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南海海洋所儀器中心儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新工作榮獲《科研儀器案例庫》收錄

近期，南海海洋所儀器中心高級(jí)工程師周巍、工程師鄭曉紅、正高級(jí)工程師肖志會(huì)等撰寫案例《基于國產(chǎn)高性能計(jì)算集群實(shí)現(xiàn)海洋模式的加速計(jì)算》、《一種核磁共振波譜儀的散熱片改進(jìn)設(shè)計(jì)》被《科研儀器案例庫》收錄。　　案例《基于國產(chǎn)高性能計(jì)算集群實(shí)現(xiàn)海洋模式的加速計(jì)算》，面對(duì)氣候變化預(yù)測(cè)和海洋環(huán)境保護(hù)等重大挑戰(zhàn)，通過利用國產(chǎn)鯤鵬高性能計(jì)算集群，成功加速了ROMS、CESM和HYCOM等主流海洋模式的計(jì)算，顯著提升了模型的計(jì)算效率和擴(kuò)展能力。研究成果不僅標(biāo)志著國產(chǎn)高性能計(jì)算技術(shù)在我國海洋科學(xué)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，而且為未來海洋研究和應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，推動(dòng)了南海海洋所在海洋科學(xué)和高性能計(jì)算領(lǐng)域的前沿研究。　　案例《一種核磁共振波譜儀的散熱片改進(jìn)設(shè)計(jì)》，針對(duì)核磁共振波譜儀的維護(hù)成本高和穩(wěn)定性差的問題，通過改進(jìn)散熱片設(shè)計(jì)，保留安全閥，簡(jiǎn)化了液氮補(bǔ)充和液氦排放程序。這一改進(jìn)不僅降低了磁體失超的風(fēng)險(xiǎn)和液氦浪費(fèi)，保障了儀器的安全運(yùn)行，還顯著節(jié)約了資源，減少了儀器和實(shí)驗(yàn)室的安全隱患，提高了工作效率。　　本次優(yōu)秀科研儀器案例征集活動(dòng)由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦、中國儀器儀表學(xué)會(huì)承辦，旨在為儀器操作和改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)室改造、實(shí)驗(yàn)流程標(biāo)準(zhǔn)制定等工作提供具有指導(dǎo)和借鑒意義的優(yōu)秀案例。案例征集內(nèi)容廣泛，包括科研儀器設(shè)備的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法的開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研制、科研儀器的維修與維護(hù)、升級(jí)改造、整機(jī)及關(guān)鍵零部件的研發(fā)、驗(yàn)證評(píng)價(jià)及可靠性評(píng)價(jià)，以及專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)等。

