哺乳细胞

美国索尔克研究所的科学家在9日出版的《自然通讯》杂志上发表论文称，他们对培养皿中的人类细胞和活小鼠的脑细胞进行基因编辑，向其中添加通道蛋白TRPA1，首次用超声波激活了这些细胞。这种新方法为实现无创性脑深部刺激，开发体外起搏器和胰岛素泵铺平了道路，有望更好地治疗癫痫、心脏病等疾病。　　该研究负责人斯雷坎特查拉萨尼说：“无线通信是未来。我们已经知道超声波可以安全地穿透骨骼、肌肉和其他组织，这使其成为操纵身体内部细胞的终极工具。”　　约十年前，查拉萨尼开创了利用超声波刺激特定遗传标记细胞群的方法，即“声遗传学”。2015年，他的研究团队发现，将TRP-4添加到通常不拥有这种蛋白的秀丽隐杆线虫的神经元内以后，可以通过超声波激活这些细胞。但他们向哺乳动物细胞中添加TRP-4时，却无法获得相同的结果。　　因此，他们开始寻找新的哺乳动物蛋白质，这种蛋白质可使哺乳动物的细胞在7兆赫（被认为是一种最佳且安全的频率）的频率下对超声波高度敏感。在筛选了近300个候选蛋白后，他们终于找到了TRPA1。TRPA1是一种通道蛋白，已知可以让细胞对有毒化合物的存在做出反应，并激活人体内的一系列细胞，包括大脑和心脏细胞。　　为测试超声波能否让TRPA1激活其他类型的细胞，团队将人类TRPA1的基因添加到活小鼠大脑中的一组特定神经元中，当他们对小鼠照射超声波时，只有包含TRPA1基因的神经元被激活。　　临床医生现在使用的脑深部刺激是通过手术在患者大脑中植入电极来激活某些神经元亚群，从而治疗帕金森病和癫痫等疾病。查拉萨尼说，有朝一日，声遗传学可能会取代这种方法。声遗传学或许也可作为一种不需要植入的起搏器来激活心脏细胞。

哺乳动物细胞培养过程哺乳动物细胞在培养过程中会经过组织提取，原代培养，传代培养等过程。传代培养会根据具体情况分为细胞株培养和细胞系培养。如下对各个过程进行简述：原代培养：从动物机体取出组织后切碎，经过各种酶（常用胰蛋白酶），螯合剂（常用EDTA）结合机械方法（吸液管反复吸吹）处理，分散成单细胞，置于合适的培养基中培养，使细胞得以生存、生长和繁殖。一般把从动物有机体内取出细胞开始培养，到繁殖十代以内的细胞培养称为原代细胞培养。经过原代细胞培养，细胞分裂繁殖，培养物逐渐增多长满培养空间，继而相互之间接触，发生接触抑制现象，生长速度逐渐减慢甚至停止。需要重新接种到新的培养瓶内进行传（继）代培养。传（继）代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传（继）代培养。细胞系：初代培养物开始第一次传代培养后的细胞，即称之为细胞系。如果细胞系的生存期有限，则称为有限细胞系。已获得无限繁殖能力，能持续生存的细胞系称为连续细胞系或无限细胞系。细胞株：从一个经过生物学鉴定的细胞系，用单细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细胞增值形成的细胞群，称为细胞株。再由原细胞株进一步分离培养出与原珠形状不同的细胞群，成为亚株。哺乳动物细胞培养条件不同哺乳动物细胞在各个阶段的培养，都需要有基础的培养条件，归纳如下：1、无菌无毒的环境：对培养液和所有培养用具无菌处理；培养液中添加抗生素防止培养过程中污染；定期更换培养液以清除代谢产物，防止对培养细胞造成危害。2、营养：液体合成培养基包含糖、氨基酸、促生长因子、水、无机盐、微量元素等；通常还需加入血浆、血清等天然成分3、适宜的温度和pH：人和哺乳动物细胞最适宜温度大多为36±0.5℃。适宜的酸碱度为pH 7.2-7.4。4、气体环境：气体环境一般为“95% 空气+5% CO2”混合气体。氧气是细胞代谢必须气体，CO2维持培养液pH。德国WIGGENS CO2培养箱，为细胞生长提供最佳环境，为您的细胞培养保驾护航。

对单独的有机个体来说，如果每个细胞都有属于自己的传记信息和所在的位置，那么，研究人员就能从中学到许多关于发育、衰老和疾病的知识。坏消息是，侵入性的细胞评估技术会令追踪组织或有机体发育的家谱仅限于一小群细胞，或者结果扭曲的让人不敢确信。好消息是，一项新技术已经开发出来了，它承诺可以将细胞的详细分子读数（例如转录指纹）与细胞的祖先信息结合起来。这项技术被称为CRISPR列阵修复血统追踪（CRISPR Array Repair Lineage tracing，CARLIN），由波士顿儿童医院干细胞研究项目和Dana Farber癌症研究所/哈佛医学院的科学家开发，可追踪体内每一个细胞，从胚胎期到成年期。有关这项技术的详细信息发表在《Cell》杂志，题目为“An Engineered CRISPR-Cas9 Mouse Line for Simultaneous Readout of Lineage Histories and Gene Expression Profiles in Single Cells”，结合“条形码”和CRISPR基因编辑技术，CARLIN可识别不同的细胞类型，以及每种类型的基因是什么。文章的作者写道：“利用CRISPR技术，在发育期或成年期的任何时候以可诱导的方式生成多达44000个转录条形码，与顺序排列的条形码兼容，并且完全由基因决定。我们利用CARLIN确定了胎儿肝造血干细胞（HSC）克隆的内在活性偏差，并揭示了HSCs在损伤反应中一个以前未被重视的克隆瓶颈。”几十年来，发育生物学家做梦都想创造一种重建每一个细胞谱系的方法，“一个细胞一个细胞地，随着胚胎的发育，或者组织的建立，”Fernando Camargo博士说。他是干细胞研究项目的高级研究员，与哈佛医学院系统生物学助理教授Sahand Hormoz博士是本文的共同通讯作者。“我们可以用这个小鼠模型来跟踪它的整个开发过程。”Camargo、Hormoz和他们各自实验室的共同第一作者Sarah Bowling博士和Duluxan Sritharan使用CARLIN方法创建了一个小鼠模型。该模型可以揭示细胞谱系，即父细胞创建不同类型子细胞的“家族树”，以及随着时间的推移，每个细胞中的哪些基因被打开或被关闭。此前，科学家们只能用染料或荧光标记在小鼠身上追踪一小群细胞。也有使用标记或条形码的方法，但以前的方法需要已知标记以分离不同的细胞类型，或者需要耗时的细胞提取和操作，这可能会影响细胞的特性。CRISPR的出现使研究人员能够在不干扰细胞的情况下对细胞进行条码识别，同时跟踪数千个细胞的血统。使用一种可诱导的CRISPR，研究人员能够在小鼠一生中的任何时间点创建多达44000个不同的识别条码。然后，使用另一种名为单细胞RNA测序的技术读取条形码，从而收集每个条形码细胞中开启的数千个基因的信息。这反过来又提供了有关细胞身份和功能的信息。作为一个测试案例，研究人员利用这个新方法揭示了胚胎发育过程中血液发育的未知细节，并观察了成年小鼠化疗后的血液补充动态。研究人员相信，CARLIN也可以用来了解疾病和衰老期间细胞谱系树的变化。此外，该系统还可用于记录对环境刺激的反应，如病原体暴露和营养素摄入。Camargo说：“绘制哺乳动物组织的单细胞谱系图是一项前所未有的壮举！除了在研究发育生物学方面的许多应用外，我们的模型还将提供有关生物对损伤和疾病作出反应时所受影响的细胞类型和层次结构的重要见解。”

美国BRAIN计划于2017年设立了“大脑细胞普查网络”项目（BICCN），旨在对人类、猴和小鼠大脑中的不同细胞进行识别和分类。目前该项目第一部分已经完成，在分子水平上对哺乳动物初级运动皮层细胞类型进行了全面的定位和图谱绘制。近期，该研究成果在《Nature》期刊上同时发表了16篇文章，并以合集的形式呈现。　　该系列论文介绍了项目方法、工具、研究结果和产生的数据集。该项目绘制了哺乳动物初始运动皮层多层次、多模式的细胞图谱，具体包括：（1）利用转录组、染色质可及性、DNA甲基化图谱等多组学描绘了运动皮层细胞中的分子遗传景观；（2）跨物种分析揭示了从小鼠到狨猴到人的细胞类型的保守性；（3）原位单细胞转录组学揭示了运动皮层空间图谱；（4）交叉模式分析揭示了神经元类型的生理与解剖特性和基因调控基础。该项目构建的大脑皮层初级运动神经元图谱中，涵盖了小鼠、非人灵长类动物以及人类大脑中神经元的分子、功能以及与其物理状态相关的数据，并向公众开放（https://biccn.org）；同时构建了可以直接应用的软件，确保这些数据能够对神经元多样性的性质和起源的研究有帮助。　　该研究形成的数据库对于理解运动神经环路是如何工作的提供了研究数据库和操作平台，同时这些研究成果对于制定特定细胞类型的大脑疾病治疗方案至关重要，最终将有助于临床医疗手段和药物研发，实现个性化医疗。 　　论文链接：　　https://www.nature.com/collections/cicghheddj

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 新华社杭州2月23日电 浙江大学医学院干细胞与再生医学中心郭国骥教授团队研发出低成本、高效率、完全国产化的高通量单细胞测序平台“Microwell-seq”，并在短时间内利用这一平台构建全球首个哺乳动物的细胞图谱。该成果于23日刊登在国际学术期刊《细胞》杂志上。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 细胞是生命最小的独立遗传单位。传统的测序技术“看”的是一组一组、成群的细胞，“读”的是一堆细胞遗传信号的均值，因此单个细胞的特异性表现容易被忽略。郭国骥认为，单细胞组学技术使人类能够从单个细胞的视角，精确解析细胞的分化、再生、衰老以及病变，“这类技术正带来一场细胞检测、分类和鉴定的方法学革命”。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp “我们利用微孔矩阵、分子标记和扩增技术，高通量、高精度地实现单细胞水平分析，解决了传统测序中单个细胞核酸物质少、容易丢失、分析成本高的难题。”郭国骥说。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 研究人员向记者展示了一块边长三厘米的正方形薄片，这是一块有10万个直径30微米“小坑”的琼脂糖微孔板。实验中，科学家用消化酶将一团相对紧实的细胞解离成单个细胞的悬浮液，倾倒在琼脂糖微孔板上，大约有1万个细胞会“一个萝卜一个坑”地落入“坑”。之后，研究人员为& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 每一个被捕获的细胞贴上“编号”——“磁珠索引”，数万个直径为25微米的磁珠倾倒入“坑”中，在封住单个细胞同时标记上DNA索引。第三步则是常规的测序流程，每个细胞的表达谱得到解析。这项技术能够测试单个细胞所有的信使RNA，这是将细胞DNA遗传信息翻译成蛋白质的重要物质。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 借助这一高通量单细胞测序平台，研究人员对小鼠不同生命阶段的近50种器官组织的40余万个细胞进行了系统性的单细胞转录组分析，构建了首个哺乳动物细胞图谱。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 专家认为，小鼠细胞图谱的完成，将对下一步人类细胞图谱的构建带来指导性意义，并惠及细胞生物学、发育生物学、神经生物学、血液学和再生医学等多个领域。 /p

