以落实对神经细胞具体行为的研商与剖析,20

来源:http://www.kedun-detective.com 作者:生命科学 人气:130 发布时间:2019-08-13
摘要:密歇根大学的研究人员表示,癌细胞血液测试可以预测早期肺癌,以及患者的预后效果。这一发现还可以用来确定哪些药物可以阻止癌症扩散到身体的其他部位。密歇根大学综合癌症中

密歇根大学的研究人员表示,癌细胞血液测试可以预测早期肺癌,以及患者的预后效果。这一发现还可以用来确定哪些药物可以阻止癌症扩散到身体的其他部位。密歇根大学综合癌症中心的研究人员希望这些“液体活检”可以在未来 5 年内提供给病人,循环肿瘤细胞,只是血液中细胞的十亿分之一,在很大程度上癌细胞的信息尚未开发,

伴随着脑机接口技术的发展与生物科技的持续升温,这一研究方法将成为关键性基础技术。

20世纪初期全球心血管病死亡率占总死亡率的10%以下,但到21世纪初期,心血管病死亡率大大升高,占发达国家总死亡率的近50%,发展中国家的25%。如何降低心血管疾病的死亡率是研究者们关注的焦点。最近,3D打印技术在组织工程领域中获得了广泛的关注,为组织工程的发展提供了新的思路。

清华新闻网8月29日电 8月28日,清华大学生命学院孙前文课题组与杨雪瑞课题组合作在植物学国际期刊《自然-植物》在线发表题为“R环结构是拟南芥基因组中一种常见的染色质结构(The R-loop is a common chromatin feature of the Arabidopsis genome)”的研究论文,首次报道了精准、高效、高通量检测R环结构 的方法,并利用此方法首次揭示模式植物拟南芥基因组中R环的分布特征。

密歇根大学化学工程教授设计的设备可以捕捉这些罕见的细胞,研究团队通过探讨癌细胞的逃窜路线,也就是我们说的“转移”来掌控癌细胞的踪迹。

近日,MIT 的工程师团队发明一种自动化方法,利用计算机算法来分析显微镜图像,并将“机械臂”引导到目标细胞上,以实现对神经元具体行为的研究与分析。据了解,这项技术可以让更多科学家对单个神经元进行研究,并且去了解单个神经元是如何通过与其他细胞的相互作用来实现人脑的认知、感觉知觉和其他功能。此外,研究人员还可以通过此项技术去了解神经回路是如何受到大脑紊乱的影响的。

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早期肺癌患者的肿瘤直径可能只有几毫米,通常可以通过手术切除肿瘤,但研究结果表明,这可能还不够。少数的患者肿瘤脱落成百上千的癌细胞钻进肺里。研究人员表示:“即使你移除了肿瘤,还是会留下成百上千的细胞,这就是很多癌症会复发的根本。”

对此MIT生物工程的副教授解释道:“了解神经元的沟通方式是基础和临床神经科学的基础。当神经元在工作或是神经元处于病态时,我们希望通过这项技术让你看见细胞内究竟发生了什么。”

与传统的组织工程学相比,3D打印技术具有高精度、构建速度快、可按需制造以满足个体化医学治疗的需求、排斥反应低等优势。目前,3D打印技术已成功用于实验研究,并取得了一些成果。本文主要阐述3D打印技术在心血管组织工程中的研究现状及进展。

图1:本研究中最新开发的基于单链DNA建库的ssDRIP-seq原理图。

基因分析证实,癌细胞擅长运动,可以逃避免疫系统,并且召集血细胞帮助他们抵抗治疗。换句话说,集群肿瘤细胞可以帮助癌症扩散到遥远的地方。它们都是肿瘤恶化的始作俑者,然而,善加利用,也可能成为阻止癌细胞扩散的阻力,因此,研究人员将他们定为重要的目标治疗。在此次试验中,这种看似简单的血检方法有助于帮助研究人员了解肺癌的治疗进展,确定有效疗法。

