微藻和活性污泥（MAS）體系，構建簡單，且能夠有效去除污水中的氮、磷和COD等污染物而受到廣泛關注。在污水處理中，水力停留時間（HRT）是一個至關重要的影響因素，直接影響污水處理性能、處理成本、微生物群落構建等。但迄今為止，對HRT在 MAS體系資源化處理實際污水中的作用鮮有研究。微藻和活性污泥（MAS）體系，構建簡單，且能夠有效去除污水中的氮、磷和COD等污染物而受到廣泛關注。在污水處理中，水力停留時間（HRT）是一個至關重要的影響因素，直接影響污水處理性能、處理成本、微生物群落構建等。但迄今為止，對HRT在 MAS體系資源化處理實際污水中的作用鮮有研究。近期，廣州能源研究所研究人員將小球藻和活性污泥組成的MAS體系應用于奶牛場沼液處理，分別在3個不同HRT（4 天、6天和8天）下培養(yǎng)4個周期，以探究HRT在MAS資源化處理奶牛場沼液中的作用。研究結果表明， HRT為4-8天時，MAS生物質的增長主要歸因于微藻，較長的HRT有助于MAS生物質的積累和氮磷的去除，HRT為8天時達到最高生物質產(chǎn)量（2.20-2.52 g/L）和最高營養(yǎng)去除（總氮和總磷的去除率分別為87.68 ± 4.57 % 和 100 %）。生物群落分析結果表明，HRT顯著影響了細菌群落的豐度和多樣性，HRT為6天時細菌群落的豐度和多樣性最高。微藻的生長會選擇性富集特定的細菌，Proteobacteria 和 Bacteroidetes在3個處理體系中均為最主要的菌門。HRT影響MAS生物質的生化組成，但對MAS生物質的熱值影響并不顯著。較長的HRT由于營養(yǎng)缺乏導致生物質中油脂的積累；較短HRT中營養(yǎng)物質充足，MAS生長較快，可以積累更多的多糖。上述研究闡明了HRT對MAS體系資源化處理奶牛場沼液過程中生物質生產(chǎn)、污染物去除、細菌群落以及MAS生物質生化組成的影響，對MAS體系的實際應用以及在該連續(xù)處理過程中藻菌聯(lián)合體的構建有重要意義。以上研究成果以Role of hydraulic retention time in integration of microalgae and activated sludge process for nutrient recycle from diluted dairy liquid digestate為題發(fā)表于Chemical Engineering Journal期刊，廣州能源所生物質能生化轉化研究室碩士畢業(yè)生馮思然為該論文第一作者，朱順妮研究員和悉尼科技大學Huu Hao Ngo教授為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金和國家重點研發(fā)項目的資助。原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149538
近日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦課題組在Molecular ? Therapy-Methods&Clinical Development期刊發(fā)表了題為Large-scale generation of IL-12 secreting macrophages from human pluripotent stem cells for cancer therapy的文章。近日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦課題組在Molecular?Therapy- Methods & Clinical Development期刊發(fā)表了題為“Large-scale generation of IL-12 secreting macrophages from human pluripotent stem cells for cancer therapy”的文章。該研究提供了一種大規(guī)模生產(chǎn)用于實體瘤治療的基因工程化巨噬細胞（GEMs）策略，并開發(fā)了一種功能增強型抗腫瘤GEMs，為GEMs的研發(fā)和應用提供了新的思路。