生产生物燃料或生物制药的工业发酵需要常规监测介质条件， 如 pH、溶解气体、碳源（葡萄糖）和氮源（谷氨酰胺）等，从而优化及控制发酵过程。然而除上述因素外，培养基中还包含其他一些重要生物成分如维生素、核酸和其他主要代谢物，如果一起监控，可以得到更多有关生物过程技术的详细信息。为满足全面分析培养基成分的需求，我们优化了分析条件，开发出“细胞培养分析方法包”，该方法包可以监控下面列出的95种化合物的相对丰度。使用这个方法包，我们研究在杂交癌细胞一周期5天内生长过程中培养基成分的丰度变化。 结果表明，主要的碳源和氮源即葡萄糖、谷氨酰胺以及几种氨基酸随着细胞生长信号强度逐渐减弱。因为消耗葡萄糖，所以分泌的代谢物乳酸随着培养时间的延长信号逐渐增强。观察其他几种化合物也表现为类似模式的增强。必需氨基酸和几种维生素的强度并不随着培养时间的延长而发生变化。 了解详情，敬请点击《使用三重四极杆 LC/MS/MS 同时分析哺乳动物的细胞培养上清液》 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

错过了快速筛选哺乳动物细胞株的网络研讨会？下载研讨会录音和课件！ 网络研讨会: 我们很荣幸的宣布，您已经可以下载&ldquo 快速筛选哺乳动物细胞株的最新技术&rdquo 网络研讨会的录音和课件了！ 录音 课件 录音播放器主讲人: Chris Zhang, Ph.D., Research Scientist, Genetix, Molecular Devices. 张骁博士是分子仪器公司R&D部门的研发科学家；张博士在英国谢菲尔德大学攻读的生物化学；并在医学院获得了研究免疫，感染和炎症方面的博士学位。同年在皇家哈勒内姆医院的心血管部门从事研究工作。张博士于2009年加入分子仪器公司。至今，他成功的推动了很多跨平台应用的研发，热衷致力于细胞信号通路的分析和干细胞筛选技术应用的研发。摘要:随着药物供给需求的快速增长，和生物制药企业的快速发展，对快速开发出高效稳定的生产系统的需求已经越来越高。依靠试验员手工操作，在传统细胞株的生产制作工艺上占据了极大的比例。这部分传统工艺需要大量人力做重负冗繁的工作，致使产量低而且很容易受到人为错误的影响。我将在这里为您介绍新的ClonePix系统会充分填补传统工艺上的不足。ClonePix系统是一个将高通量筛选和自动化系统整合为一体，专为生物制药企业设计的，适用于快速开发，筛选，生产大分子细胞株的平台。如果您有任何问题，请联系MD中国：info.china@moldev.com获得更多Molecular Devices的活动和新闻信息，请访问我们的网站：moleculardevices.com

网络研讨会:快速筛选哺乳动物细胞株的最新技术Tuesday, June 26, 20124:00 PM Beijing TimeTuesday, June 26, 2012 | 4 pm Beijing Time 主讲人:Chris Zhang, Ph.D., Research Scientist, Genetix, Molecular Devices. 张骁博士是分子仪器公司R&D部门的研发科学家；张博士在英国谢菲尔德大学攻读的生物化学；并在医学院获得了研究免疫，感染和炎症方面的博士学位。同年在皇家哈勒内姆医院的心血管部门从事研究工作。张博士于2009年加入分子仪器公司。至今，他成功的推动了很多跨平台应用的研发，热衷致力于细胞信号通路的分析和干细胞筛选技术应用的研发。 摘要: 随着药物供给需求的快速增长，和生物制药企业的快速发展，对快速开发出高效稳定的生产系统的需求已经越来越高。依靠试验员手工操作，在传统细胞株的生产制作工艺上占据了极大的比例。这部分传统工艺需要大量人力做重负冗繁的工作，致使产量低而且很容易受到人为错误的影响。我将在这里为您介绍新的ClonePix系统会充分填补传统工艺上的不足。ClonePix系统是一个将高通量筛选和自动化系统整合为一体，专为生物制药企业设计的，适用于快速开发，筛选，生产大分子细胞株的平台。如果您有任何问题，请联系MD中国：info.china@moldev.com详情请联系：美谷分子仪器（上海）有限公司E-mail: Info.china@moldev.com上海：86-21-33721088 北京：86-10-64108669台北：886-2-26567581 香港：852-81252509www.moleculardevices.com.cn | www.moleculardevices.com

p 　　十一月五日，施一公院士课题组在国际权威刊物《Genes & amp Development》发表一项最新研究成果，题为“Atomic structure of the apoptosome: mechanism of cytochrome c- and dATP-mediated activation of Apaf-1”。在这项研究中，研究人员通过单粒子的低温EM分析，在3.8埃的原子级分辨率上，确定了一个完整的哺乳动物凋亡体Apaf-1的三维结构。 /p p 　　程序性细胞死亡(细胞凋亡)，对于多细胞生物发育和组织动态平衡，是必不可少的。细胞凋亡是由引发剂和效应物caspase的连续激活进行的。效应物caspase的主要功能——比如哺乳动物的caspase-3，是通过对维持生命的蛋白造成众多裂口而杀死细胞。另一方面，引发剂caspase的主要作用，是切割从而激活特异性效应物caspase。 /p p 　　在哺乳动物细胞中，引发剂caspase-9负责caspase-3的激活。引发剂caspase的自动催化激活，主要依赖于一个特定的多蛋白复合物。对于caspase-9来说，这个多蛋白复合物被称为凋亡体，包括凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和细胞色素c(CytC)之间的一个异二聚体的七个拷贝。因为caspase-9对于大多数已知形式的内凋亡是必不可少的，因此，阐明其激活机制，一直是程序性细胞死亡机理研究的中心任务。实现这一目标的第一步，是阐明凋亡体装配的机制。 /p p 　　在正常的哺乳动物细胞中，Apaf-1作为一个ADP结合的自动抑制单体而存在。为了响应各种形式的内在细胞死亡刺激，CytC从线粒体释放到细胞质中，在那里CytC结合单体Apaf-1，并为齐聚反应做好准备。ADP通过dATP或ATP的替换，可导致显著的构象变化，从而使Apaf-1形成一个有活性的heptameric凋亡体。只有激活的凋亡体才能够促进caspase-9的自动催化激活。CytC如何与Apaf-1相互作用?这些相互作用如何促进核苷酸交换和Apaf-1的齐聚反应?凋亡体介导的caspase-9激活的机制是什么?尽管经过了严谨的调查研究，但这些问题一直都是神秘的。 /p p 　　已有研究在9.5和21埃范围的分辨率上，阐明了Apaf-1凋亡体的低温电子显微镜(cryo-EM)结构。这些结构允许单个结构域的布局，但不能解释控制凋亡体功能的特异性相互作用。单体的、ADP结合的Apaf-1的X射线结构，为Apaf-1自动抑制的基础，提供了一个原子的视图。总之，这些结构观测提出了一个推测性模型，可描绘凋亡体的组装。但是，这个模型的EM结构分辨率相对较低，缺乏支持性的生化数据。 /p p 　　在这项研究中，研究人员通过单粒子的低温 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" target=" _self" title=" " style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 电子显微镜 /span /a (cryo-EM)，确定了一个完整的哺乳动物凋亡体的原子结构(3.8埃分辨率)。结构分析连同结构引导的生化表征，揭示了细胞色素c如何通过与WD40重复的特异性相互作用，而解除Apaf-1的自动抑制。与自动抑制的Apaf-1的结构对比，揭示了dATP结合如何触发一系列的构象变化，从而导致凋亡体的形成。总而言之，这些研究结果，阐释了细胞色素c和dATP介导的Apaf-1激活的分子机制。 /p p 　　相关论文连接: /p p 　　 a href=" http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115" _src=" http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115" http://genesdev.cshlp.org/content/early/2015/11/05/gad.272278.115 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/0b1a7156-61ec-4b31-832c-225066c2c525.jpg" title=" 图.jpg" / /p

随着生物工程技术的不断发展，细胞培养技术在生物医药领域的应用日益广泛，细胞灌流培养作为一种先进的细胞培养技术，能够有效提高细胞培养的产量和质量。而蠕动泵则是灌流培养工艺中的关键设备之一，其在细胞灌流培养中的应用日益受到关注，本期文章将带大家简单了解蠕动泵在细胞灌流培养工艺中的应用。细胞培养工艺在生物工程领域，动物细胞培养已成为一项至关重要的技术。通过这种工艺，我们能够从细胞中提取并生产出各种生物制品，如疫苗、抗体、细胞因子等。细胞培养工艺因其可控性和高效率，成为了生物医药产业的关键环节，目前常用的哺乳动物细胞培养工艺有：批次培养、补料批次培养和灌流培养，其中灌流培养通过不断移出副产物，同时补充营养物质，因此可提供对细胞稳定且有利的生长环境。与批次培养和补料批次培养相比，灌流培养可以在高细胞密度环境下长时间维持稳定培养环境，同时降低产物在培养基里的停留时间，这有利于提高产品质量。 目前常用哺乳动物细胞培养工艺示意图（图片来源：中国生物工程学报，2020）基于哺乳动物细胞灌流培养技术在产物产量、质量及成本等方面表现出来的显著优势，越来越多获批上市的生物药物使用灌流培养工艺进行生产对灌流培养工艺的开发和优化进而成为当前哺乳动物细胞培养工艺研究的热点。 细胞培养工艺优势相比于为期14天的传统流家培养，反应器灌流培养除了pH、DO、温度、搅拌等控制模块外，还包 含了连续的培养基流入(media)模块、通过细胞截留设备 实现的细胞液收获模块(harvest)，以及控制罐内恒定细胞密度的细胞液流出 (bleeding)模块 。灌流培养通过不断移出副产物，同时补充营养物质，因此可提供对细胞稳定且有利的生长环境。与批次培养和补料批次培养相比，灌流培养可以在高细胞密度环境下长时间维持稳定培养环境，同时降低产物 在培养基里的停留时间，这有利于提高产品质量。研究发现 ，灌流培养可实现培养基组 分中的动态变化对蛋白质糖基化的影响最小，这一研究结果表明灌流培养有利于提高产品质量。细胞灌流培养工艺分析灌流培养中通常采用的膜过滤是基于中空纤维膜的切向流过滤，这种过滤方式的循环料液不停地流过膜柱，液体形成的“冲刷作用”冲洗整个膜表面，降低了膜孔堵塞及膜污染的风险，实现了长时间稳定的膜过滤，满足了灌流工艺中细胞长时间稳定培养的需求。 中空纤维膜开放式的流道结构（图片来源：生物产业技术, 2009）目前，用于灌流培养的细胞截留系统主要有两种，切向流过滤TFF（Tangential Flow Filtration）和交替切向流过滤ATF（Alternating Tangential Flow），对于TFF，细胞液通过蠕动泵作用形成一个连续的环形流动方向，进入纤维膜后，废液会通过膜排出体系之外，细胞会随着环路重新回到培养体系之内。PreFluid蠕动泵在灌流培养中的应用PreFluid蠕动泵以其独特的工作原理和优越的性能，在中空纤维膜柱切向流过滤中展现出了明显的优势： ● 过滤纯化中精确性高：可以精确地控制样品流动的速度和量，从而保证过滤纯化的精确度；此外PreFluid蠕动泵还具有较高的可重复性，不受外界环境的影响，可以更好地保证过滤纯化工作。 ● 具备较高的灵活性和可调性：可以根据实际需求来调整泵头的挤压力度，从而实现不同样品的分离需求。而且，由于PreFluid蠕动泵的工作原理决定了其可以适应多种不同的流体，能够处理不同性质的样品。 ● 具有体积小、结构简单、操作方便的特点：工作人员能够轻松地进行过滤操作，并且不需要经过复杂的操作流程来实现。在细胞灌流培养工艺中，营养物质被不断泵入到生物反应器中，同时，细胞代谢的副产物通过外部截留装置被移除，保证细胞一直处于最佳的生长环境中，从而获得极高的细胞密度。

