2025, 52(12):2933-2952. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0502 CSTR: 32369.14.pibb.20250502
摘要:2025年诺贝尔生理学或医学奖授予Mary E. Brunkow、Fred Ramsdell与Shimon Sakaguchi,以表彰他们在外周免疫耐受机制方面的突破性贡献。调节性T(Treg)作为维持外周免疫耐受的核心组分,具有显著的可塑性与异质性,其功能失调直接关联多种自身免疫性疾病、肿瘤发生发展以及移植排斥反应。叉头框蛋白质3(FOXP3)是控制Treg细胞发育与功能的关键转录因子。近年来,围绕Treg细胞及FOXP3的基础研究取得重要进展,尤其在Treg细胞的可塑性、组织特异性以及代谢与表观遗传调控等方面不断深入。基于这些基础研究,本文总结了以FOXP3为靶点的治疗策略,包括在自身免疫性疾病和移植中增强Treg细胞功能的过继细胞疗法与药理学手段,在肿瘤中拮抗Treg细胞抑制的免疫检查点阻断疗法,以及最具前景的可编程工程化Treg细胞的研发。然而,当前Treg细胞研究领域仍面临诸多的挑战,如其深层调控机制尚未完全阐明,Treg细胞异质性解析不足,体外扩增稳定性差,临床转化精准度有待提升等,Treg细胞靶向药物及Treg细胞疗法相关应用仍需深入探索,期待早日获得突破性临床疗效。
2025, 52(12):2953-2971. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0460 CSTR: 32369.14.pibb.20250460
摘要:调节性T细胞(regulatory T cells,Treg cells)的发现从根本上重构了传统免疫学框架,其在维持机体免疫稳态和外周免疫耐受中的作用至关重要。自Shimon Sakaguchi首次鉴定出分化簇(cluster of differentiation,CD)4+CD25+表型的抑制性T细胞亚群后,Mary E. Brunkow与Fred Ramsdell团队进一步通过对关键转录因子叉头盒蛋白P3(forkhead box protein P3,Foxp3)的鉴定与功能解析,明确了Treg细胞发挥免疫调控作用的分子机制。Treg细胞通过多种途径调控免疫功能,主要包括分泌抑制性细胞因子、代谢调控、介导细胞表面分子间的相互作用。此外,组织驻留型Treg细胞在促进组织修复和维持局部微环境稳态方面具有非经典作用。近年来,基于Treg细胞的免疫治疗策略已成为自身免疫性疾病、移植排斥反应及肿瘤免疫治疗领域的研究热点。本文系统梳理了Treg细胞的起源、发育分化调控、核心功能机制及在重大疾病中的作用机制,在总结当前Treg细胞疗法的现状、技术瓶颈与挑战的基础上,进一步提出了优化策略与发展方向,为未来精准免疫治疗的研发与临床转化提供理论基础。
RIAZ Farooq , 梁明炜 , 李奕葵 , 江安美 , 张珍珍 , 周之夷 , 范祖森 , 潘璠
2025, 52(12):2972-2989. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0507 CSTR: 32369.14.pibb.20250507
摘要:日本免疫学家Shimon Sakaguchi首次鉴定出CD4+CD25+抑制性T细胞亚群,又明确了FOXP3是其发育分化的核心转录因子,将其命名为调节性T细胞(Treg cell)。Shimon Sakaguchi与发现Foxp3基因的美国科学家Mary E. Brunkow与Fred Ramsdell分享了2025年的诺贝尔生理学或医学奖。在正常生理条件下,FOXP3+Treg细胞在维持机体免疫稳态中发挥至关重要的作用。在过去的20年里,Treg细胞因其介导的免疫耐受而受到了极大关注。一方面,Treg细胞能够有效抑制效应T细胞的活化,阻止过度免疫应答,从而防止过度免疫反应和自身免疫病的发生。另一方面,肿瘤微环境中Treg细胞的过度扩增、活化和富集严重抑制了机体抗肿瘤免疫应答,进而导致肿瘤免疫逃逸及肿瘤发生。本综述系统回顾了Treg细胞的发现、生物学特征、抑制作用机制以及Treg细胞在维持机体免疫稳态中的调节作用,同时也概述了Treg细胞潜在的临床应用前景。深入剖析Treg细胞的异质性、免疫检查点调节和免疫代谢控制等的分子机制,为靶向Treg细胞精准干预自身免疫病与肿瘤治疗奠定理论基础,并为开发下一代新免疫联合疗法提供新策略。