2024-01-15

Cell | 深圳先進(jìn)院等合作發(fā)現(xiàn)髓系惡性血液腫瘤重要家族風(fēng)險(xiǎn)因素

研究發(fā)現(xiàn)了髓系惡性血液腫瘤易感性的重要家族風(fēng)險(xiǎn)因素，并揭示了轉(zhuǎn)錄延伸在其中的重要作用機(jī)制北京時(shí)間1月12日晚，深圳理工大學(xué)（籌）藥學(xué)院教授、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所癌癥免疫研究中心趙佳偉聯(lián)合哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬波士頓兒童醫(yī)院教授Vijay Sankaran團(tuán)隊(duì)通過群體遺傳學(xué)的方法，發(fā)現(xiàn)了髓系惡性血液腫瘤易感性的重要家族風(fēng)險(xiǎn)因素，并揭示了轉(zhuǎn)錄延伸在其中的重要作用機(jī)制，相關(guān)成果發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上。血液腫瘤是一類常見的惡性腫瘤，與其他實(shí)體惡性腫瘤不同，髓系血液惡性腫瘤幾乎常見于各個(gè)年齡段，具有明顯的可遺傳性。盡管近幾十年對(duì)血液惡性腫瘤發(fā)生的體細(xì)胞驅(qū)動(dòng)突變（Somatic Driver Mutation）的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)致病機(jī)理已經(jīng)有了較完整的研究，我們對(duì)可遺傳的胚系突變（Germline Mutation）在血液腫瘤發(fā)生中的作用理解仍非常有限。作為群體遺傳學(xué)的重要研究手段，全基因組相關(guān)聯(lián)研究（Genome Wide Association Study, GWAS）在識(shí)別和尋找可遺傳性胚系突變的致病作用中具有不可忽視的意義。例如，胎兒向成人血紅蛋白素表達(dá)轉(zhuǎn)換的重要調(diào)控因子BCL11A的發(fā)現(xiàn)就要?dú)w功于全基因組相關(guān)聯(lián)研究技術(shù)。然而，全基因組相關(guān)聯(lián)研究技術(shù)在某些方面上卻具有天然的劣勢(shì)。這種劣勢(shì)主要表現(xiàn)在GWAS技術(shù)高度依賴于基因組測(cè)序技術(shù)以及大量樣本，然而過去的幾十年內(nèi)全基因組測(cè)序的高額費(fèi)用使得GWAS技術(shù)僅僅只能應(yīng)用于以微陣列技術(shù)為主體的發(fā)生頻率超過5%的常見突變體。從孟德爾經(jīng)典遺傳學(xué)以及宏觀進(jìn)化中可知，有害突變體的發(fā)生頻率通常非常低，而常見突變體的外顯率（Penetrance）通常比較低，因此通過GWAS的方法找到的常見突變體對(duì)惡性腫瘤形成的實(shí)際意義在遺傳學(xué)和癌癥生物學(xué)中一直存在爭(zhēng)議。然而，隨著全基因組測(cè)序技術(shù)日趨成熟，測(cè)序的費(fèi)用也有了顯著的下降，越來越多的全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)的釋放使得群體遺傳學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元，即我們可以通過全基因組測(cè)序找到的罕見突變體來進(jìn)行罕見突變體相關(guān)聯(lián)研究（Rare Variant Association Study, RVAS）。通過RVAS找到的髓系惡性血液腫瘤易感性的重要家族風(fēng)險(xiǎn)因素（CTR9突變體）相比傳統(tǒng)GWAS找到的風(fēng)險(xiǎn)因素致病可能性具有顯著的提高（1000% v.s. 25%）。CTR9是PAF1蛋白質(zhì)復(fù)合體的重要支架蛋白，在結(jié)構(gòu)上具有粘合PAF1蛋白質(zhì)復(fù)合體其余亞基CDC73，PAF1，LEO1，WDR61的重要作用，而PAF1復(fù)合體通常被認(rèn)為在RNA聚合酶進(jìn)行轉(zhuǎn)錄延展時(shí)具有重大作用。在后續(xù)的研究中，趙佳偉發(fā)現(xiàn)當(dāng)且僅當(dāng)CTR9部分缺失時(shí)，人長(zhǎng)期和短期造血干細(xì)胞具有顯著性的擴(kuò)增，且擴(kuò)增的造血干細(xì)胞是具備干細(xì)胞功能的。從機(jī)制上，當(dāng)CTR9部分缺失時(shí)，一部分PAF1復(fù)合體亞基將完全解離成為游離的蛋白質(zhì)，在這部分游離的蛋白質(zhì)中，CDC73和PAF1可以通過MLLT3加入另一個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合體，超級(jí)延展復(fù)合體（Super Elongation Complex, SEC）。加入了CDC73和PAF1的SEC可以特異性地提升與造血干細(xì)胞自我更新相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子即其他相關(guān)蛋白質(zhì)的mRNA延展效率，從而提高造血干細(xì)胞的擴(kuò)增。該研究展現(xiàn)了群體遺傳學(xué)，特別是全基因組相關(guān)聯(lián)研究在復(fù)雜疾病致病機(jī)理中的巨大作用，為家族性髓系惡性血液腫瘤發(fā)生的機(jī)理提供了新思路。同時(shí)，此項(xiàng)研究揭示了以往尚未被解釋的PAF1復(fù)合體亞基與SEC的潛在關(guān)聯(lián)性。鑒于SEC在多種血液腫瘤發(fā)生中具有不可或缺的作用，以PAF1復(fù)合體亞基與SEC結(jié)合的蛋白為靶點(diǎn)可能會(huì)成為某些類型的髓系白血病藥物發(fā)展的新思路。趙佳偉教授、Liam Cato博士為本文共同第一作者，趙佳偉教授、Vijay Sankaran教授為本文共同通訊作者。圖1 突變體/單堿基多樣性隨著發(fā)生頻率的下降造成更高的外顯率。當(dāng)?shù)任换蝾l率小于0.005且概率比例（odds ratio）大于5時(shí)，該突變體基本遵循孟德爾遺傳，而常見單堿基多樣性（發(fā)生頻率大于0.05）通常難以產(chǎn)生較大的概率比例，只有在捕捉到罕見單堿基多樣性時(shí)該等位基因才可能會(huì)對(duì)目標(biāo)性狀具有有較大影響。圖2 相對(duì)于常見單堿基多樣性的GWAS（CVAS），罕見單堿基多樣性（RVAS）的概率比例顯著提高，其造成的外顯率比例也顯著上升圖3 部分CTR9的缺失使得一部分PAF1復(fù)合體被拆解，釋放出的部分亞基，如PAF1和CDC73被超級(jí)延展復(fù)合體募集，從而增強(qiáng)與造血干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)與自我更新有關(guān)的基因如MECOM, GFI1B, LMO2等的轉(zhuǎn)錄延展，從而調(diào)高這部分基因的表達(dá)，導(dǎo)致造血干細(xì)胞擴(kuò)增的后果。而CTR9/PAF1復(fù)合體作為一類管家基因?qū)τ诩?xì)胞的存活是不可或缺的，因此CTR9完全缺失的造血干細(xì)胞無法長(zhǎng)期維持穩(wěn)態(tài)。文章鏈接