巨噬細胞可以被募集并駐留在腫瘤微環(huán)境(TME)中，在腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。與T細胞、NK細胞等其他免疫細胞相比，巨噬細胞具有更好的腫瘤浸潤能力，近年來其在實體瘤治療中引起廣泛的關注。TME存在多種免疫抑制機制，因此，GEMs已成為調(diào)節(jié)TME，治療癌癥的一種新型策略，旨在改善TME免疫環(huán)境。然而，巨噬細胞來源受限和基因修飾操作難等問題限制了巨噬細胞療法廣泛應用。因此，開發(fā)更有效的方法來克服這些限制對于GEMs治療實體瘤至關重要。該研究利用人多能干細胞（hPSCs）定向體外誘導分化產(chǎn)生成熟巨噬細胞（iMacs），從1個T150培養(yǎng)瓶106個hPSCs開始，1個月內(nèi)可產(chǎn)生109個以上的成熟巨噬細胞，從而克服細胞來源的局限性。研究者利用hPSCs無限自我更新的特性，通過基因編輯將IL12的基因靶向整合到hPSCs的特異性安全位點上，隨后通過上述分化體系產(chǎn)生穩(wěn)定分泌IL12的GEMs（iMac_IL12)。iMacs及iMacs_IL12表達巨噬細胞相關標識物，具有典型的巨噬細胞特性，如吞噬和極化，在轉錄組水平與人外周血單核細胞來源的巨噬細胞相似。白細胞介素12（IL12）通過刺激NK細胞和T細胞來促進免疫，具有改善TME的極大潛力。但是IL12的半衰期短，且系統(tǒng)給藥副作用較大。研究者發(fā)現(xiàn)通過靜脈移植，iMacs_IL12可以在小鼠體內(nèi)被招募并穩(wěn)定駐留在實體瘤組織中，降低其副作用。接下來，研究者發(fā)現(xiàn)iMacs_IL12可以誘導PBMCs產(chǎn)生大量IFN-γ以增強免疫。在體外及體內(nèi)實驗中，iMacs_IL12對CD8+T細胞的維持、增殖和激活均具有積極作用，并且可以抑制T細胞的耗竭。除此之外，iMac_IL12顯著促進T細胞對宮頸癌、神經(jīng)膠質瘤和肺癌等腫瘤細胞系的殺傷。在小鼠CDX模型中，iMac_IL12聯(lián)合T細胞可以顯著抑制小鼠的腫瘤生長并延長生存周期，并在小鼠腫瘤轉移模型中同樣可以顯著降低腫瘤負荷，延長生存周期，并減少腫瘤細胞向主要臟器轉移。綜上，本研究分化的iMacs可以克服巨噬細胞產(chǎn)品臨床應用面臨的來源障礙，避免了巨噬細胞在基因編輯和病毒整合中的安全性和低效性等問題。該GEMs顯示出T細胞依賴的強抗腫瘤作用，可以顯著抑制腫瘤生長和系統(tǒng)性轉移，提高癌癥存活率。中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士后康保強為該論文的第一作者，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦研究員、朱艷玲副研究員為該論文的通訊作者。該研究成果得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣東省科技計劃項目、廣州市重點研發(fā)計劃等項目的資助。論文鏈接人多能干細胞來源的分泌IL12巨噬細胞抗腫瘤示意圖
揮發(fā)性是有機氣溶膠（OA）最重要的物理化學性質之一，揮發(fā)性高低決定OA的氣固分配過程，進而影響其大氣生消機制。基于揮發(fā)性的量化表征（飽和蒸氣壓濃度C*的分布）是模型模擬二次有機氣溶膠（SOA）生成的關鍵，準確量化OA的揮發(fā)性分布及其影響因素有助于促進對SOA模擬的準確性。目前，測量環(huán)境OA揮發(fā)性的通常利用加熱方法加速氣溶膠揮發(fā)過程，并通過氣溶膠測量儀器檢測，結合動力學模型或者經(jīng)驗法模擬該揮發(fā)過程，以量化有機氣溶膠的揮發(fā)性分布；隨著OA在近分子水平上的測量和研究的發(fā)展，應用分子結構或分子元素組成的參數(shù)化方法估計OA的揮發(fā)性也越來越廣泛，然而不同方法之間揮發(fā)性估計的差異仍不明確，導致OA揮發(fā)性量化仍有較大不確定性。特別是城市地區(qū)一次源排放和二次生成過程復雜，有機物分子成千上萬，不同方法對環(huán)境OA揮發(fā)性測量的估算影響，尚無系統(tǒng)性研究。而針對其OA中關鍵含氮組分，有機硝酸酯（R-ONO2，簡稱pON）的研究更是十分缺乏，阻礙了對OA在大氣中動態(tài)生成和老化的模擬與認識。