2025, 52(12):2990-3009. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0515 CSTR: 32369.14.pibb.20250515
摘要:金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)作为一类由金属离子/簇与有机配体自组装形成的多孔晶体材料,因其高比表面积、精准可调控的孔隙结构、可设计的框架组成以及良好的生物相容性,在生物医学领域展现出广阔的应用潜力。本文梳理了MOFs的产生与发展脉络,对主要推动者的贡献进行了总结,而后系统综述了MOFs的常规合成与表征方法,并重点围绕其在生物医学领域中的3个应用方向展开深入探讨:一是在癌症诊疗一体化中利用化疗、放射治疗、光动力治疗、光热治疗、化学动力学治疗、饥饿治疗及免疫治疗等多种治疗模式,通过单一或联合策略参与肿瘤治疗;二是作为载体通过构建pH响应性载体、谷胱甘肽(GSH)响应性载体、光响应载体及生物大分子载体实现药物精准递送和生物大分子负载;三是在体外诊断中发展多种生物标志物检测方法实现酶联免疫吸附分析及构建电化学和光化学生物传感器。同时,本文深入分析了MOFs在临床转化中仍面临的关键挑战,包括规模化制备、长期稳定性以及生物安全性评估,并对未来发展方向和应用前景进行了展望。
方甜园 , 周钰愉 , 张楚霞 , 周晨萱 , 陈是燏 , 林志成 , 雷斌 , 陈露艺 , 应佳芹 , 陈慧 , 蒋一 , 黄渝涵 , 叶志涛 , 李丽萍
2025, 52(12):3010-3027. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0354 CSTR: 32369.14.pibb.20250354
摘要:蛋白质-蛋白质相互作用形成的复杂网络是生物体内生化反应的核心事件,不仅调控正常生理功能,还与疾病发生发展密切相关。目前研究蛋白质相互作用的技术众多,其中邻近生物素标记技术是一种新兴的活细胞蛋白质组标记技术。利用生物素连接酶对邻近蛋白质或RNA分子进行特异性标记,可捕获瞬时、微弱或稳定的分子相互作用关系,还可系统性构建分子相互作用网络图谱。邻近生物素标记技术通过酶的持续优化与改进,在提升操作便捷性和标记效率的同时,衍生出多种新型标记技术体系。各邻近生物素标记技术各具特色:BioID无细胞毒性但标记效率低(需18~24 h),且生物素化产物低;TurboID虽能在10 min内完成高效标记,但这种高活性和高生物素亲和力会让其具有细胞毒性;AirID在低生物素浓度下即可实现低毒性标记,但标记耗时达数小时;UltraID凭借最小分子质量展现最高标记活性,但易过度标记;APEX既能简便操作又可解析蛋白质拓扑结构,但存在浓度依赖性缺陷——高浓度时产生二聚体伪影,低浓度时则灵敏度低;RNA-BioID专用于RNA-蛋白质相互作用研究,但非特异性结合问题突出;TransitID虽能解析亚细胞水平蛋白质转运的动态过程,但其时间分辨率仍需提高。本文系统综述了BioID、TurboID、AirID、UltraID、RNA-BioID、APEX及TransitID等邻近生物素标记技术的发展历程、作用原理和优缺点,并探讨了这些技术在生命体功能调控和疾病研究中的前沿应用。通过全面解析各技术的优缺点与创新潜力,阐明其在分子相互作用研究中的应用优势,以期为生命现象的分子机制研究提供方法指导和理论支撑。
2025, 52(12):3028-3050. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0186 CSTR: 32369.14.pibb.20250186
摘要:微生物-纳米材料杂化体系是一个跨学科的研究领域,该体系巧妙地融合了微生物的生物学特征(如厌氧代谢、光合产氧、环境感应与自适应等)与纳米材料的功能性特征(小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等),从而实现从纳米到宏观的可编程设计,展现出广阔的应用前景,成为研究者们广泛关注的热点。本文综述了微生物-纳米材料杂化体系的分类及其在生物医学和能源催化转化中的应用及其独特的优势。首先,分别按照纳米材料(有机纳米材料、无机纳米材料、有机无机纳米材料)和微生物(细菌、真菌、病毒、藻类、益生菌)的种类,对微生物-纳米杂化体系进行分类论述,总结并分析其基本构建策略(静电作用、生物矿化、基因工程、表面修饰)和作用机制。然后,详尽阐述其在生物医学(抗感染、肠道疾病、癌症治疗)和能源转化(光驱动微生物杂合体系在质子还原制氢、CO2还原转化、固氮)等领域的应用进展,并突出其在功能整合性与协同效应方面的显著优势。最后,本文探讨了该体系在实际应用中面临的关键问题,如生物相容性、长期毒性与生态安全性,以及规模化制备的可行性,并展望了未来重点发展方向。