2024-01-18

廣州能源所發(fā)表超長(zhǎng)重力熱管地?zé)崮荛_發(fā)方面的綜述論文

近期，中國科學(xué)院廣州能源研究所先進(jìn)能源系統(tǒng)研究室蔣方明研究員團(tuán)隊(duì)在能源領(lǐng)域著名期刊Renewable and Sustainable Energy Reviews發(fā)表了題為Super-long gravity heat pipe for geothermal energy exploitation - A comprehensive review的綜述論文。近期，中國科學(xué)院廣州能源研究所先進(jìn)能源系統(tǒng)研究室蔣方明研究員團(tuán)隊(duì)在能源領(lǐng)域著名期刊Renewable and Sustainable Energy Reviews發(fā)表了題為Super-long gravity heat pipe for geothermal energy exploitation - A comprehensive review的綜述論文。超長(zhǎng)重力熱管地?zé)嵯到y(tǒng)因其獨(dú)特的“取熱不取水”、無泵式自驅(qū)運(yùn)行等特性以及優(yōu)良的熱輸運(yùn)能力，近年來在地?zé)崮荛_發(fā)領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注。該文全面論述了重力熱管技術(shù)在地?zé)崮荛_發(fā)中的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，包括工質(zhì)優(yōu)選、工質(zhì)填充量、熱管結(jié)構(gòu)與形貌，管內(nèi)多相流傳熱機(jī)制等。論文還討論了超長(zhǎng)重力熱管地?zé)嵯到y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究的最新進(jìn)展、場(chǎng)地測(cè)試或示范、井下地?zé)醿?chǔ)層的傳熱強(qiáng)化、電-冷-熱多聯(lián)產(chǎn)、地?zé)崮?等內(nèi)容以及超長(zhǎng)重力熱管系統(tǒng)的熱力經(jīng)濟(jì)分析。最后，論文探討了超長(zhǎng)重力熱管地?zé)嵯到y(tǒng)尚需解決的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向。論文通訊作者為蔣方明研究員和陳娟雯助理研究員，第一作者為博士后R.S. Anand和2022級(jí)博士生李昂。該項(xiàng)研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFB1507300、2021YFB1507301）和國家自然科學(xué)基金（52206126、52206287）等項(xiàng)目的資助。原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114286