朱学良/鄢秀敏/李栋联合研究团队利用超分辨成像技术揭示Kinesin-9家族成员Kif6和Kif9在哺乳动物运动纤毛中的不同功能8月19日，国际学术期刊Journal of Cell Biology在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）朱学良、上海交通大学医学院附属新华医院鄢秀敏和中国科学院生物物理研究所李栋等研究组的最新合作研究成果“Distinct Roles of Kif6 and Kif9 in Mammalian Ciliary Trafficking and Motility”，揭示了驱动蛋白（kinesin）Kif6和Kif9在哺乳动物动纤毛（motile cilia）中的功能。 动纤毛和鞭毛（flagella）是进化保守的、突出于细胞表面的毛状细胞器，通常由九组二联体微管和一对中央微管组成。动纤毛多以多纤毛的形式广泛分布于哺乳动物的脑室、气管、输卵管和输精小管中，通过其有规律的协调摆动，驱动脑脊液循环、清洁呼吸道和运输生殖细胞，而鞭毛则驱动精子运动。驱动蛋白是一类重要的分子马达，它们能够在微管上进行纳米级“行走”，参与物质运输、细胞分裂和纤毛发生等多种生物学过程，也驱动负责纤毛/鞭毛内物质运输，即鞭毛内运输（intraflagellar transport, IFT），的列车。Kif6和Kif9是Kinesin-9家族的两个成员，具有较高的同源性（图A）。进化分析发现它们与动纤毛或鞭毛高度相关，但在哺乳动物中的功能尚不明确。该研究团队利用自主搭建的掠入射结构光照明超高分辨率荧光显微镜（GI-SIM）发现Kif6和Kif9在哺乳动物运动纤毛中的定位和行为均不同：Kif6呈点状定位于二联体微管外周并沿这些微管进行长距离的双向运动，其中一些运动与IFT列车共定位，而Kif9定位于纤毛中央器且不进行长距离的运动（图B-C）。体外实验证实Kif6，而非Kif9，具有沿微管的运动性。在小鼠模型中，Kif6的敲除会严重影响脑室纤毛的协调摆动，导致脑脊液流动障碍，并引起严重的脑积水（图D-E），小鼠存活率也大大下降。相比之下，Kif9的敲除并不明显影响脑室纤毛的协调摆动，仅造成轻度脑积水（图D-E），且不影响小鼠寿命。Kif6-/-和Kif9-/-的雄性小鼠均表现为不育，前者精子数量减少且活力差，后者精子前进运动能力受限。这些结果提示Kif6是运动纤毛上参与货物运输的分子马达，可能通过运输信号分子等货物，调控脑室多纤毛摆动方向的一致性，而Kif9则是纤毛中央微管功能的一种调节因子（图F）。该研究为理解纤毛运动的分子调控机制和相关病理机制提供了新的线索。分子细胞卓越中心博士生方楚玉、分子细胞卓越中心与上海科技大学联合培养博士生潘新文和中国科学院生物物理研究所正高级工程师李迪（现为物理研究所特聘研究员）为共同第一作者。分子细胞卓越中心朱学良研究员、上海交通大学医学院附属新华医院鄢秀敏研究员和中国科学院生物物理研究所李栋研究员为该论文的共同通讯作者。清华大学梁鑫副教授和上海交通大学医学院附属新华医院黄旲研究员等研究人员为合作者。该研究获得国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的资助，以及分子细胞卓越中心细胞和分子研究平台和国家蛋白质设施等的技术支持。文章链接：https://rupress.org/jcb/article/223/11/e202312060/276924/Distinct-roles-of-Kif6-and-Kif9-in-mammalian(A)鼠源Kif6和Kif9的示意图；（B）Kif6-GFP能在脑室运动纤毛外周微管上进行长距离的双向运动，有些与Ift27颗粒共运动(Ift27+Kif6+)，有些则单独运动(Kif6+)；（C）Kif9-GFP在中央器上进行短距离的晃动；（D）大脑切片观察脑室扩大情况显示Kif6敲除(Kif6-/-)小鼠出现严重的脑积水，而Kif9敲除(Kif9-/-)小鼠仅表现为轻微的脑积水；（E）与野生型(+/+)和Kif9敲除小鼠不同，Kif6敲除小鼠的脑室管膜上皮运动纤毛摆动方向紊乱；（F）Kif6和Kif9在运动纤毛的功能模式图。

我国首套海洋哺乳动物水下声学实时监测系统在该保护区建设完成验收并在连续3个月运行中初显成效，运行期间共监测到海洋哺乳动物声学片段1066条，并实时传输至保护区智慧化监管指挥中心。2022年11月，合浦儒艮保护区建设4套海洋哺乳动物声学实时监测系统。系统由自然资源部第一海洋研究所主导开发，南京师范大学现场验证。该系统由数字水听器、动物发声智能识别系统、实时传输系统、海洋浮标和声学监测管理平台构成。系统集成了人工智能动物发声识别模型，可以识别中华白海豚、儒艮和印太江豚等珍稀海洋哺乳动物的叫声，可实时监测浮标周边1.4公里左右范围声学信号进行处理和识别，并实时将识别的数据传输至监管平台，保护区管理中心能实时掌握保护区海域内中华白海豚、儒艮和印太江豚的时空变化。保护区通过布设海洋哺乳动物声学实时监测系统，并通过20个航次船只调查比对，形成一套能相互印证、互相补充的整合式生态研究新模式，助力海洋哺乳动物物种保护和野外监测发展。

p 　　2015年9月21日，清华大学生命学院杨茂君教授，高宁研究员和医学院肖百龙研究员研究组合作在《自然》(Nature)杂志上以长文形式在线发表了题为《哺乳动物机械敏感Piezo1离子通道的结构》(Architecture of the Mammalian Mechanosensitive Piezo1 Channel)的研究论文，首次报道了哺乳动物机械力敏感离子通道Piezo蛋白的高分辨率冷冻电镜结构，并以此为基础对Piezo蛋白的作用机理进行了分析。 /p p 　　Piezo蛋白是由美国加州Scripps研究所Ardem Patapoutian教授研究组在 2010年首次鉴定得到的第一个真核生物机械力敏感离子通道。该蛋白与目前已知的所有离子通道蛋白均没有同源性，尤其值得一提的是，该蛋白是目前已知所有膜蛋白中跨膜区最多的蛋白。自从该蛋白被发现以来，在世界范围内掀起了一股Piezo蛋白研究的热潮，多个研究组先后在世界顶级杂志发表多篇研究论文阐述了该蛋白的重要生理功能。与低等生物中只存在一个Piezo蛋白不同，在高等生物中存在两类Piezo蛋白，Piezo1和Piezo2，在人类中二者具有47%的同源性。Piezo2蛋白主要在感觉背根神经节中高表达，近年来的研究表明其主要与生物体感受外界触碰即感觉相关。Piezo1主要在肺、膀胱、红细胞和皮肤细胞中高表达，在红细胞中功能获得性突变可导致干瘪细胞增多症和裂口红细胞症等遗传性疾病。2014年，利兹大学的David Beech教授和加州Scripps研究所Ardem Patapoutian教授研究组分别独立发现Piezo1蛋白可以为血管中的传感器提供指令，能够使身体感受到血液正在流动，进而给出信号指示形成新的血管结构。这一发现奠定了Piezo1蛋白作为靶标在心血管疾病和癌症等重大疾病治疗过程中的重要研究意义。Piezo1结构的解析为深入理解Piezo家族蛋白在这些疾病中的作用以及生物体感知外界信号的分子基础奠定了良好的基础。机械力敏感离子通道蛋白结构研究先驱，美国加州理工学院(Caltech)化学和化工系教授/霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员，美国科学院院士Douglas C. Rees教授在给杨茂君教授的贺信中写到“This is a great accomplishments - congratulations!”。 /p p 　　Piezo1结构不仅完美的解释了以往的细胞、生化研究数据，而且还纠正了以往研究中对Piezo蛋白的错误认识。在以往的研究中Piezo1蛋白被认为可能是以同源四聚体形式发挥离子通道功能，而我们的生化及结构证明，Piezo1蛋白主要是形成类似于螺旋桨一样的同源三聚体(图a)。同时，结构分析表明Piezo1蛋白仅含有16个左右的跨膜区，且形成两两配对的阵列结构(图b)，这一点与以往生物信息学预测的含有30-40个跨膜区不同。Piezo1蛋白的胞外区由两部分组成，其N端形成一个大的螺旋状胞外区分布在三聚体中心的远端，而在三聚体的正中间有一个球状的“帽子”结构。结构分析表明这一“帽子”结构是由三个CED(C末端胞外区结构域)构成的，而CED由该蛋白的最后一个跨膜区(IH)与只有59个氨基酸的CTD(C末端结构域)相连接。CED-IH-CTD形成三聚体，其正中间为离子透过的通道区域。有趣的是倒数第二个跨膜螺旋(OH)形成了一种功能区替换(domain swap)的结构，其由埋在细胞膜内的四个螺旋形成Anchor结构域与最后一个跨膜螺旋连接，以顺时针的方式分别插入到相邻分子的跨膜区，进而稳定了三聚体的形成(图a)。数据分析表明：Piezo1蛋白位于胞外区的N端螺旋状结构域具有非常高的柔性，其可以左右摆动也可以上下平移，推测其与感受来自不同方向的外界剪切力有关。此外该结构域还由一个具有两个大约80埃长度的在细胞膜内紧贴着跨膜区的Coiled-coil结构(Beam)与CTD相连接，该Coiled-coil结构域可能起到将N端胞外区螺旋结构的形变向胞内区CTD区域传导的功能，进而促进离子通道的开放(图c)。 /p p 　　清华大学生命学院博士研究生盖景鹏、李婉秋、赵前程和李宁宁为本文并列第一作者 高宁研究员、肖百龙研究员和杨茂君教授为本文共同通讯作者。此外生命学院博士研究生陈懋斐、李若翀和医学院博士研究生支鹏也参与了部分研究工作。上海同步辐射及清华大学蛋白质研究技术中心(凤凰工程基础设施)为晶体及冷冻电镜数据收集提供了及时有效的支持。本项目受到清华-北大生命联合中心、清华大学自主科研计划、国家自然科学基金委、科技部重大研究计划及中组部青年千人计划的支持。 /p p 　　论文链接： /p p 　　 a href=" http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html" _src=" http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html" http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/09d7cb9c-3894-4cfe-a575-c3672c66e507.jpg" title=" 0924_t.jpg" / /p p br/ /p p 　　图示(a)Piezo1冷冻电镜密度图及三维结构 (b)Piezo1跨膜区骨架形成两两配对的阵列结构 (c)Piezo1感受外界机械力的分子基础模型 /p