黄韵婕 , 齐莉莉 , 梅含放 , 王梦婷 , 余勇 , 王进波
2025, 52(12):3051-3071. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0392 CSTR: 32369.14.pibb.20250392
摘要:本文旨在系统总结醇溶蛋白作为一种天然植物蛋白在纳米递送系统中的研究进展,重点探讨其理化特性、功能化改造策略及其应用潜力。醇溶蛋白来源于谷物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,且已被认定为安全可食用的材料。其分子富含疏水性氨基酸,能自发组装成纳米颗粒,适合包载姜黄素、白藜芦醇等难溶于水的活性成分。但是纯醇溶蛋白纳米颗粒在水中易聚集、稳定性差,限制了其实际应用。为此,研究人员发展了多种改性策略,包括与多糖、多酚、油脂及其他蛋白质等物质进行复合,通过静电作用、氢键或疏水相互作用形成结构更稳定、功能更丰富的复合载体。这些复合物不仅能显著提升醇溶蛋白纳米颗粒的胶体稳定性,还能增强对活性物质的保护能力,达到实现缓释、靶向递送甚至响应外界刺激而释放内容物等功能。在功能性食品中,这类载体可提高营养素的稳定性和吸收率;在医学领域,可用于口服药物递送和癌症靶向治疗;在农业方面,还可作为农药的缓释系统,减少环境污染。综上所述,通过多元复合策略构建的醇溶蛋白递送系统展现出广阔的应用前景。未来的研究应进一步推动其智能化、多功能化发展,促进其在健康与可持续发展领域的实际转化。
2025, 52(12):3072-3091. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0287 CSTR: 32369.14.pibb.20250287
摘要:肌少症与认知障碍共病是与年龄增长密切相关的退行性疾病,已成为老年人致残的主要因素,严重影响其生活质量并加重公共卫生负担。其特征表现为骨骼肌质量进行性减少与认知功能渐进性减退的协同恶化,显著增加老年人失能、跌倒及相关不良健康事件的风险。研究表明,机体慢性炎症状态、线粒体功能障碍及肠道菌群失调等因素,是导致肌少症与认知障碍共病的关键病理生理基础。值得注意的是,骨骼肌具有内分泌功能,在收缩刺激下可分泌多种运动因子,与大脑形成交互作用(crosstalk),在预防和延缓上述疾病中发挥重要作用。而规律性运动作为一种有效的非药物干预策略,能够通过诱导多种运动因子的释放,如白介素-6(IL-6)、鸢尾素(irisin)、脑源性神经营养因子(BDNF)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)、成纤维细胞生长因子21(FGF-21)、乳酸(lactate)与组织蛋白酶B(CTSB)等。这些因子通过激活骨骼肌与大脑组织内的特定信号激酶、下游通路及其靶点,在肌肉组织中调控蛋白质代谢平衡、抑制萎缩,同时在中枢神经系统中促进神经发生、增强可塑性及神经保护作用,从而介导“肌-脑”交互作用,协同改善肌少症与认知障碍共病的病理进程。基于此,本文系统阐述运动介导的运动因子在肌少症与认知功能障碍共病发生发展过程中的调控作用,旨在为运动干预防治老年人肌少症与认知功能障碍共病提供新的理论视角与实践依据。
2025, 52(12):3092-3107. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0308 CSTR: 32369.14.pibb.20250308
摘要:蛋白质翻译后修饰(PTM)是指蛋白质在翻译过程中或翻译完成后,通过酶促反应为主、非酶促化学作用为辅的方式,在氨基酸残基上添加功能基团或发生结构改变的过程。PTM的串扰是指同一蛋白质上不同修饰位点之间或不同修饰类型之间的相互作用,这种相互作用可通过协同、拮抗或级联效应调控蛋白质功能。乳酸化、磷酸化和乙酰化是三类重要的蛋白质翻译后修饰,分别由乳酸分子、磷酸基团和乙酰基在特定氨基酸残基上的共价结合实现,具有动态可逆性,并受代谢状态和信号通路的精细调控。磷酸化主要介导快速信号转导,乙酰化广泛参与代谢与基因表达调控,乳酸化则与高乳酸环境及代谢应激密切相关。三者通过同一或邻近位点的竞争性结合、代谢物水平的相互影响以及信号通路的交叉调控形成复杂串扰网络,协同调节细胞对内外环境变化的适应性反应。运动作为一种对机体生理功能具有广泛影响的刺激因素,能够引发细胞内一系列代谢和信号转导变化,进而影响PTM及其串扰过程。本文系统探讨了运动如何通过调节代谢物水平、修饰酶活性、细胞信号通路、代谢稳态和基因表达,影响乳酸化、乙酰化和磷酸化这三类关键PTM的串扰过程及其内在机制,为深入理解运动对机体生理机能的调控提供了新的视角。