為了量化城市環(huán)境OA的揮發(fā)性及不同揮發(fā)性估計方法之間的差異，中國科學院廣州地球化學研究所陳衛(wèi)博士在胡偉偉研究員的指導下，在中國的華南珠江三角洲特大城市廣州開展了綜合外場觀測。在觀測中基于多種測量技術，采用五種方法估算了OA和pON的揮發(fā)性分布（表1）：其中包括基于測量環(huán)境OA熱解析曲線（OA揮發(fā)比例隨溫度變化）的（1）經(jīng)驗法和（2）動力學模型法；（3）基于官能團揮發(fā)性貢獻的SIMPOL模型法和（4）基于有機分子元素組成的參數(shù)化方法，以及（5）基于有機分子氣體和顆粒相分配的氣固分配法。方法（1）和（2）的熱解析曲線由熱解析管與氣溶膠質譜儀聯(lián)用（TD-AMS）測量得到。方法（3）和（4）分別基于膜采樣的電噴霧源（ESI-）傅里葉變換離子回旋共振分析儀（FT-ICR-MS）和配有在線氣體氣溶膠進樣口的化學電離質譜儀（FIGAERO–CIMS，碘離子源）兩套環(huán)境OA分子式計算得到。方法（5）的數(shù)據(jù)由FIGAERO–CIMS測量得到的氣態(tài)和顆粒態(tài)有機物提供。本研究對不同揮發(fā)性估算方法進行了綜合評價，發(fā)現(xiàn)城市地區(qū)環(huán)境有機氣溶膠OA在不同方法間呈現(xiàn)出的揮發(fā)性高低趨勢為: TD-AMS經(jīng)驗法≈TD-AMS動力學模型法≈SIMPOL模型法（FT-ICR-MS）<參數(shù)化方法（FT-ICR-MS）<氣固分配法（FIGAERO-CIMS）<SIMPOL模型法（FIGAERO-CIMS）<參數(shù)化方法 （FIGAERO-CIMS）。具體來說，基于TD加熱法量化的OA揮發(fā)性的方法（1）和（2）具有較好的一致性。當假設該觀測期間環(huán)境OA主要由有機硫酸酯、有機硝酸酯和羧酸基團組成時，基于FT-ICR的SIMPOL模型量化的OA揮發(fā)性分布（方法3）與兩種加熱法的揮發(fā)性一致， 驗證了這三種方法的有效性。但基于FI-ICR-MS測量的參數(shù)化方法（方法4）與前三種方法存在較大差異，高估環(huán)境OA的揮發(fā)性約2個數(shù)量級(>100倍)，且目前文獻報道的不同參數(shù)化方案之間的估算結果亦不同。這表明基于有機分子組成的參數(shù)化方法目前仍存在較大的不確定性，在利用該方法闡述有機氣溶膠揮發(fā)性結果時，需要考慮該不確定性，而參數(shù)化方案仍需進一步細化與改進。基于FIAGERO-CIMS測量結果的氣固分配法估算的OA揮發(fā)性分布（方法5）較其他方法偏差較大，僅分布于較狹窄的飽和蒸汽壓范圍內(nèi) (0≤飽和蒸氣壓log C*≤4 μg m-3)。這種狹窄的揮發(fā)性分布結果主要由于FIGAERO-CIMS中進樣口氣溶膠揮發(fā)加熱而導致有機物分子熱解，以及質譜中碘離子源的選擇性較強，利于測量含氧等有機極性物種兩個原因主導。與FT-ICR相比，F(xiàn)IGAERO-CIMS測量到的OA種類較少，特別缺乏含S和極性較弱的含N物種。針對大氣中的有機硝酸酯（pON），基于TD加熱法和SIMPOL模型結果發(fā)現(xiàn)pON揮發(fā)性分布在log C*≤-9和≥2 μg m-3時貢獻的質量分數(shù)均較高，表明pON中既存在較多的低揮發(fā)性組分，也存在相當一部分半揮發(fā)性組分。其中同時含N和S的有機物種（CHONS，推測為硝基有機硫酸鹽）可貢獻pON質量的約28%，突出了非均相/液相反應對城市地區(qū)pON形成的重要貢獻。綜上所述，本研究對環(huán)境有機氣溶膠不同揮發(fā)性估算方法進行了系統(tǒng)的評估，并用不同方法量化了城市環(huán)境有機氣溶膠和有機硝酸酯的揮發(fā)性分布，為研究城市地區(qū)OA和pON的揮發(fā)性測量和認識提供了新的視角，為城市地區(qū)氣溶膠二次生成機制的研究提供基礎科學依據(jù)。