棕色和米色脂肪是一类特殊的“产热脂肪”，能够将代谢底物氧化产生的能量转化为热能，是哺乳动物及人类新生儿在寒冷环境下维持体温的重要手段之一，在进化上具有重大意义。近年来，肥胖、糖尿病等代谢性疾病日益流行，能量过剩是此类疾病的共同特征。产热脂肪具有高代谢活性和可诱导性，同时参与维持机体的能量代谢稳态，因而受到人们的关注，产热功能的调节机制和激活信号成为重要的研究课题。糖和脂肪酸是产热脂肪的两大“燃料”，其代谢途径及信号通路已有大量报道。然而，氨基酸是否能作为代谢底物或信号分子调节产热脂肪的功能，目前尚知之甚少。2021年10月27日，复旦大学潘东宁课题组和唐惠儒课题组合作在EMBO Journal上发表了题为 Asparagine reinforces mTORC1 signaling to boost thermogenesis and glycolysis in adipose tissues的研究成果。该研究发现，天冬酰胺通过激活mTORC1信号通路，启动脂肪组织产热和糖酵解，促进白色脂肪米色化，从而提高小鼠对寒冷环境的耐受能力，在肥胖情况下改善胰岛素敏感性、缓解体重增长。天冬酰胺（Asparagine, Asn）属于非必需氨基酸。哺乳动物细胞广泛表达天冬酰胺合成酶（Asparagine synthetase, ASNS），该酶以天冬氨酸为底物，由谷氨酰胺提供氨基，合成天冬酰胺。白血病母细胞（leukemic blasts）缺乏Asns表达，无法合成天冬酰胺，依赖外源摄取。因此，临床上使用天冬酰胺酶（asparaginase, ASNase）作为急性淋巴细胞性白血病的治疗手段，通过清除循环中的天冬酰胺，使白血病细胞由于缺乏天冬酰胺而凋亡。值得注意的是，接受该疗法的患者中，分别有20%和67%出现了高血糖和高血脂。此外，循环中天冬酰胺的水平与代谢综合征、肥胖的发生呈负相关。这些现象引起了本文作者的关注：天冬酰胺是否能影响全身能量代谢？为了探究这一问题，作者改变小鼠循环中天冬酰胺的水平，观察代谢和产热指标的变化。实验发现，在饮水中添加天冬酰胺，提高循环天冬酰胺水平，小鼠在4℃冷暴露时的体温维持能力显著提高，白色脂肪中出现更多米色化细胞；全身耗氧量、产热量均显著增加。另一方面，给予天冬酰胺酶，清除循环中的天冬酰胺，则出现相反的表型。在使用高脂饮食诱导肥胖的同时，给小鼠饮水中添加天冬酰胺，天冬酰胺组肥胖小鼠对β3肾上腺素受体激动剂反应敏感，体重增长减缓，血清胰岛素和血脂水平下降，糖耐量改善。这说明，天冬酰胺确实能促进脂肪组织产热、改善全身能量代谢。天冬酰胺发挥上述作用的机制是什么呢？作者采用代谢组学与同位素标记-靶向代谢流分析手段，发现添加天冬酰胺后，细胞内糖酵解中间产物（果糖-6-磷酸，果糖-1,6-二磷酸）显著增加。与之一致地，糖酵解关键酶（己糖激酶HK2、磷酸果糖激酶PFKL、丙酮酸激酶PKM）蛋白水平显著上调。进一步研究发现，天冬酰胺可激活mTORC1信号通路，上调4E-BP1和S6K的磷酸化水平，从而促进糖酵解关键酶的翻译；天冬酰胺对产热的激活作用，则依赖于mTORC1对Pgc1α的诱导。本研究首次报道了天冬酰胺对脂肪组织产热和糖酵解的激活作用，发现口服补充天冬酰胺能有效改善全身代谢、缓解肥胖进程。这一研究成果完善了我们对氨基酸调节产热脂肪功能的认识，并为利用天冬酰胺作为营养补充来预防和缓解肥胖提供了实验基础。复旦大学基础医学院博士生徐英江和施亭为本文共同第一作者，基础医学院潘东宁研究员和生命科学学院、人类表型组研究院唐惠儒教授为本文共同通讯作者。

把细胞养好的三个关键要素是：良好的细胞来源，正确的实验操作，以及合适的培养体系。其中“合适的培养体系”就是要创造适合细胞生长的环境，给细胞建立一个满意的“家”。细胞培养基本条件：1.合适的细胞培养基合适的细胞培养基是体外细胞生长增殖的重要的条件之一，培养基不仅提供细胞营养和促使细胞生长增殖的基础物质，而且还提供培养细胞生长和繁殖的生存环境。2.优质血清目前，大多数合成培养基都需要添加血清。血清是细胞培养液中重要的成分之一，含有细胞生长所需的多种生长因子及其它营养成分。3.无菌无毒细胞培养环境无菌无毒的操作环境和培养环境是保证细胞在体外培养成功的首要条件。在体外培养的细胞由于缺乏对微生物和有毒物的防御能力，一旦被微生物或有毒物质污染，或者自身代谢物质积累，可导致细胞中毒死亡。因此，在体外培养细胞时，必须保持细胞生存环境无菌无毒，及时清除细胞代谢产物。4.恒定的细胞生长温度维持培养细胞旺盛生长，必须有恒定适宜的温度。5.合适的气体环境气体是哺乳动物细胞培养生存必需条件之一，所需气体主要有氧气和二氧化碳。6.细胞培养温度维持培养细胞旺盛生长，必须有恒定而适宜的温度。不同种类的细胞对培养温度要求也不同。人体细胞培养的标准温度为36.5℃±0.5℃，偏离这一温度范围，细胞的正常代谢会受到影响，甚至死亡。7.合适的气体环境气体是哺乳动物细胞培养生存必需条件之一，所需气体主要有氧气和二氧化碳。氧气参与三羧酸循环，产生供给细胞生长增殖的能量和合成细胞生长所需用的各种成分。

1. ADAM能否用于细胞增殖实验分析？ 答：ADAM细胞活力分析与计数仪的专长在于能够进行精确的细胞计数和活力分析。对于在24孔板中进行的实验，如果计数的次数不是太多，就可以考虑使用ADAM来做；而对于那些需要用96孔板来做通量分析的实验，因为每孔细胞的数量太小，细胞计数法已不再适用，因此，还是建议使用酶标仪来做。 如，2012发表的一篇文章《Ethanol extract of Gleditsia sinensis thorn suppresses angiogenesis in vitro and in vivo》使用ADAM做了皂角刺的乙醇提取物对人脐静脉内皮细胞的增殖影响分析。 再如，2012发表的另一篇文章《Metronomic Ceramide Analogs Inhibit Angiogenesis in Pancreatic Cancer through Up-regulation of Caveolin-1 and Thrombospondin-1 and Down regulation of Cyclin D1》则使用ADAM做了四种不同类型的神经酰胺类似物抗肿瘤药物分别对两个人内皮细胞系和两个胰腺癌细胞系细胞的增殖影响分析。 2．ADAM能否用于其它非哺乳类细胞的计数？ 答：ADAM细胞活力分析与计数仪通常用于哺乳类动物细胞的计数，当然您也可以尝试用在其它非哺乳类细胞上面。 如，2012年发表的一篇文章《Osteoblast and osteoclast behavior in zebrafish cultured scales》则首次报道了使用ADAM计数斑马鱼鱼鳞细胞，为ADAM的应用范围作出了积极的拓展。（斑马鱼鱼鳞细胞的制备：取成年斑马鱼（6月龄）的体侧鱼鳞，用胶原酶消化后，收集鱼鳞细胞。）更多产品信息请浏览：http://www.biomart.cn/infosupply/10050648.htm

亚低温对细胞的影响亚低温对细胞的影响，无论是动物实验研究，还是临床实践，绝大多数研究都表明28℃～35℃的亚低温具有积极的作用。（一般哺乳类与禽类细胞在体外培养的适宜温度是37～38℃）探讨亚低温对缺氧缺糖星形胶质细胞活力的影响方法：原代培养大鼠大脑皮层星形胶质细胞，设亚低温组(34℃)和常温组(37℃)，同时于缺氧缺糖条件下培养，在相应时间点观察细胞形态，并用台盼兰排染法检测细胞存活率，四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法检测细胞活力。结果，亚低温组各项指标均优于常温组(P〈0.01)。结论：亚低温对缺氧/缺糖星形胶质细胞具有保护作用。（参考文献）更有其它研究表示，亚低温可保护脑组织，减轻脑外伤后神经功能障碍，改善预后，已普遍应用于临床；亚低温培养可有效保持肝细胞形态和维持肝细胞功能，有望为临床生物人工肝治疗提供一种较好的肝细胞保存和运输方法；亚低温可以通过抑制细胞凋亡，抑制凋亡相关基因的表达等机制发挥对缺氧缺血性脑损伤的保护作用。如今亚低温的研究和应用已经十分广泛和深入，目前研究得比较多的是在脑复苏和脑损伤、心脏手术方面的应用。这些研究进一步加深了人们对于低温保护作用的理解，并为其在临床上的应用带来新的思路。右图为胰岛细胞培养阶段。胰岛细胞分离制备流程：胰腺切取、器官修剪、胰腺灌注、器官消化、组织收集、组织纯化、胰岛收集、细胞培养、胰岛移植WIGGENS能提供采用帕尔贴制冷套件的全尺寸低温型二氧化碳培养箱，从40L-120L-180L-260L-650-850L多种类型可供选择，温度范围20℃~60℃，为您的神经干细胞、肿瘤细胞等提供均匀稳定的亚低温环境，方便多种细胞培养研究！

2012年3月6日，华粤行仪器有限公司（我司）在上海国家新药筛选中心举行细胞生物学新技术研讨会，展示了日本NEPA 21 新一代全能型高效基因转染系统、丹麦NC-200 细胞计数与活力分析仪、美国Biolog PMM高通量哺乳动物细胞表型芯片分析系统等仪器。 我司产品经理介绍新技术、新产品 会上，我司产品经理向与会专家及老师们介绍了细胞转染及细胞计数等方面的新产品，并与老师们对科研过程中遇到的技术难点进行了深入的交流探讨。之后，向大家演示了NEPA21、NC-200等仪器的操作方法。 产品展示 接下来，美国BIOLOG公司总裁、董事会主席巴里· 波切内尔（Barry R. Bochner）详细介绍了BIOLOG公司的微生物及哺乳动物细胞表型分析芯片技术（PM），并积极交流。 积极交流 本次研讨会和仪器展示得到了上海国家新药筛选中心师生的大力支持和热烈欢迎，我司希望能为科研工作提供更加简便、高效的实验方案。 华粤行细胞生物学新技术研讨会及仪器展示全国巡回正火热进行，诚邀各科研院所业内人士合作交流，共同关注生命科学领域的新发展。

