f1-v5.1可满足病毒递送系统对分子尺寸的严苛要求。上海科技大学季泉江课题组助理研究员吴兆韡博士、博士研究生潘登和西湖大学生命学院刘栋梁博士为共同第一作者。上海科技大学季泉江教授和西湖大学申怀宗教授为共同通讯作者。上海科技大学为第一完成单位。
  • 喜报 | “锂硫电池反应新机制研究”入选2023年度“中国科学十大进展”
    “中国科学十大进展”遴选活动旨在宣传我国重大基础研究科学进展,激励广大科技工作者的科学热情,开展基础研究科学普及,促进公众了解、关心和支持基础研究,在全社会营造浓厚的科学氛围。自2005年启动以来,已成功举办18届。“中国科学十大进展”遴选活动坚持由第三方推荐的原则,并由基础研究领域的高水平专家学者广泛参与投票,确保遴选结果的公正性和代表性。历年入选进展较为全面地记录了我国基础科学研究的重要成果,得到了社会各界广泛关注,已成为盘点我国基础研究领域年度重大科学成果的品牌活动。2023年度第19届“中国科学十大进展”遴选活动由国家自然科学基金委员会主办,国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心(基础研究管理中心)和科学传播与成果转化中心承办,《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》《科学通报》协办,分为推荐、初选、终选、审议4个环节。《中国基础科学》等推荐了2022年12月1日至2023年11月30日期间正式发表的600多项科学研究成果,由近100位相关学科领域专家从中遴选出30项成果,在此基础上邀请了包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的2100多位基础研究领域高水平专家对30项成果进行投票,评选出10项重大科学研究成果,经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议,最终确定了入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。入选名单cted ls发现锂硫电池界面电荷存储聚集反应机制电化学原位透射电子显微镜技术研究锂硫电池界面反应锂硫电池具有极高的能量密度(理论值:2600 Wh kg-1)和较低的成本,然而受限于传统原位表征工具的时空分辨率及锂硫体系的不稳定性和环境敏感性等因素,在原子/纳米尺度上对锂硫电池界面反应的理解尚不深入。厦门大学廖洪钢、孙世刚和北京化工大学陈建峰等开发高时空分辨电化学原位液相透射电镜技术,耦合真实电解液环境和外加电场,实现对锂硫电池界面反应原子尺度动态实时观测和研究。发现电池活性材料表面分子聚集成为分子团进行反应,电荷转移可以首先存储在聚集分子团中,分子团得到电子但不会发生转化,直到获得足够电子后瞬时结晶转化。而没有活性的材料表面遵循经典的单分子反应途径,多硫化锂分子逐步转化为Li2S。模拟计算表明,活性中心与多硫化锂之间的静电作用促进了Li+和多硫分子的聚集,证实分子聚集体中的电荷可以自由转移。近百年来,电化学界面反应通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子途径。该研究揭示了电化学界面反应存在第三种“电荷存储聚集反应”机制,加深了对多硫化物演变及其对电池表界面反应动力学影响的认识,为下一代锂硫电池设计提供指导。以上来源:中国科学院院刊廖洪钢 教授厦门大学科研工作介绍:开发多种原位电镜芯片反应器及系统,将液体、气体引入电子显微镜并与电、热、光、力等外场相结合,实现原子尺度实时成像、价态等动态反应过程信息获取,为化学、材料基础研究及应用提供了一个新的微观视角。实时观察研究了溶液中多种纳米晶的成核生长及形貌演变过程,革新了纳米晶生长规律的认识,被报道为“塑造纳米晶体的未来”,“颠覆了一百多年来对晶体生长规律的认知”。近百年来电化学界面反应通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子途径,电化学反应的原位研究在原子/分子尺度揭示了电极表面分子、离子的聚集形态、电子转移反应过程,发现电化学界面反应存在第三种“电荷存储聚集反应”机制,为下一代电池设计提供指导。
  • 新冠病毒不断进化 安捷伦实时细胞分析技术助力病毒致病机制研究
    p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " span style=" text-indent: 2em " 新型冠状病毒疫情的蔓延已经给国人的生活带来了严重的影响。从已经获得的数据资料来看,这种病毒的传播能力相比SARS更强,危害范围更广。众多仪器厂商自发行动,为抗击疫情献出自己的力量。当前,仪器厂商推出仪器或试剂盒产品大多是关于疑似病例确诊的核酸检测。而新型冠状病毒以及类似病原体的不断升级进化,临床和科研迫切需要先进、全面的技术平台用于病毒致病机制研究、诊断治疗、药物研发和疫苗研制。 /span br/ /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 仪器信息网:针对此次新型冠状病毒(2019-nCoV)感染肺炎疫情,贵单位推出了什么样的检测仪器、试剂和解决方案?有何特点? /span /strong /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " strong 安捷伦 /strong :新型冠状病毒以及类似病原体的不断升级进化,临床和科研迫切需要先进、全面的技术平台用于病毒致病机制研究、诊断治疗、药物研发和疫苗研制。Agilent推出的流式细胞仪和xCELLigence& nbsp RTCA实时监测系统,在保证研究人员安全的同时,不耽误研究进程,从而协助攻关专家,助力病毒研究。