圖1 根據(jù)不同方法計算的有機氣溶膠（OA）揮發(fā)性分布：（a）基于熱解析曲線的經(jīng)驗法和動力學模型法；基于FT-ICR數(shù)據(jù)集的（b）SIMPOL模型法 (Pankow and Asher 2008) 和（c）參數(shù)化方法 (Isaacman-VanWertz and Aumont 2021; Li, Poschl, and Shiraiwa 2016)；以及基于FIGAREO-CIMS數(shù)據(jù)集的（d）氣-固分配法、（e）SIMPOL模型以及（f）參數(shù)化方法。圖2（a）顆粒有機硝酸鹽（pON）、無機硝酸鹽（主要是硝酸銨）和實驗室生成的純硝酸銨顆粒物的TD熱解析曲線；（b）基于TD-AMS系統(tǒng)測量的NO+, NO2+,CxHyN+, CxHyON+的熱解析曲線；（c）基于兩種熱解析管加熱法估計的pON的揮發(fā)性分布：包括經(jīng)驗法 (Faulhaber et al., 2009) 和本研究自行搭建動力學模型；基于FI-ICR測量的（d）SIMPOL模型 (Pankow and Asher, 2008) 和（e）參數(shù)化方法 (Li et al., 2016; Daumit et al., 2013) 估計的pON揮發(fā)性分布圖。（f）不同揮發(fā)性估計方法得到的極低揮發(fā)性（ELVOC）、低揮發(fā)性（LVOC）和半揮發(fā)性（SVOC）占總OA的比例，右軸顯示算術平均飽和蒸汽壓濃度（C*）的log值。本研究成果近期發(fā)表在國際知名期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres上，相關定量研究結果為理解城市地區(qū)有機氣溶膠的揮發(fā)性及不同揮發(fā)性研究方法差異提供了新的認知。論文第一作者為中國科學院廣州地球化學研究所博士研究生陳衛(wèi)，中國科學院廣州地球化學研究所胡偉偉研究員為通訊作者。本研究受到國家自然科學基金委基金（42375105, 42230701, 41875156）、國家環(huán)境保護城市大氣復合污染成因與防治重點實驗室開放項目（2021080540）、國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFC3701000、2021YFA1601800）、廣東省珠江人才計劃（2019QN01L9480)廣東省科技研究基金（2023B1212060049）等項目的聯(lián)合資助。論文信息： Chen, W. ★（陳衛(wèi)），Hu, W.*（胡偉偉），Tao, Z.（陶梓），Cai, Y.（蔡義宇）, Cai, M.，（蔡明甫），Zhu, M.（朱明），Ye, Y.（葉宇晴），Zhou, H.（周懷姍），Jiang, H.（姜鴻興），Li, J.（李軍），Song, W.（宋偉），Zhou, J.（周嘉儀），Huang, S.（黃山），Yuan, B.（袁斌）, Shao, M.（邵敏），F(xiàn)eng, Q.（馮茜丹），Li, Y.（李穎），Isaacman-VanWertz, Gabriel，Stark, Harald，Day, Douglas A.，Campuzano-Jost, Pedro，Jimenez, Jose L. , and Wang, X.（王新明）: Quantitative Characterization of the Volatility Distribution of Organic Aerosols in a Polluted Urban Area: Intercomparison Between Thermodenuder and Molecular Measurements, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129(4), e2023JD040284,論文鏈接