哺乳动物的大脑各不相同，脑细胞数量也有差别：人约有1千亿个脑神经细胞，狗约有5.3亿个，而小鼠约有7千万个… … 那么，单个脑细胞的基因长什么样？它们的形状和功能之间又有何关联？1月22日，一项刊发在《细胞》上的研究带来了超过3000个哺乳动物脑细胞的转录组图集和三维基因组图集。根据这些数据，研究者可为神经发育及相关疾病的诊疗提供帮助。该研究由北京大学生物医学前沿创新中心主任谢晓亮带领团队完成。大脑细胞里关键基因的高清三维结构。左侧为来自父亲的基因，右侧为来自母亲的基因。（图片来源：《细胞》）结构决定功能人类对生命的探索不止不休。1953年，世界首个DNA模型问世，双螺旋结构深入人心。2001年，人类基因组工作草图问世，人类遗传密码的破译程度前所未有。在基因组学成为生物学一大子领域的今天，科学家对“结构决定功能”这句话的理解愈发深刻：不止是基因组序列，DNA分子本身的三维结构对单个细胞的功能也有重要影响。每个细胞的基因组结构都不尽相同。得益于不断更新的技术手段，科学家已经能构建出哺乳动物单细胞基因组的三维结构——这项2018年发表在《科学》上的研究，作者之一正是谢晓亮。该成果的发表得益于一系列技术，其中一项新技术——单细胞染色质构象捕获技术（diploid chromatin conformation capture，Dip-C）起到了关键作用。在当时，谢晓亮团队的博士后成员谭隆志参与了相关技术的开发工作。本次发表在《细胞》上的新成果，就是凭借Dip-C等技术获得的。“过去的技术无法测量单细胞的三维基因组结构，此前也没有哺乳动物大脑产后发育的单细胞数据”，论文第一作者、斯坦福大学生物工程系博士后谭隆志告诉《中国科学报》。大脑皮层单个神经细胞的结构图，分辨率20kb。（图片来源：谢晓亮课题组）不断精进的单细胞测序技术全职加入北大前，谢晓亮曾在美国哈佛大学从事单分子生物研究多年。2012年，谢晓亮课题组推出的单细胞全基因组均匀扩增的新方法—多重退火循环扩增法（MALBAC），大幅提高了单细胞测序的通量和精准度。“MALBAC是一项非常独特、创新的单细胞测序技术”，谭隆志表示，该技术从设计层面入手，注重提升扩增均一性，能够灵敏、准确地测量单细胞中含量极少的DNA和RNA。这之后，该课题组一直致力于开发高精度的单细胞测序方法。2017年，谢晓亮和同组的陈崇毅、邢栋、谭隆志、李恒等人采用RNA而非DNA拷贝来扩增基因组，推出的单细胞基因组线性扩增（linear amplification via transposon insertion，LIANTI）进一步提升测序的均一性和准确性。从生物体角度来看，人类、相当一部分高等动物都是二倍体。但基因组学诞生后的很长一段时间里，单个二倍体细胞的结构测量无法实现。2018年，为了将研究范围从单倍体拓展到二倍体，课题组开发了Dip-C技术。人类的46条染色体平分为2套，套内的23条染色体分别来源于父母，这之中的序列相似度高达99.9%，差异非常细微，但通过Dip-C技术，研究者可以对两套染色体进行区分。“迄今为止，Dip-C仍然是测量单个二倍体细胞高分辨率3D全基因组结构的唯一方法。”谭隆志表示。随着测序技术的不断精进，相关的研究发现也越来越多。比如作为细胞“大脑”的细胞核，其内部的染色质在细胞特异性基因表达中发挥着重要作用——视觉和嗅觉都与高度专门化的功能神经元密切相关，而这些神经元的基因组有着独特的三维结构，很可能决定着相应的功能。本次新发表的研究中，谢晓亮等人用到了MALBAC技术的升级版：MALBAC-DT（数字转录组学）。进一步提高灵敏度和准确度后，课题组首次得到了哺乳动物大脑在产后发育过程中的单细胞转录组图谱，具体数量为3517个。而借助Dip-C方法，他们完成了3646个三维基因组结构图集。根据这些数据，他们又得到不少有趣的发现。向理解脑内神经发育更进一步根据转录组图谱的数据，课题组发现小鼠出生后，大量基因被动态表达，从而形成初生、成年两个基因表达模组。“这说明初生与成年大脑在基因表达上有巨大差异、并可能影响大脑认知功能的形成。”谭隆志表示。而将三维基因组图集和转录组图集结合起来看，谭隆志等人发现小鼠出生后一个月内，其大脑在三维结构和转录组层面都有变动，这意味着大脑的确在分子层面发生了转化。“这一转化恰好发生在大脑开始接收外界感官刺激的时期，即小鼠出生后第一个月。”谭隆志说。那么，这些这些分子层面的变化是由外界感官刺激引起的吗？针对这一问题，课题组从视觉研究入手，将出生的小鼠饲养于黑暗环境中，避免其受到视觉刺激。但他们发现，这些“暗中饲养”的小鼠视觉皮层的三维基因组和转录组转化几乎都不受后天影响，因此答案是否定的。另一个有趣的发现是，先前研究中，谭隆志与谢晓亮等人发现嗅觉细胞的基因组内有独特的内移现象：很多平时处在细胞核表面的基因区域，会在神经细胞分化时大幅移向细胞核内部。而这种现象对嗅觉受体调控有重要作用。而在本次发表的研究中，课题组发现这种内移现象同样存在于大脑的各种神经细胞中，大约发生在小鼠出生后的一个月内。“这一发现表明，中枢与周围神经细胞系在三维基因组结构方面可能共享某些特殊通路，未来可以深入研究。”谭隆志说。接下来，课题组还会拓展现有技术的应用范围，并继续开发测序新方法。谭隆志表示，他们将进一步测量单个细胞的三维基因组结构、转录组或其他组，“生物方面，我们将测量更多器官、更多年龄的更多细胞，更全面地解释哺乳动物发育的分子原理。”单个海马体神经细胞结构图，分辨率20kb。（图片来源：谢晓亮课题组）相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.032

细胞培养在科研界的地位举足轻重，很多成果可谓是成也细胞培养，败也细胞培养。影响细胞培养的因素有很多。其中很重要的一步就是为细胞选择适合的生长环境，为其选择成分适合又营养丰富的细胞培养基。以下介绍两款常用的细胞培养基，可满足多种细胞贴壁及悬浮培养需求，超强品质，久经考验，值得信赖！好物助研/推荐两款常用培养基DMEM（高糖）培养基DMEM是由Dulbecco改良的Eagle培养基，由MEM培养基改良而来，起初是为小鼠成纤维biocomma® DMEM培养基是MEM培养基的改良版，包含高糖型和低糖型2种。DMEM高糖培养基可促进细胞贴壁，适用于生长快、高密度、粘附性低的细胞，如原代成纤维细胞、神经元、胶质细胞、平滑肌细胞、HUVEC，以及 HeLa、293、Cos-7 和 PC-12 等细胞系，是细胞培养中常用的培养基。RPMI 1640培养基biocomma® RPMI 1640培养基是McCoy's 5A培养基的改良版，最初是为淋巴细胞培养专门设计的。现已广泛应用于各种哺乳动物细胞尤其是悬浮细胞的培养，如 HeLa 细胞、Jurkat 细胞、 MCF-7 细胞、PC12 细胞、PBMC 细胞、星形胶质细胞和肿瘤细胞等，是细胞培养中使用非常广泛的培养基。产品特点方便即用型，经过滤除菌，高效便捷专业专业生产工艺，ISO9001认证，GMP 标准，全程可溯源化优质出色的培养效果，质量有保证稳定优选的原材料，保证批间一致性为何选择biocomma® /全产业链生产能力原材料筛选通过LC/MS、GC/MS做严格原料筛选，确保产品间批次间的稳定性与一致性。无菌生物工艺包材瓶子为无菌/无酶/无热原医药包材，由ASB和青木固一步法加工而成，无二次污染。四种无菌工艺采用环氧乙烷+湿热+超滤+辐照4道无菌工艺。自动化无菌灌装注射级用水，全程自动化无菌灌装。选择高品质的培养基，对于细胞培养而言，不仅可以确保您实验数据的稳定性和可重复性，更能节约宝贵的实验时间和精力。逗点生物biocomma® 细胞培养基，GMP标准生产车间，搭配超强的全产业链生产能力，完美把控出品，可为客户提供各类细胞培养的定制化产品及品牌一体化服务！如感兴趣，可通过400-860-5168转3309官方客服热线联系我们！

6月2日，《自然-实验手册》（Nature Protocols）在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌研究组与西湖大学何灵娟研究组合作完成的研究成果（Genetic recording of in vivo cell proliferation by ProTracer）。该研究阐释了细胞增殖示踪技术——ProTracer的构建及应用，并以肝细胞增殖的示踪为例，论述了如何利用ProTracer技术示踪成体哺乳动物在器官稳态与修复再生过程中的细胞增殖。细胞增殖是多种组织器官发育、稳态维持及修复再生过程中细胞来源的基础。体内细胞增殖由于细胞类型以及所处的时期不同存在较大差异。此前，领域内较为常用的检测细胞增殖的方法主要分为细胞增殖标志物染色、核苷酸类似物掺入及同位素掺入。上述方法对于检测体内细胞增殖均有一定的局限性：细胞增殖标志物染色方法只能检测某个瞬间的细胞增殖状态，核苷酸类似物可以进行长时程的掺入却有一定的细胞毒性，同位素掺入的检测方法比较复杂且不便捷。此外，上述检测方法均无法做到细胞类型特异性的细胞增殖检测。当目的细胞的增殖速率较为缓慢时，利用上述检测方法易出现目的细胞的增殖信号被其他增殖速率较快的细胞增殖信号干扰或淹没的问题。为了解决上述问题，周斌研究组最近建立了能够示踪体内细胞增殖的遗传示踪技术——Proliferation Tracer（ProTracer）。该技术实现了在体内长时间不间断地示踪细胞增殖、细胞类型特异性的细胞增殖检测以及活体检测细胞增殖等多方面的突破。该工作剖析了使用ProTracer技术进行细胞增殖示踪的技术细节，包括小鼠品系的构建、鉴定、交配策略以及细胞增殖示踪的最终检测方法。为了实现体内无缝隙捕捉细胞增殖，研究构建了一个可被诱导变成Cre的CreER小鼠品系——Ki67-Cre-rox-ER-rox（Ki67-CrexER），其中rox是Dre同源重组酶的识别位点。当将Ki67-CrexER小鼠与特定的DreER小鼠结合后，DreER能够在Tamoxifen诱导后入核并识别Ki67-CrexER中的rox位点，同时发生Dre-rox同源重组反应将位于两个rox位点之间的ER序列切割掉，从而在DreER表达的细胞中将诱导性表达的Ki67-CrexER转变为持续性表达的Ki67-Cre，实现时空可控以及细胞特异性的细胞增殖的不间断捕捉。此外，结合荧光素酶报告基因，ProTracer技术也可以实现终身无创检测活体动物内特定细胞类型的增殖，无需处死动物。该工作以成体小鼠肝脏作为示例，探究了对成年小鼠组织中细胞增殖的示踪，包括小鼠交配策略、tamoxifen诱导策略、小鼠损伤模型与组织样本分析等。科研人员利用ProTracer技术探讨了肝脏在成体组织稳态及损伤再生中的肝细胞增殖，并量化了肝脏稳态以及损伤状态下的新生肝细胞数量，发现了肝细胞增殖的区域性富集现象，揭示了成体肝脏中新生肝细胞的主要来源。该工作的发表为领域内使用ProTracer技术研究特定细胞类型的体内增殖示踪提供了便利。研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金、科学技术部、上海市科学技术委员会，以及分子细胞卓越中心动物平台和细胞平台等的支持。红色：GS+肝细胞；紫色：E-Cad+肝细胞；绿色：GFP+肝细胞