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " xCELLigence RTCA 实时细胞分析技术是一种独特的活细胞检测技术,该技术可实现无标记和持续性的跟踪记录病毒感染细胞过程中CPE(细胞病变效应)的进展,为多种病毒学检测提供异常简易的实验流程,包括但不限于:病毒滴度测定、疫苗研发、中和抗体的检测与定量、抗病毒药物的开发等,可实时电子生物传感检测和多达四个独立的活细胞成像参数,包括1个明场和3个荧光通道。 span style=" text-indent: 2em " 该技术可满足研究人员尽可能少地接触病毒,并可以做到无需研究人员值守的进行病毒研究任务。目前该系统已针对此次新型冠状病毒(2019-nCoV)展开各方面研究支持。 /span /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " Agilent多色流式细胞仪,最高可达4激光25色,最高上样速度可达100,000 events/s,具备千余种临床和科研试剂,配套自动多功能数据分析软件NovoExpress,能够同时检测多种免疫细胞的表型、状态和细胞因子以及病毒的生物学特征和病理机制,可检测多种标本如血液、血清、脑脊液、细胞培养液和肺泡灌洗液等,对标本中的细胞类型、细胞器、蛋白质、核酸等成分进行定性定量的检测。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 199px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/21c14eb1-d0c1-4ee6-a760-3ba1237d913c.jpg" title=" Agilent流式细胞仪体积法绝对计数无需绝对计数微球,节省检测成本.png" alt=" Agilent流式细胞仪体积法绝对计数无需绝对计数微球,节省检测成本.png" width=" 600" height=" 199" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-align: center " Agilent流式细胞仪体积法绝对计数无需绝对计数微球,节省检测成本 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 新型冠状病毒肺炎诊疗方案和指南中提到免疫检查和监测对于易感人群的筛查以及隔离观察、新冠肺炎患者病情监测、判断细胞因子和炎症反应的产生,预警预测细胞因子风暴的重要性。流式细胞术在临床上可用于新冠肺炎患者的免疫细胞和免疫状态的评估,为筛查诊断、用药治疗和预后评估提供精确指导。应用Agilent流式细胞仪进行无成本淋巴细胞亚群的绝对计数,辅助临床客观、准确地评估细胞和体液免疫功能和免疫状态。临床医生通过免疫检测结果判断患者是否需要隔离,调整激素药物剂量以防止过量激素造成的免疫损伤和副作用,并动态监测治疗过程中新冠肺炎患者的免疫评估患者的治疗效果和评估预后。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 应用Agilent流式细胞仪配套试剂盒软件对新冠肺炎血清细胞因子进行定量检查,细胞因子风暴是导致新冠肺炎患者死亡的重要原因,动态监测细胞因子对细胞因子风暴的预警预测和及时采取相应药物或生物制剂治疗如细胞因子拮抗剂、激素和免疫抑制剂起指导作用。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " Agilent流式细胞仪检测新冠病毒肺炎患者中性粒细胞CD64感染指数可辅助临床诊断和鉴别诊断患者是否合并细菌感染,中性粒细胞CD64感染指数是诊断细菌感染的一项敏感度高、特异性强的新指标,与细菌感染的严重程度、预后及患者的死亡密切相关,监测CD64感染指数为评估病情、抗菌疗效和预后提供参考。Agilent流式细胞仪配合配套试剂检测新冠肺炎患者的中性粒细胞淋巴细胞亚群、细胞因子和CD64感染指数,可快速、精确、自动地出报告,节省检测成本和时间,为临床监测病情、用药指导、疗效和预后评估提供参考,为脓毒症、细胞因子风暴提供预警预测、免疫治疗指导和个性化治疗方案,同时为研发抗病毒药物和设计疫苗提供理论支持和开发新靶点并为药物和疫苗筛选、药效评估、安全性评估和免疫评价等提供高效、准确、客观、可靠的技术平台。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 266px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/4c6f331b-070b-45a5-aa93-d29c70811635.jpg" title=" Agilent流式细胞仪.png" alt=" Agilent流式细胞仪.png" width=" 500" height=" 266" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-align: center " Agilent流式细胞仪 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器信息网:目前,贵单位开展了哪些具体工作?给疫情防控带来了哪些具体帮助? /strong /span /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " strong 安捷伦 /strong :安捷伦从未停止奋斗在对抗疫情、挽救生命、助力科研第一线的步伐,2020年1月27日,大年初三,安捷伦宣布捐赠价值300万元急需的生物仪器设备到临床和科研一线。