近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室（LMB）閆巖研究員團隊在真菌直線型四環(huán)混源萜ochraceopones的生物合成與酶反應機制研究方面取得新進展，相關成果“An Enzymatic Carbon-Carbon Bond Cleavage and Aldol Reaction Cascade Converts an Angular Scaffold into the Linear Tetracyclic Core of Ochraceopones”在線發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition（《德國應用化學》）。助理研究員李艷芹、碩士叢夢靜為共同第一作者，研究員閆巖、王俊鋒與張長生為共同通訊作者。混源萜（meroterpenoids）是一類部分分子骨架來源于萜烯的天然產(chǎn)物，它們具有復雜多樣的化學結構及廣泛的生物學活性。這些豐富的骨架結構既可能來源于萜烯部分多樣化的重排與環(huán)化，也可能來源于其非萜烯部分如聚酮、吲哚、莽草酸等豐富的后修飾。因此其生物合成途徑中可能蘊含了大量新穎的酶促化學反應機制，深入研究這些酶學機制將為我們創(chuàng)建具有新型骨架結構和生物學活性的藥物先導提供基礎。真菌直線型四環(huán)混源萜ochraceopones具有優(yōu)異的抗病毒和抗炎活性，然而其由常見的四元折線型結構轉化為獨特的直線型結構所涉及的化學合成和酶學反應機制卻極具挑戰(zhàn)性。研究團隊早期從一株南極土壤來源真菌Aspergillus ochraceopetaliformis?SCSIO 05702中分離得到了一類四環(huán)混源萜類化合物ochraceopones（化合物1-4，7）（J Nat Prod, 2016,79:59-65）。基于基因組學及生物信息學分析定位了負責該類化合物生物合成的基因簇（圖1），通過構建構巢曲霉異源表達體系，聯(lián)合體外微粒體實驗及蛋白表達，成功鑒定和表征了負責化合物ochraceopones形成的所有生物合成酶，并闡明了完整的生物合成途徑（圖2）。圖1. 直線型四環(huán)混源萜ochraceopones的生物合成基因簇圖2. 直線型四環(huán)混源萜ochraceopones的生物合成途徑推測在這項研究中，研究團隊證明了ochraceopones的線性四環(huán)骨架是由同一個折線型前體即ochraceopone E（7）衍生而來。通過體外氘水標記的微粒體實驗，證實了化合物7生成16涉及的碳-碳鍵斷裂反應不是自發(fā)進行的，而是由多功能細胞色素P450-OchH催化完成。其通過將C13位羥基形成氧自由后促發(fā)C13-C14鍵斷裂，而后通過羥基化形成十元環(huán)的中間體18，之后自發(fā)形成化合物16（圖3）。圖3. OchH的功能表征為了驗證16作為真實底物的正確性，研究團隊將16與基因簇內(nèi)其余后修飾基因在構巢曲霉中進行了生物轉化，并通過體外微粒體與蛋白的聯(lián)合反應證實了該反應過程。結果顯示，異構酶OchL通過催化分子內(nèi)的羥醛反應將經(jīng)過多步修飾的碳-碳鍵斷裂形成的十元環(huán)重新連接，形成了一個新的碳-碳鍵而呈現(xiàn)出最終的線性四環(huán)化合物3（圖4）。圖4. 三環(huán)到線性四環(huán)骨架ochraceopones的生物轉化表征然而，在異源表達及體外反應過程中，除了獲得一系列不能被繼續(xù)轉化的途徑副產(chǎn)物如化合物19、19’、21和23之外，均沒有檢測到反應的真正中間體（圖4）。但是就觀察到的實驗結果表明在目前的生物反應體系中，隨著氧化后修飾的多步積累，反應的真實底物在缺乏其后續(xù)生物轉化酶的條件下無法穩(wěn)定存在。肯定的是，根據(jù)分離到的一系列副產(chǎn)物及對其形成機制的推測，可以確定整個反應中間過程存在的真實性。總之，本研究鑒定并表征了合成ochraceopones的所有生物合成酶，并證明了完整的生物合成途徑。證實了ochraceopones類化合物是由OchHJGL催化的酶級聯(lián)反應將常見的折線型四環(huán)前體合成獨特線性四環(huán)骨架結構。其中，多功能細胞色素P450-OchH負責催化自由基形成并引發(fā)C-C鍵斷裂和隨后的C12的羥基化，然后OchJ催化C15羥基化和OchG催化C15-OH脫氫。最后，醛縮酶OchL通過催化分子內(nèi)羥醛反應導致新的C-C鍵形成而構建最終的線性四環(huán)骨架。OchH和OchL的發(fā)現(xiàn)及其功能闡明將為尋找更多新的P450酶和醛縮酶提供途徑。然而，由于OchL底物的不穩(wěn)定性，可能需要通過合成更穩(wěn)定的底物衍生物來進一步研究其催化機理。