细胞是生命活动的基本单位，然而，当前研究始终难以在哺乳动物的活体环境器官尺度下同时观测大量细胞在不同生理与病理状态下的交互行为，这极大限制了脑科学、免疫学、肿瘤学、药学等学科发展。 RUSH3D完整捕捉整个小鼠皮层范围下的单细胞水平免疫反应。（课题组供图）9月13日，《细胞》杂志刊发清华大学戴琼海、郭增才、吴嘉敏等人最新研究成果，宣布了新一代介观活体显微仪器RUSH3D系统的问世。在兼具厘米级三维视场与亚细胞分辨率的同时，能够以20赫兹的高速三维成像速度实现长达数十小时的连续低光毒性观测，首次全景式地记录了器官尺度下大规模细胞间的交互行为。“相比于目前市场上最先进的荧光显微镜，其在同样分辨率下的成像视场面积提升了近百倍，三维成像速度提升了数十倍，有效观测时长提升百倍。”论文通讯作者、清华大学信息学院院长戴琼海院士告诉《中国科学报》。瞄准活体介观显微成像国际前沿难题，戴琼海团队早在2013年就在国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目的支持下，在国际上率先开展了介观活体显微成像领域研究，并于2018年成功研制了国际首台亿像素介观荧光显微仪器RUSH，能够同时兼具厘米级视场与亚细胞分辨率。尽管这一系统被国际同行誉为介观显微成像领域的先驱，但是由于仪器复杂昂贵，在当时仅能被少数科学家使用。与此同时，RUSH系统仍然面临一系列瓶颈，包括：如何利用二维传感器实现高速三维成像；如何提升弱光条件下的成像信噪比；如何高效处理大规模介观数据等。每一项技术瓶颈本身都是生物医学成像领域的国际难题，而如何在同一系统上同时解决，则变得更为挑战。此后6年间，戴琼海带领成像与智能技术实验室，瞄准活体介观显微成像高峰，持续攻关这些国际前沿难题，先后提出扫描光场成像原理、数字自适应光学架构、虚拟扫描算法、共聚焦扫描光场架构、自监督去噪算法等关键理论与技术，逐一解决了介观活体显微成像中一系列壁垒，为RUSH3D的问世奠定了基础。在脑科学研究中，交叉研究团队利用RUSH3D首次实现了覆盖整个小鼠大脑背侧皮层十万量级神经元的高速三维长时程观测，捕捉了动物接受多种感觉刺激时皮层神经元网络的响应模式，并实现了连续多天对全皮层尺度下同一群神经元的持续追踪。在免疫学研究中，团队首次在小鼠免疫反应过程中同时观测到了淋巴结内多个生发中心的形成过程，以及T细胞在不同生发中心之间的迁移现象；捕捉到了急性脑损伤后多脑区的免疫反应，发现大量中性粒细胞从非血管区域往脑内的迁移，以及少数中心粒细胞会从脑实质中回流到血管中的罕见现象。戴琼海指出，该仪器的研制与产业化填补了哺乳动物介观尺度活体观测的空白，能够大范围长时间地完整记录下大量细胞间的组织与交互行为，进而有望在单细胞精度下定量地描述不同器官的组织与功能规律，为人类探索生命奥秘打开了新的维度，使得我国生命科学家、医学家能够率先使用我国自主高端仪器设备来解决重大基础研究问题。相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.08.026

Gasdermin蛋白是人类细胞中在细胞膜上打孔，释放免疫因子并诱导细胞死亡的关键因子。Gasdermin打孔的机制是由caspase介导的，在炎性小体信号传导过程中触发，对防御病原体和癌症至关重要【1】。人类中Gasdermins家族由六个成员组成，GSDMA–GSDME以及pejvakin。但是各种各样的Gasdermin蛋白在进化上的起源以及生物学作用仍然不甚清楚。为此，美国哈佛大学医学院Philip J. Kranzusch研究组与以色列魏茨曼研究所Rotem Sorek研究组合作在Science发文题为Bacterial gasdermins reveal an ancient mechanism of cell death，揭开了细胞焦亡作为细菌以及动物中共有的一种古老的、调节细胞程序性死亡的方式。通过序列分析，作者们发现与哺乳动物Gasdermin蛋白相似不同50个细菌来源的蛋白，其中作者们测定了来自慢生根瘤菌嗜热菌（Bradyrhizobium tropiciagri）和Vitiosangium sp的bGSDMs的晶体结构，结果显示bGSDMs的总体结构都是共享的，与哺乳动物Gasdermin N末端结构具有显著的同源性（图1）。晶体结构分析同时也显示在哺乳动物Gasdermin蛋白中C末端结构，会维持该蛋白处于一种自我抑制的状态；虽然bGSDMs中没有与哺乳动物中Gasdermin蛋白C末端结构相似结构，但是仍然具有自我抑制结构特征（图1）。图1 对细菌来源的Gasdermin蛋白进化保守型以及结构分析随后，作者们想知道bGSDMs在细菌系统中是否有抗噬菌体的功能，作者们发现bGSDMs对大肠杆菌噬菌体具有显著的抵抗性。因此，bGSDMs是细菌“防御工事”中的关键组分。另外，作者们发现bGSDM的激活会诱导细菌细胞膜的破坏，而且在其激活过程中需要蛋白酶的参与，因为引入蛋白酶靶向位点的突变会废除bGSDM的细胞毒性（图2）。图2 蛋白酶参与bGSDM的激活进一步的，作者们对bGSDM的切割过程进行探究。作者们发现bGSDM的切割需要蛋白酶的催化，但是并不需要棕榈酰化修饰。另外，通过质谱分析作者们鉴定到了古字状菌属的Runella中bGSDM的具体切割位点以及处于自我抑制状态的结构生物学基础。通过构建绿色荧光蛋白的融合蛋白，作者们对bGSDM激活的动态过程进行的监测。作者们发现在激活过程中会由弥散分布的形式变成与膜结构存在联系的点状结构，通过透射电镜的检测可以观测到bGSDM切割后会导致细胞膜完整性的破坏，并导致细胞内容物的快速释放。图3 工作模型总的来说，该工作的建立了细菌与哺乳动物中Gasdermin蛋白打孔从而导致的细胞程序性死亡的具体模型（图3），证明了细菌中bGSDM系统可以发挥防御作用，并且该作用依赖于蛋白酶的参与，该工作将有助于深入了解细胞焦亡的具体作用机制以及在进化上的起源。原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj8432

近期，浙江大学化学系方群教授团队在国际权威期刊《Nature Communications》上发表了题为“Pick-up single-cell proteomic analysis for quantifying up to 3000 proteins in a Mammalian cell”的研究成果，创新性地提出了PiSPA（Pick-up Single-cell Proteomic Analysis）技术用于单细胞蛋白组分析。该工作流程利用纳升级微流控液滴操控机器人，可以实现单细胞精准捕获、样本前处理以及自动进样，利用布鲁克tims TOF Pro质谱仪在单个哺乳动物细胞内实现了超过3000种蛋白的定量深度。作者通过此项技术对三种不同的哺乳动物细胞（HeLa、A549和U2OS细胞）进行单细胞蛋白质组学研究，以及研究了HeLa细胞在迁移过程中的细胞异质性，均展现了超高的定量分析深度。PiSPA平台的单细胞捕获过程是基于SODA（Sequential Operation Droplet Array）技术开发的微流控液体处理系统，可在“点取式”操作模式下实现自动化纳升级单细胞分选，并且能够基于细胞的明场形态特征或是标记的荧光信号灵活地选择单细胞，具有很高的捕获成功率和指向性。此外，研究人员将商品化的锥形底部内插管改造成阵列化的纳升级微反应器，兼容后续的液相色谱自动进样，可大大提高整个工作流程的可操作性、可靠性和成功率。PiSPA平台可自动完成单细胞捕获、样品前处理、色谱分离、质谱检测等一系列操作，最大程度降低样品的损失。研究人员利用PiSPA工作流程，对多种哺乳动物单细胞实现了深度覆盖的定量分析。采用优化的胰蛋白酶/蛋白比例和色谱梯度，分别通过DDA和DIA扫描模式对A549、HeLa和U2OS三种细胞进行单细胞蛋白组分析，所有质谱数据均使用布鲁克4D蛋白质组学平台——timsTOF Pro进行采集。布鲁克独特的捕集离子淌度技术（TIMS）带了额外一维离子淌度信息，可大大降低样品分析复杂度，极大提高峰容量和分析物鉴定可靠性，最新一代平行累积连续碎裂技术（PASEF® ）可以实现极高的二级扫描速度和灵敏度，只需要很少量样本就可以达到组学鉴定新深度。在本研究中，timsTOF Pro更是展示了探索单细胞蛋白质组学的能力，在DIA扫描模式下，利用DIA-NN（MBR算法）进行library-free数据检索，可在A549、HeLa和U2OS三种细胞的单细胞样本中，分别平均定量到3008、2926和2259种蛋白质，展现了PiSPA平台在单细胞蛋白组定量分析中的覆盖深度；此外，有2869、2772和1889种蛋白质在至少80%的A549、HeLa和U2OS单细胞样本中被重复定量到，说明了PiSPA平台有很高的重复性和可靠性。为了证明PiSPA平台的实际应用价值，研究人员分析了迁移过程中HeLa单细胞的蛋白质组表达情况。通过细胞划痕实验，选取有明显迁移（n=46）和未发生迁移（n=43）的HeLa单细胞进行定量分析。采用DIA扫描模式，分别平均鉴定到了2544和2893种蛋白质，后续生物信息学分析发现Cdc42、Rac1和RhoA等蛋白在发生迁移的HeLa细胞中发生显著上调，揭示了迁移过程中的焦点粘附和肌动蛋白骨架调节通路发生激活，说明了PiSPA可以作为细胞迁移研究和抗癌药物靶点研究的有效工具。PiSPA工作流程包含了高精度的液体操控、单细胞的精确前处理，结合布鲁克先进的液相色谱-捕集离子淌度谱-四极杆飞行时间质谱仪（LC-TIMS-QTOF MS）进行蛋白质组分析，突破了传统质谱分析在单细胞蛋白组研究领域的技术瓶颈，实现在单个哺乳动物细胞中定量超过3000种蛋白，重新定义了单细胞蛋白质组学分析。这项成果也再次向我们证明了单细胞蛋白质组学在疾病诊断和预防、药物开发、癌症基因组学等精准医学研究中的应用潜力。参考文献：1. Wang Y, Guan ZY, Shi SW, et al. Pick-up single-cell proteomic analysis for quantifying up to 3000 proteins in a Mammaliancell. Nat Commun. 2024 15(1):1279.2. Meier F, Brunner AD, Koch S, et al. Online Parallel Accumulation-Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer. Mol Cell Proteomics. 2018 17(12):2534-2545.3. Meier F, Brunner AD, Frank M, et al. diaPASEF: parallel accumulation-serial fragmentation combined with data-independent acquisition. Nat Methods. 2020 17(12):1229-1236.