在过去30年,神经科学家一直采用一种叫做“贴补”的技术来记录细胞的电位活动。这种技术的具体实现就是,用一个微小的空心玻璃管与神经元的细胞膜接触,然后在膜上打开一个小的孔来观察。这项技术通常需要一个研究生或博士后用几个月的时间来学习和操作。尤其在哺乳动物的大脑中,这项技术将会更难学。

当心肌组织受到损害时,由于心肌不能进行有效的舒缩以及瘢痕组织形成,最终导致心肌组织缺血坏死和患者死亡。传统组织工程学方法是细胞疗法,即通过在受损的心肌部位植入细胞进行修复。但这种方法的问题在于植入细胞是否能存活。3D打印技术可以解决这个问题。Gaetani等应用3D生物打印技术打印了含有心脏源性心肌祖细胞和海藻酸钠的三维结构,经过7天的培养,两种细胞的存活率分别为92%和89%,且hCMPCs保留了心脏谱系。

R环是一种特殊的染色体结构,由一条RNA:DNA杂合链和一条单链DNA所组成。目前越来越多的证据发现这种独特的染色质结构在原核和真核生物中普遍存在,在很多关键的生物学过程中发挥重要功能,包括染色质修饰、转录调控、DNA损伤修复以及基因组稳定性等。基于特异识别DNA:RNA杂合链抗体的免疫共沉淀及高通量测序分析技术(简称DRIP-seq,DNA:RNA hybrid immunoprecipitation and sequencing)已被用来检测人、小鼠、酵母等模式生物全基因组水平的R环分布。但已有的DRIP-seq全基因组检测R环方法存在严重的技术缺陷,对数据的质量有不可忽视的影响。此外,植物全基因组水平的R环分布特征尚不清楚。

此前,该“贴补”技术有两种类型,一种就是盲目随机的选取位置,因为研究人员无法看见细胞的具体位置,所以只能记录每一次的尝试位置,以此来寻找细胞的精确位置。还有一种是利用图像引导,但该方法的精度也不高。

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该研究以模式植物拟南芥为材料,在传统R环全基因组检测技术基础上开发出一种全新的检测方法:基于单链DNA建库的DNA:RNA杂合链免疫共沉淀及高通量测序技术(简称ssDRIP-seq, single-strand DNA ligation-based library construction of DNA:RNA hybrid immunoprecipitation and sequencing,详见图1)。与已报道的全基因组R环检测方法相比,ssDRIP-seq表现出易操作、精准、高效、高度灵敏、可重复性好等优点,并且可获得DNA链特异性信息。基于ssDRIP-seq,该研究获得了拟南芥全基因组水平R环的精准分布特征,如R环在拟南芥基因组中分布广泛且相对稳定,与基因表达、DNA甲基化、染色质修饰、GC/AT碱基偏移等存在着紧密关系。不同于哺乳动物基因组,拟南芥中广泛存在一类反义长非编码RNA在正义链转录起始位点形成的R环,推测这类特别的R环在调节基因转录起始或控制基因转录过程中发挥重要作用。该研究还基于所获得的数据对R环在基因沉默和基因组构成等中的功能进行了展望。《自然-植物》期刊专门邀请加州大学戴维斯分校Frederic Chedin教授为本研究撰写评论文章,彰显此项研究在领域内的重要性。

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另外,3D培养环境提高了转录因子和蛋白质基因表达,同时人工基底膜侵袭实验证实了祖细胞可以从藻酸盐基质迁移,表明当此结构和心肌融合后祖细胞可以迁移到心肌受损部位进行修复。Gaebel等应用激光生物打印技术打印出含人脐静脉内皮细胞和人骨髓间充质干细胞的聚酯聚氨酯脲心脏补片,随后将补片种植到大鼠的心肌梗死区。8周后行左心导管检查发现,心肌梗死区血管形成明显增加且心肌功能得到了改善。这对于心肌梗死后心肌功能恢复的研究是一个重大突破。Pati等使用新颖的脱细胞外基质生物油墨进行3D生物打印,打印出的三维结构可以为细胞生长提供理想的微环境。随后他们将老鼠的成肌细胞封装到脱细胞心脏基质生物油墨结构中,经过4天的培养发现,成肌细胞持续表达心肌特异性基因,且至少持续表达14天。

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