王正义 , 舒蕾锦 , 于海情 , 陈远方 , 许敏鹏 , 钟子平 , 明东
2025, 52(12):3108-3124. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0257 CSTR: 32369.14.pibb.20250257
摘要:社会互动作为人类认知与行为发展的核心,研究其神经机制有助于揭示群体协作、知识传递等高级社会功能的神经生物学基础。近年来,社会神经科学研究利用超扫描(hyperscanning)技术和脑-脑耦合(brain-to-brain coupling,BBC)分析,揭示了社会互动中的群体神经动力学机制。研究主要覆盖了与社会互动高度相关的人际交流、任务协作和师生教学等3个情境。然而,目前尚未在统一的框架下分析不同情境的脑-脑耦合驱动因素及其在自然范式下的相互作用模式,各因素在不同情境、范式中的脑-脑耦合驱动机制尚未明确。因此,本文以社会互动中生态效度递增的3个社交情境为主线,系统梳理不同情境的超扫描研究范式及脑-脑耦合模式,总结评述不同情境下、不同研究范式中外源性与内源性驱动因素对脑-脑耦合的作用机制,构建跨社交情境的脑-脑耦合驱动机制理论框架,以期为社会神经科学研究中自然范式的驱动因素变量控制提供方法学依据。
王舜 , 包子涵 , 赵梦琪 , 李梓阳 , 王训令 , 刘凤虎
2025, 52(12):3125-3148. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0327 CSTR: 32369.14.pibb.20250327
摘要:本文旨在系统评价极低热量生酮饮食(VLCKD)、地中海饮食(MD)与间歇性禁食(IF)对肥胖人群肠道菌群的影响。截至2025年9月,检索PubMed、EBSCOhost、Cochrane和Web of Science四个电子数据库。采用R软件进行荟萃(meta)分析,评估肠道菌群多样性和特征菌群丰度变化。依据身体质量指数(BMI)、年龄和干预周期等变量开展亚组分析。共纳入42项研究。通过随机效应荟萃分析,结果显示,VLCKD显著提升Shannon指数、观测到的操作分类单元(Observed OTU)和系统发育多样性(phylogenetic diversity,PD)指数,并增加阿克曼菌属丰度与厚壁菌门/拟杆菌门比值(F/B比值),但伴随双歧杆菌属丰度的显著下降,提示其双向调节效应。MD干预显著增加Shannon指数、阿克曼菌属和双歧杆菌属丰度,同时降低厚壁菌门和F/B比值,整体呈现稳定、持续的正向作用。IF干预会导致PD指数和厚壁菌门下降、阿克曼菌属上升,但长期干预时Shannon指数出现回落,显示其稳定性有限。亚组分析提示,年龄与BMI是影响菌群多样性和特征菌群变化的重要调节因素。VLCKD、MD与IF均可在肥胖人群中改善肠道菌群结构,但效应特征存在显著差异。VLCKD调节效应强烈但伴随潜在风险,MD稳定性与安全性较高,而IF效果更具选择性且容易导致肥胖人群暴饮暴食,故需要进一步研究其长期可行性和安全性。未来研究应聚焦于膳食模式的最优周期与联合应用,并结合人群特异的饮食习惯和菌群特征,发展个体化的微生态干预策略。
2025, 52(12):3149-3164. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0387 CSTR: 32369.14.pibb.20250387