Nature上遴选的这七项技术就主要集中生物学和生物医学领域。它们分别是：热稳定疫苗、大脑中的全息图、构建更好的抗体、解决单细胞分化问题的三个技术、让细胞感受到力量、临床质谱分析法、嗅出疾病。研究人员描述了在他们的学科中令人兴奋的工具和技术。未来已来！01 热稳定疫苗成立于2017年的全球防疫创新联盟（CEPI）致力于开发疫苗对抗新兴的传染性疾病。疫苗开发速度、规模和最终能让人使用是非常重要的几个方面。具体来说，还包括证明疫苗安全和有效的速度，以及如何大规模生产疫苗并向弱势群体提供疫苗，以便人人都能获得。包裹在脂类纳米颗粒内的mRNA疫苗，已经从基因序列到临床概念验证，再到中期分析，在创纪录的时间内完成。莫德纳Moderna和辉瑞Pfizer公司，用了不到四个月的时间，就完成了第一阶段的试验。这在一般情况下是需要数年或者是数十年的时间才能完成的。其他创新也正在改善最终让人能用得上。比如运输的问题。有些技术利用糖分子进行有效的冷冻干燥，而不会破坏疫苗的精细结构，使其更易于储存和运输。另一个获取疫苗的途径，是开发便携式RNA打印技术。很少有国家拥有生产高质量疫苗的资本和专业知识，而且是大规模的。但在2019年2月，CEPI向生物制药公司CureVac投资了3400万美元，开发了一个完全可运输的单元，这样使得低资源地区也能够生产自己的mRNA疫苗。这种创新将使疫苗更容易获得，也让我们看到了未来：这意味着更多的国家将为不可避免的下一波疫情做更好的准备。生物制药公司CureVac的RNA打印机可以快速打印出mRNA疫苗的候选品02 大脑中的全息图光遗传学，一种控制特定脑细胞和电路活动的技术，在神经科学领域引起了极大的兴趣。到了2021年，这些工具将产生更大的影响。通过光遗传学，研究人员可以将光线照射到组织中，所有表达这种工具的神经元都会做出反应。然而在现实中，大脑活动更为微妙。神经元只对特定的刺激有反应。时机很重要；顺序也很重要；神经元很少一起放电的。从2005年开始，光遗传学可以让我们操纵特定类型的神经元，但仍然无法重现细胞之间相互交流的语言是什么。为了解决这一缺点，一些神经科学家开发了新的光响应蛋白。与此同时，其他人在光学方面也取得了进展。在过去的几年里，全息和其他光学方法已经成熟到可以被非专业实验室采用。一束激光可能需要10到20毫秒来刺激一个神经元，而全息技术可以让你在不到1毫秒的时间内刺激这个细胞，这比4-5毫秒要快得多，而从一个神经元向另一个神经元传递信号通常需要的4-5毫秒的时间。也可以同时生成多个全息图，或以特定的顺序生成多个全息图。这种类型的实验过去仅限于专门的实验室，需要这些实验室拥有制造定制显微镜的技术。现在，像Bruker和3i这样的显微镜公司，他们已经在双光子成像系统中加入了全息技术。神经科学家可以通过显微镜拍摄照片，标记他们想要激活的神经元，软件生成全息图来匹配这些激活模式。随着光遗传学工具和光学技术的融合发展，我们可以开始探索具有单神经元精度的神经编码。03 构建更好的抗体抗体从20世纪90年代中期就开始被用作治疗手段，当然这主要是指对病毒或肿瘤这些疾病的治疗。然而，直到最近几年，随着科学家们研究出抗体的结构如何影响其功能，我们才真正开始挖掘其潜力。在新冠持续流行中，抗体疗法已呈现出新的紧迫性。大多数抗体疗法只是常规的、未经修饰的抗体，它们与特定的靶点结合——例如，病毒或肿瘤细胞表面的一种蛋白质。然而，这许多抗体在使免疫细胞处理目标物方面是无效的，也就是说，并不是有抗体就一定能抗病毒了。随着分子生物学的进步，我们可以快速修改抗体，使其更好地利用免疫系统来对抗疾病。04 解决单细胞分化问题的三个技术人体中有许多功能各异的细胞。然而它们都来自单个细胞和基因组。从单个细胞如何产生不同的类型呢？三种新的单细胞测序技术可以帮助解决胚胎发育早期阶段的问题。第一个技术Hi-C，使用了一种研究基因组三维结构的方法；另一种技术被称为CUT&Tag，可以追踪基因组上特定的生化“标记”，帮助科学家研究这些化学修饰如何在单个活细胞中开关某个基因，第三个SHARE-seq，它结合了两种测序方法来识别基因组中可被转录激活分子访问的区域。05 让细胞感受到力量细胞除了生长因子和其他分子外，还能感受到物理的某种力量。而这种对力量的感觉可以调节基因的表达、增殖、发育，甚至可能是癌症。力量是很难研究的，当你推动某物体时，会发生变形或运动，只能看到它的效应。但现在，通过使用两种尖端工具来可视化和操纵活细胞中的力量，科学家们可以探索物理力量和细胞功能之间的因果关系。伦敦帝国理工学院开发的GenEPi技术，融合了两种分子，可以在生理相关的条件下研究完整的细胞，不会对生物的生理活动造成影响。第二个工具，是促动器ActuAtor。促动器是从ActA产生的，而ActA是一种来自致病细菌的蛋白质。当细菌感染哺乳动物的宿主细胞时，ActA就劫持宿主的机器，在微生物表面引发肌动蛋白聚合，产生了推动细菌通过细胞质的力量。通过改造ActA，使肌动蛋白在细胞内的特定部位聚合来重新利用这种劫持，比如给予光或化学刺激时。有了促动器，可以在细胞深处施加力量。例如，释放了线粒体表面的促动器，可以使细胞器在几分钟内被切碎。这些受损的线粒体更容易被有丝分裂吞噬而降解，但关键的线粒体功能如ATP合成没有受到影响。以前很难处理这样的过程，因为我们缺乏在活细胞中特异性和非侵入性地使细胞器变形的工具。促动器是最早能够做到这一点的工具之一。06 临床质谱分析法质谱法能快速分析复杂样品中的成百上千个分子，具有很高的灵敏度和化学特异性。生物医学研究用到的这些方法主要用于两个极端。一些科学家正在开发高性能的技术来更深入地探测生物组织。研究人员正在简化质谱分析工具，以便医生可以将其用于临床决策中。该技术是MALDI，一种用于生物组织分析的质谱成像技术。在临床方面，现在创造出了MasSpec笔，这是一种手持式质谱系统，帮助外科医生识别肿瘤组织及其边界。2021年，将继续对正在接受乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌手术或机器人前列腺癌手术的患者使用MasSpec笔进行评估。两个外科医生用一个类似笔的电子设备对一个病人进行组织分析，这支笔用于检测肿瘤组织及其边界。07 嗅出疾病为了检测可能有环境风险或疾病的气体混合物，包括像是否含新冠病毒的疑似物，研究人员想模拟人类的嗅觉，知道我们在闻什么。然而，与视觉、听觉和触觉不同，嗅觉的化学传感器是很复杂的。它们包括检测几百种甚至几千种化学物质的混合物，通常是很微量的。现在正在采取几种方法来开发下一代人工嗅觉系统，还需要让传感器做出更快的反应。人工嗅觉技术可用于医学诊断，例如检测哮喘患者呼吸中较高浓度的一氧化氮。其他应用包括监测空气污染、评估食品质量和基于植物激素信号的智能农业。

细胞培养基是人工模拟细胞在体内生长的营养环境，是提供细胞营养和促进细胞生长增殖的物质基础。培养液或培养基的含义几乎相同，英文都是medium。当它是粉剂时，倾向性地称为培养基，而将粉剂配成液体后，多称为培养液。培养液中常常补加血清、抗生素等成分。培养基主要包括天然细胞培养基、合成细胞培养基和无血清细胞培养基等。细胞培养基的质量标准和检测方法澄清度水是细胞培养基的溶剂。细胞培养基中的营养成分只有完全溶解于水才能被细胞吸收摄取，细胞才能生长增殖，因此细胞培养基是否溶解以及培养液是否透明澄清直接影响培养基使用。该项目是通过对水溶解后的细胞培养基的澄清度检查，判断细胞培养基的澄清度。 按中华人民共和国药典2005年版二部附录Ⅸ B进行。pH 值哺乳类动物细胞生长需要合适的酸碱度，pH过高或者过低都会导致细胞死亡。pH值的测定也可以检查细胞培养基的批间差。清大天一标准规定取规定量供试品，用注射用水（水温20℃-30℃）溶解至1L，加入规定量碳酸氢钠到上述溶液中，用与细胞培养基溶液pH值相近的两点标准缓冲液校准后的酸度计进行测定。按中华人民共和国药典2005年版二部附录Ⅵ H进行；加入规定量的碳酸氢钠到上述溶液中，按中华人民共和国药典2005年版二部附录Ⅵ H进行干燥减量的质量分数细胞培养基具有吸湿性，在空气中放置水分会很快升高，干燥减量的质量分数表示产品中含湿量。细胞培养基是有菌制剂，其丰富的营养成分有利于微生物生长，控制细胞培养基中的水分可以防止微生物的繁殖，保持细胞培养基的养分。按中华人民共和国药典2005 年版二部附录Ⅷ L 干燥失重测定法进行。渗透压溶剂通过半透膜由低浓度向高浓度溶液扩散的现象称为渗透，阻止渗透所需施加的压力，称为渗透压。细胞必须生活在等渗环境中，动物细胞借助K＋、Na＋维持渗透平衡。大多数细胞对渗透压有一定的耐受性。但是培养液渗透压过高容易使细胞脱水wei缩，培养液渗透压过低容易使细胞膨胀破裂，因此要控制培养基的渗透压范围。按中华人民共和国药典2005 年版二部附录Ⅸ G 渗透压摩尔浓度测定法进行。细菌内毒素细菌内毒素是许多病原性细菌所产生的毒素。它的特殊性在于不是细菌或细菌的代谢产物，而是细菌死亡或解体后才释放出来的一种具有生物活性的物质。培养基细菌内毒素过高，对生物制品疫苗（如狂犬、乙肝疫苗）、基因工程药品等注射用的药品都需要检查细菌内毒素。 因此本项目的检验符合生物制品质量控制要求。常规细胞培养基的细菌内毒素标准定为＜10 EU/ml。称取本品规定量（见表4-12）的1/100，加入细菌内毒素检查用水10 mL溶解，吸取该溶液0.1 mL加细菌内毒素检查用水3.9 mL，混匀即得试样。按中华人民共和国药典2005 年版二部附录Ⅺ E 细菌内毒素检查法中的凝胶法进行。微生物限度细胞培养基不是无菌产品，其中的微生物在一定条件下会吸收细胞培养基中的营养物质滋生繁殖，导致细胞培养基变质失效。控制细胞培养基中细菌和霉菌，是延长细胞培养基有效期的方法之一。清大天一在参考《中华人民共和国药典》2005版二部附录第100页的口服给药制剂的微生物限度标准，并严于该标准，规定细胞培养基产品的细菌数每1g不得超过200个，霉菌数每1g不得超过50个。称取样品1 g，加入无菌纯化水10 mL溶解，混匀即得试样。按中华人民共和国药典2005年版二部附录Ⅺ J 微生物限度检查法进行，检查项目为细菌数、霉菌数。检查法采用平皿法。细胞生长试验这是一个性能特性表述的要求。细胞培养基的功能就是培养哺乳类动物细胞，因此经过细胞培养效果的检验是产品质量优劣的直观表述，这也是很多生物制药用户要求的一项指标。目前国内尚无细胞培养和计数的法定方法，可参考《体外培养的原理与技术》中细胞计数fa论述的内容给出。按产品说明书配制培养液进行细胞培养，前四天用含10％小牛血清的培养液培养，观察细胞形态并计数，检查细胞培养基是否有促生长的能力。后三天用不含小牛血清的培养液维持培养，观察细胞形态并计数，检查细胞培养基中是否有不利细胞生长的毒素。本试验用细胞为VERO细胞。细胞培养液的储存，细胞培养液的储存条件一般为2－8℃、密闭、避光保存，但要注意如下几点：1） 过滤后的完全培养液，即添加了血清、谷氨酰胺、抗生素等的培养液要尽快使用，一般在2－3周内使用完。培养液中的L-谷氨酰胺是不稳定的，不同温度L－谷氨酰胺的降解。2） 灭菌后的未加L-谷氨酰胺等添加剂的培养基溶液，一般可在4℃保存6～9个月，也可冷冻保存，用时解冻3） 高压除菌后的培养基应置4℃保存，不能因为其可耐受高温而忽略储存温度。4） 添加某些生长因子、激素等添加物，可能会改变培养液的储存条件，比如温度、时间等方面的要求