上述研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、海南省科技計劃三亞崖州灣科技城科技創(chuàng)新聯(lián)合項目、國家自然科學基金、中國科學院王寬誠率先人才計劃“盧嘉錫國際團隊項目”和海南省自然科學基金等的資助。相關論文信息：Yanqin Li， Mengjing Cong，Wengui Wang, Xiufeng Zhang, Yiguang Zhu, Yongxiang Song, Wenjun Zhang, Hua Xiao, Yonghong Liu, Changsheng Zhang, Junfeng Wang, and Yan Yan. An Enzymatic Carbon-Carbon Bond Cleavage and Aldol Reaction?Cascade Converts an Angular Scaffold into the Linear Tetracyclic Core of Ochraceopones. Angew Chem Int Edit,2024. doi.org/10.1002/anie.202403365文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202403365
俯沖洋殼的再循環(huán)一直被認為是造成地幔組成不均一的主要原因。然而，占俯沖大洋板塊90%以上體積的大洋巖石圈地幔，其俯沖之后的命運卻并不明確。 近日，中國科學院廣州地球化學研究所楊陽特任研究員與美國哈佛大學及塔爾薩大學的科研人員合作，通過對北冰洋Gakkel洋脊西部火山區(qū)和中部弱巖漿活動區(qū)267件玄武巖樣品（圖1）的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)Gakkel西部發(fā)育正常厚度洋殼的區(qū)域，主要產(chǎn)出虧損的N-MORB，且其巖漿組成從西到東顯示出系統(tǒng)的地球化學變化，揭示了地幔逐漸虧損，部分熔融程度逐漸降低的過程。而Gakkel中部洋殼極度不發(fā)育出現(xiàn)大部分橄欖巖出露的地區(qū)，卻產(chǎn)出富集的E-MORB，但主量元素卻虧損CaO，具有極低的CaO/Al 2O 3比值。提出Gakkel西段地幔是“飽滿”但“虧損”的，而中段地幔是“貧瘠”但“富集”的。飽滿和貧瘠代表了它們?nèi)廴诋a(chǎn)生巖漿的能力，而虧損和富集則指它們在微量元素上的富集程度。且中部地幔的潛在溫度極低，以此提出，極度貧瘠的地幔源區(qū)再加上異常低的地幔潛在溫度的綜合作用下，形成了極少巖漿的Gakkel中段少巖漿作用區(qū)。 綜合北冰洋洋脊巖石的地球化學組成及其分布，研究提出新生的大洋巖石圈中保留了前世的“記憶”，指示了其下方存在再循環(huán)大洋巖石圈地幔組成的難熔地幔端元，且比例從西到東逐漸增加（圖2），直至在弱巖漿活動區(qū)無法形成足夠的洋殼，從而使得再循環(huán)大洋巖石圈地幔直接出露在海底。定量計算發(fā)現(xiàn)，板塊構造以來全球俯沖大洋巖石圈地幔的體積幾乎等同于下地幔的總體積。因此提出，俯沖的大洋巖石圈地幔將再循環(huán)至對流地幔中，并形成新生大洋巖石圈的一部分。 圖1 北冰洋Gakkel洋脊樣品分布及巖石圈結構示意圖 圖2 北冰洋Gakkel洋脊地幔組成 該研究成果發(fā)表于國際權威地學期刊《Earth and Planetary Science Letters》，該研究受到國家基金委和中國科學院青年創(chuàng)新促進會項目資助。 論文信息： Yang A.Y. (楊陽), Langmuir C. H., Michael P. J., The significance of recycled oceanic mantle lithosphere beneath the Arctic Gakkel Ridge. Earth and Planetary Science Letters, 2024, 626 https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118553翻譯搜索復制