摘要:目的 非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在多种生命过程中发挥着重要的调控作用,二级结构对于其正常功能实现至关重要。现有的方法在预测RNA二级结构时普遍存在模型复杂度高、难以捕获长程依赖关系以及在复杂结构预测上泛化能力差的问题。因此,需要提出新的方法来预测RNA二级结构。方法 本研究提出一种端到端预测模型RMDfold,使用 残差Mamba(residual Mamba,resMamba)与密集连接(dense connection,Dense)相结合的特征提取策略。模型采用一维和二维两阶段的学习过程进行特征建模,在一维序列空间中学习核苷酸间的依赖关系,再将其映射到二维空间进一步学习核苷酸间的配对模式,并通过配对约束确定核苷酸的唯一配对,得到最终的二级结构。在一维与二维阶段中均通过Dense捕捉短程依赖特征,resMamba建模长程依赖关系,实现信息表征的逐级增强与短长程特征的有效融合。为了验证本方法的有效性,与Ufold、REDfold、TransUfold和sincfold四种方法在RNAStralign、ArchiveII和bpRNA-new三个公开数据集上进行了比较。结果 本研究所提出的RMDfold方法在结构预测、假结预测、不同长度的序列预测和模型复杂度分析上优于其他算法,并且所需参数最少且推理速度最快。在结构预测中,该方法在RNAStralign的F1分数(F1 score,F1)、马修斯相关系数(Matthews correlation coefficient,MCC)、精确度(precision)和召回率(recall)分别达到0.973 5、0.973 1、0.975 6和0.972 3,在ArchiveII的F1、MCC、precision和recall分别达到0.854 3、0.855 6、0.874 7和0.876 2,在bpRNA-new的F1、MCC、precision和recall分别达到0.382 8、0.401 5、0.536 5和0.318 7。在假结预测中,基于ArchiveII数据集,模型的F1、MCC、precision和recall分别达到0.741 4、0.743 3、0.752 5和0.739 6。在不同长度的序列预测中,该方法在200~500 nt序列中仍保持0.70的准确率。在模型复杂度分析中,RMDfold所需参数量为2.886 7 M,推理速度为0.026 0 s。结论 RMDfold能够准确预测RNA的二级结构,有助于揭示RNA分子在基因表达调控、分子识别和催化中的核心作用,也为疾病相关变异机制解析、RNA靶向药物设计以及进化与比较基因组学研究提供重要支持。
2025, 52(12):3165-3174. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0012 CSTR: 32369.14.pibb.20250012
摘要:目的 本文提出一种面向警察极限训练疲劳检测的电阻抗成像方法,以预防警察极限体能训练中过度劳损造成的肌肉损伤问题。方法 首先,依据人体无氧运动机理确定了肌肉疲劳的标志性指标——乳酸,证明了针对肌肉乳酸的测量能够有效反映局部部位的疲劳情况。其次,建立了人体小腿的数值仿真模型,剖分了小腿内部各组织成分结构,确定了乳酸扩散变化的阶段。然后,比较了3种不同正则化算法下,电阻抗成像(EIT)对乳酸扩散过程的重建效果,选取了后续实验所使用的正则化方法。最后,进行了模拟乳酸扩散的水槽实验,验证了TK-Noser正则化算法对于复杂成像场域内部目标的成像能力。结果 仿真结果表明,对于肌肉内部乳酸目标成像,TK-Noser正则化与TV正则化算法取得较好的成像效果并有效抑制了伪影,平均ICC
郭润泽 , 胡胜 , 陈利萍 , 张颖 , 贺永锋 , 宋振 , 杨瑞琴 , 孙启凡
2025, 52(12):3175-3185. DOI: 10.3724/j.pibb.2025.0299 CSTR: 32369.14.pibb.20250299
摘要:目的 建立一种灵敏、高效的多重PCR-毛细管电泳检测体系,能够在单管反应中同时鉴别牛、小鼠、犬、大鼠、猪、中国仓鼠、猫、马、人、鸡、鸭、驴、羊等13个物种的DNA,并验证其在法医物证及食品安全领域的应用潜力。方法 针对上述物种线粒体DNA,筛选具有物种特异性的序列并设计引物,构建多重PCR体系,优化引物浓度、退火温度等反应条件,使用毛细管电泳检测平台对多重PCR扩增产物进行检验,根据特征性片段长度及荧光差异表征不同物种,建立多重PCR-毛细管电泳体系,并评估其特异性、灵敏度,模拟混合样本、市售肉类样本及真实案件样本检测能力。结果 所建立的多重PCR-毛细管电泳检测体系物种鉴别能力强,灵敏度在0.05~0.001 ng之间,可检测掺假比例为0.1%~0.5%的模拟混合样本,成功鉴别真实案件检材并识别出标签信息不实的肉类及肉制品。结论 本研究所建立的多重PCR-毛细管电泳检测体系特异性强、灵敏度高,具有良好的物种鉴别能力,在法医物证分析、食品安全监测等司法问题中具有较好的应用价值。
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