在哺乳动物和果蝇中，雌性多细胞雌性生殖细胞包囊（Female germline cyst）中只有一个细胞会成为卵母细胞，但是这颗卵母细胞是如何打破对称性从中脱颖而出的还不得而知。为了揭开这一问题的答案，英国剑桥大学D. St. Johnston研究组与D. Nashchekin（第一作者）合作在Science发文题为Symmetry breaking in the female germline cyst，发现微管负极稳定蛋白Patronin/CAMSAP通过标记果蝇中的卵母细胞，促使生殖细胞打破对称性从而特化形成卵母细胞的具体分子机制。在许多生物中并非所有的雌性生殖细胞都会变成卵母细胞，一部分细胞会变成辅助细胞为卵母细胞提供物料和营养支持【1】。举例来说，小鼠卵巢中一个生殖细胞包囊中包含约30个细胞，其中只有一小部分细胞会变成卵母细胞，大多数的细胞会作为营养细胞（Nurse cells）经历细胞凋亡，将胞质的内容物通过环管（Ring canals）输送卵母细胞（图1）【2, 3】。在果蝇中，生殖细胞包囊形成于生殖腺，包囊具有三个区域。生殖干细胞产生成囊细胞（Cystoblast），成囊细胞在不完全的胞质分裂的情况下分裂四次，产生一个包含16个生殖细胞组成的包囊，这些生殖细胞通过环管相连接（图2）。卵母细胞的选择依赖于非中心体组织中心（noncentrosomal microtubule organizing center，ncMTOC）在未来的卵母细胞中组织一个具有极性微管网络指导动力蛋白（Dynein）依赖的细胞命运决定因子的运输。但是这颗卵母细胞是如何脱颖而出获得命中注定的卵母细胞命运呢？为了揭开这一问题的答案，作者们将目光集中在了Patronin以及其脊椎动物同源蛋白CAMSAPs上。该蛋白是微管负极结合蛋白，是 ncMTOCs非常关键的组分【4，5】。作者们在patronin突变体中检测了卵母细胞标记物的分布，发现突变体中卵母细胞标记物的累积显著地降低。限定表达在区域3中卵母细胞中的联会复合体蛋白C(3)G也在patronin突变体中也显著降低。这些结果说明Patronin对于卵母细胞的决定非常关键。为了对Patronin在生殖腺包囊中的定位进行检测，作者们对内源荧光标记的Patronin-Kate品系进行成像，发现Patronin在2a区域时开始在单独的一个细胞中表达，早于既定卵母细胞标记物的表达，该信号会持续累积在此单个细胞中到区域2b-3，发育到该时期时会在细胞中形成点状信号，最终此细胞发育成为卵母细胞。但是作者们发现patronin的mRNA并不会定位在包囊之中，因此这种不对称的分布依赖于Patronin蛋白而非mRNA的定位或者新蛋白的合成。另外作者们发现动力蛋白在patronin突变体中的定位在推定的卵母细胞中，该结果说明Patronin的缺失会破坏前体卵母细胞中MTOC的形成，从而导致极化的微管网络形成的缺失。通过检测微管正极末端追踪蛋白EB1-GFP对包囊中的MTOC进行可视化观察，作者们发现EB1-GFP信号与Patronin的信号在相同的细胞中共定位。同样，EB1-GFP的不对称定位在patronin突变体的包囊中会消失，此时EB1-GFP的分布模式会相对比较均质。随后，作者们想知道中心体是否对Patronin MTOC的形成是否有一定的贡献，为此对中心体蛋白Asterless与Patronin的共定位进行了探究。作者们发现Patronin与Asterless只有小部分共定位，大部分的Patronin信号都在中心体聚集体的之外，该结果说明Patronin形成的MTOCs是非中心体依赖的。目前，Patronin成为了未来卵母细胞最早的标记物。那么提出了一个新的问题即Patronin是如何富集在卵母细胞中从而打破包囊中细胞的对称性的。其中一个可能的机制是对称性打破依赖于融合体（Fusome）的不对称继承【6】。融合体在区域1的有丝分裂过程中就出现了不对称分布，因此母细胞会比子代细胞继承更多的组分，四环管时期两个细胞中的一个会具有比其他细胞更多融合体。为了验证这一想法，作者们使用融合体标记物Hts检测该观点。Patronin与融合体共定位于早期2a区域，但在包囊向区域3发展时信号会集中在一个细胞之中。因此，该结果说明Patronin的最初定位由融合体决定于早期2a区域，随后被某些机制进一步将此不对称性进行扩大。进一步地，作者们想要探究其中可能的扩大机制。Spectraplakin蛋白Shot引起了作者们的注意，因为该蛋白定位融合体上并且与卵母细胞的特化相关【7】。作者们发现在shot突变体中，Patronin不能在一个细胞中累积并且也不能形成点状信号，而且也不能与融合体相互作用。因此，Shot对于招募Patronin到融合体上是非常关键的，从而能够将融合体不对称信号带给Patronin从而交给细胞命运决定过程进行解码。由此，作者们得到了一个卵母细胞命运决定的工作模型，该模型被称为“四步走”模型（图3），第一步，在包囊形成过程中融合体的不对称性促使一个细胞中继承更多的融合体内容物；第二步，在区域2a，Patronin通过Shot蛋白被招募到融合体上，形成一个微微极化的微管网络结构；第三步，包囊中其他细胞通过动力蛋白将Patronin蛋白结合的微管蛋白运输到预卵母细胞之中；第四步，形成一个正反馈循环通路，动力蛋白运输更多的Patronin以及微管蛋白到卵母细胞中，进一步扩大微管的极性，从而促进动力蛋白运输更多的卵母细胞命运决定因子进入该细胞之中。通过该不对称性建立并逐渐扩展的方式，卵母细胞从包囊中“脱颖而出”。Patronin是CAMSAP家族中保守的成员，这说明该机制可能具有一定的保守性，虽然在哺乳动物中未发现融合体的存在，但是微管依赖的细胞器通过细胞环管运输已被证明在小鼠卵母细胞分化中发挥重要作用。这一发现对于卵母细胞命运建立提供了新的思考。原文链接：http://doi.org/10.1126/science.abj3125

“我毕生的目标便是将这种干细胞技术带到病床边，带到病患前，带到诊所中……”50岁的日本科学家山中伸弥得知自己获得2012年度诺贝尔生理学或医学奖后，在电话里向采访他的记者这样说道。 　　因为“发现成熟细胞能够通过再编程而具有多能性”，山中伸弥与79岁的英国科学家约翰戈登爵士分享了这一生物及医学领域的最高奖项。 　　对于二人获奖，英国伦敦大学学院的神经科学家John Hardy就表示：“我相信从事发育生物学以及疾病机理研究的每一位研究人员都会为诺贝尔奖的这一杰出而明智的选择叫好。无数实验室的工作都构建在他们开创性的研究基础之上。” 　　其实，专能细胞功能的不可逆性曾一度被当成是教条，而戈登向它发出了挑战，并最终证明成熟细胞的细胞核并未丧失发育成为功能完全的生物体的能力。而他在1962年的经典青蛙实验中所使用的体细胞核移植技术通常被称为克隆技术，并由其他科学家在后来成功培育出多利羊。 　　而另一方面，山中伸弥的发现则表明，完整的哺乳动物成熟细胞能够被恢复为像胚胎一样的细胞。这些诱导多能干细胞(iPSCs)类似于胚胎干细胞，能够发育成为身体的各种组织。他最初在小鼠细胞，随后又在人体细胞中完成了这一壮举。而iPS细胞也为再生医学和药物试验带来了希望。 　　对于自己的获奖，山中伸弥表示：“我感到非常高兴，同时也体会到巨大的责任。iPS技术还很新，我们实际上并不能将这些发现应用于新的疗法或药物的开发中。我觉得我们必须继续研究，以便及早为社会作出贡献。” 　　而戈登则在一份声明中强调了两位科学家的工作如何将基础研究推向医学应用。“我非常感谢得到了这样的认同，并且很荣幸与山中伸弥一同获奖，正是他的工作为整个领域带来了现实的期望……我特别高兴地看到纯粹的基础研究已经被证明确实对人类健康福祉具有重要意义。” 　　就在颁奖当天，早在2009年便与山中伸弥分享了拉斯克基础医学研究奖的戈登对电话那端的记者说道，“我个人认为，我们最终将搞清细胞究竟如何工作的全部信息……”

p 　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+)，作为生物体内两对最重要的辅酶和核心代谢物，常被用作评价细胞代谢状态的关键指标，与癌症、糖尿病、肥胖症、心脑血管疾病、神经退行性疾病等的发生发展密切相关。NADH和NADPH的荧光光谱相似，但是二者的生理功能却显著不同。NADH主要参与物质能量代谢，NADPH主要参与合成代谢和抗氧化，传统的自发荧光分析方法难以区分这两种小分子。 /p p 　　生物反应器工程国家重点实验室(华东理工大学)杨弋教授、赵玉政研究员研究团队与中国科学技术大学刘海燕教授合作，在前期研究基础上，通过对底物结合蛋白的理性设计和改造， strong 开发了一系列特异性检测NADPH的高性能遗传编码荧光探针iNap，实现了活体、活细胞及各种亚细胞结构中对NADPH代谢的高时空分辨检测与成像。 /strong 利用iNap，研究团队精确测定了癌细胞内不同亚细胞结构中的NADPH，发现其受NAD激酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶G6PD活性调节，证明氧化应激时癌细胞内NADPH代谢受葡萄糖的动态调节。基于大量数据分析，研究团队提出了哺乳动物细胞有很强的维持NADPH稳态的能力的观点。此外，iNap还揭示了NADPH代谢与巨噬细胞免疫激活以及机体创伤反应密切相关。 strong 细胞代谢荧光探针iNap，不仅可应用于抗氧化、AMPK、脂肪酸合成等代谢途径与通路分析，还可用于衰老及相关疾病创新药物的发现。 /strong /p p 　　相关成果于2017年6月5日以“研究长文”的形式在Nature Methods上发表。 /p

科学家们一直希望能够更清楚地看到大脑是如何工作的。以前研究人员只能在电子显微镜下摆弄死亡的脑细胞，而从来没有用高分辨率显微镜清晰地看到活的脑细胞在有生命的动物体内的活动图景。据美国物理学家组织网近日报道，现在，德国马克斯普朗克研究所的物理学家斯蒂芬和其同事将这一梦想付诸实现。相关论文刊登在最新一期美国《科学》杂志上。 　　斯蒂芬与该研究所的其他研究者多年来一直在研发一种被叫做“受激发射损耗” (STED)的超高分辨率显微镜。现在，他们将这项工作提高到一个新的水准。为了让实验结果更清晰，他们首先对一只老鼠的特定脑细胞进行基因修改，使其能够发出荧光，然后切掉老鼠头盖骨的一小部分，放进玻璃器皿里，通过STED观察那些发亮的脑细胞。同时，研究人员启动STED中所装置的软件以遮盖鼠脑里那些没有变亮的部分，这样即可在有生命的老鼠外部实时地再现出神经细胞的高清活动影像。 　　这个新型显微镜提供的清晰度可以达到70纳米级以下，四倍于以前的显微镜，足以帮助科学家观察到脑部树突棘的活动，树突棘是存在于哺乳动物大脑神经元树突上的小突起，构成中枢神经系统兴奋性突触传递的原始位点。 　　研究人员未来将有可能进一步发现这种新型显微镜的许多种用途，而其中最重要的领域是用于观察治疗精神病药物在脑部神经元突触里是如何工作的，也许还会引发制药学针对特殊疾病开发新药的突破性进展。