1月26日(大年初二),多名安捷伦杭州员工自愿放弃与家人团聚的时间,火速赶到公司完成捐赠货物NovoCyte流式细胞仪和实时无标记细胞分析仪的装箱发货,1月27日(大年初三),安捷伦捐赠价值300万元急需的临床与科研设备已经全部运出,并在第一时间完成仪器安装和调试,满足奋斗一线的医护和科研人员的临床样本检测、病毒学研究和抗病毒药物研究的迫切需求。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 同时,安捷伦有幸向中科院武汉病毒所和中国家疾病预防控制中心病毒所捐赠公司的xCELLigence RTCA系统,协助两家国家重点病毒科研单位用于病毒CPE,抗病毒药物和疫苗的研究,集中力量,快速突破,攻克技术难关,遏制病毒蔓延。xCELLigence RTCA实时监测技术可满足研究人员尽可能少地接触病毒,并可以做到无需研究人员值守的进行病毒研究任务。这在保证研究人员安全的同时,不耽误研究进程,从而协助攻关专家,助力病毒研究。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 值得一提的是,为了支持广大相关用户工作的正常运转,安捷伦工程师已提前到岗,以确保用户在特殊时期的仪器服务需求,最大限度降低用户因延期复工造成的损失。 span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器信息网:针对疫情防控,后续还将有哪些工作计划? /strong /span /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " strong 安捷伦 /strong :冠状病毒及类似病原体的不断出现和变异对全球人类健康安全和经济发展造成了严重威胁,作为生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领导者,通过丰富的产品线,安捷伦有义务也有能力,从多方面为战胜疾病、保障人类健康做出贡献。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 接下来,安捷伦将持续支持病毒一线研究工作,利用领先的细胞技术在病毒致病机制研究、诊断治疗、药物研发和疫苗研制工作方面提供强有力的仪器、试剂和技术支持。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 安捷伦也将为此次疫情提供质量控制方面提供的多方面的解决方案。无论是针对疫苗的开发,抑或是在核酸与细胞层面对致病机理的研究,都离不开对蛋白与核酸样本的质量控制。安捷伦自动化电泳产品线以及UV-Vis光谱产品等可快速对DNA、RNA,蛋白样本进行分析。安捷伦液相和毛细管电泳可用于疫苗的质控分析,进行纯度及杂质检测,针对新冠肺炎的研究针分夺秒,可大大节省获取结果的时间,同时保障结果的准确性与重现性。另外,安捷伦顶空气相色谱法测定一次性医疗器械产品中各化学物质残留量,如医用口罩,中的环氧乙烷和2_氯乙醇的残留量,为一次性医疗器械生产过程的质量控制保驾护航。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 此外,针对疫情期间的环境隐患,污染物应急监测,和固废危废检测及其处理相关排放污染物检测等方面等,安捷伦有相应的丰富检测方案,积极配合相关机构进行高效的监测和分析。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 今后,安捷伦将推出更多的临床检测试剂和科研检测技术,并结合安捷伦的多个平台、仪器、软件和专业技能,为临床检测、科学研究、药物和疫苗开发等提出更优更全面的解决方案。赢取此次战役之后,安捷伦期待更多参与并支持国家的公共卫生能力建设,应对公共安全挑战。 /p
  • 大连化学物理研究所揭示MXenes电子—声子相互作用新机制
    近日,中科院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室、大连光源科学研究室(二十五室)袁开军研究员团队与北京航空航天大学郭洪波教授、李介博副教授等合作,发现了MXenes中电子能量弛豫新通道,揭示了MXenes电子—声子相互作用新机制。该成果对设计等离激元新材料,实现材料高效光电、光热转化等提供了新思路。等离激元是金属表面电子的集体振荡,在金属纳米材料中比较常见。研究电子和声子之间相互作用机制对理解等离激元的能量弛豫至关重要。文献报道了两种典型的电子能量弛豫过程。在贵金属纳米材料中,等离激元弛豫产生非热电子,随后非热电子通过电子—电子散射使电子热化,热化电子通过与声子作用将能量传递到声子,该过程发生在几皮秒(10-12s)时间尺度。在石墨烯材料中,等离激元在几十飞秒时间尺度内直接将能量转移给声子。   本工作中,合作团队采用飞秒瞬态吸收谱捕获了MXene材料等离激元的能量弛豫过程。本研究通过监测电子和声子的动力学弛豫,发现了不同的能量传输通道,即等离激元弛豫产生非热电子,随后非热电子在百飞秒时间尺度直接将能量传递给声子,而不经过电子—电子散射过程。此外,团队还通过实验观测到MXene两种声子振动模式被有效激发,其布居与激发光波长相关。   相关成果以“Simultaneous capturing phonon and electron dynamics in MXenes”为题,于近日发表在《自然—通讯》(Nature Communications)上。该工作的第一作者是大连化学物理研究所博士后张琦。该工作得到国家自然科学基金委、辽宁省兴辽英才计划等项目的资助。
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