2024-01-18

廣州健康院在高選擇性BET BD2抑制劑用于治療AML的研究中獲新進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院許永團(tuán)隊(duì)與中國藥科大學(xué)吳筱星團(tuán)隊(duì)合作，報(bào)道了一系列苯氧芳基吡啶酮作為高選擇性BET BD2抑制劑用于AML的治療。近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院許永團(tuán)隊(duì)與中國藥科大學(xué)吳筱星團(tuán)隊(duì)合作，報(bào)道了一系列苯氧芳基吡啶酮作為高選擇性BET BD2抑制劑用于AML的治療。相關(guān)成果以“Discovery of Novel Phenoxyaryl Pyridones as Bromodomain and Extra-Terminal Domain (BET) Inhibitors with High Selectivity for the Second Bromodomain (BD2) to Potentially Treat Acute Myeloid Leukemia”為題發(fā)表在美國化學(xué)會(huì)Journal of Medicinal Chemistry上。此研究是團(tuán)隊(duì)在報(bào)導(dǎo)BET BD2選擇性抑制劑XY153（J. Med. Chem. 2022, 65, 5760–5799）后在該領(lǐng)域上取得的又一進(jìn)展。目前，已有許多pan-BET抑制劑被開發(fā)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。然而第一代pan-BET抑制劑在臨床上表現(xiàn)出胃腸道毒性和血小板減少等劑量限制性毒性（DLT）。最新研究表明，第二代BD2選擇性BET抑制劑與泛BET抑制劑相比具有安全性改善的優(yōu)勢(shì)。艾伯維公司開發(fā)的第二代BD2高選擇性BET抑制劑ABBV-744的毒性低于泛BET抑制劑，并且在臨床前體內(nèi)模型中表現(xiàn)出穩(wěn)定的藥效。ABBV-744已進(jìn)入臨床試驗(yàn)用于治療AML和骨髓纖維化。然而，有專利披露ABBV-744以低微摩爾濃度(hERG IC50 = 3.1 M)抑制hERG鉀離子通道，有潛在的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。因此，找到具有高BD2選擇性和更高安全性的BET抑制劑具有重要意義。本研究以ABBV-744為原型，采用開環(huán)策略降低平面芳香性，通過深入的構(gòu)效關(guān)系討論，最終獲得了更高BD2選擇性的BET抑制劑23。23對(duì)BRD4 BD2表現(xiàn)出強(qiáng)結(jié)合活性，IC50達(dá)到2.9 nM，BD2選擇性倍數(shù)為2583倍，并且具有更低的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)（hERG IC50 > 30 M）。作者通過X-ray晶體學(xué)技術(shù)解析了相關(guān)化合物與BRD4 BD1/BRD2 BD2的共晶結(jié)構(gòu)，闡明了優(yōu)選化合物具有高BD2活性和選擇性的結(jié)構(gòu)機(jī)理。同時(shí)，化合物23表現(xiàn)出優(yōu)異的抗MV4-11細(xì)胞系的殖活性及體內(nèi)抗腫瘤效果。本研究為設(shè)計(jì)開發(fā)BET BD2選擇性小分子抑制劑提供了良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并為開發(fā)針對(duì)急性髓性白血病及骨髓纖維化的藥物提供了新的候選分子。吳筱星課題組博士研究生江文華，侯強(qiáng)強(qiáng)及許永課題組碩士研究生徐鴻瑞為本論文的共同第一作者，吳筱星教授和許永研究員為通訊作者。該項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。論文鏈接BET BD2選擇性抑制劑的理性設(shè)計(jì)

2024-01-16

廣州地化所：烴源巖中短鏈烷基苯系物分析方法及其石油地球化學(xué)意義

短鏈烷基苯系物（總碳數(shù)為C6-C10的C0-C4烷基取代苯系物，包括苯、甲苯、乙苯、二、三和四甲基苯及異構(gòu)體）是原油和烴源巖中一類重要的有機(jī)化合物組分，其組成與分布特征可能具有潛在的指示有機(jī)質(zhì)類型、沉積環(huán)境性質(zhì)、熱演化程度等重要地質(zhì)-地球化學(xué)信息。檢測(cè)烴源巖中的有機(jī)物質(zhì)首先需要對(duì)烴源巖樣品進(jìn)行極性溶劑（如二氯甲烷和甲醇的混合溶劑）抽提、濃縮，經(jīng)柱色譜分離，獲取其中的短鏈烷基苯系物的組分與分布特征。由于短鏈烷基苯系物碳數(shù)較低、分子量小、沸點(diǎn)一般較低，在前處理過程中可能存在損失而難以檢測(cè)分析，因此烴源巖中短鏈烷基苯系物的測(cè)定一直都是個(gè)挑戰(zhàn)。近期，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室詹兆文副研究員等探索采用頂空-箭型固相微萃取與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（HS-SPME-Arrow-GC/MS）技術(shù)直接檢測(cè)分析烴源巖粉末樣品中的短鏈烷基苯系物，并提出了最優(yōu)的測(cè)試分析條件和儀器參數(shù)。推薦的HS-SPME-Arrow條件為250 m涂層厚度的聚二甲基硅氧烷（PDMS）萃取頭、萃取溫度120 、萃取時(shí)間20min、解析溫度為260 ，GC/MS采用原油和烴源巖抽提物中芳烴化合物分析的常規(guī)條件即可。利用該方法可以檢測(cè)出目前原油和烴源巖中已定性的35個(gè)短鏈烷基苯系物，共計(jì)31個(gè)峰（圖1）。　　研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用上述方法分析了我國不同沉積背景下湖相烴源巖中短鏈烷基苯系的組成與分布特征，研究發(fā)現(xiàn)部分短鏈烷基苯系的相對(duì)含量與烴源巖鏡質(zhì)體反射率Ro值存在較好的相關(guān)性，提出3個(gè)新的表征有機(jī)質(zhì)熱演化程度的參數(shù)，即二甲基-4-乙苯比值(DM4EBR)、1,2二甲基乙苯比值(1,2-DMEBR)和三甲苯比值(TMBR)，通過它們與Ro值的相關(guān)關(guān)系可以估算烴源巖或原油的成熟度（圖1）。此外，通過短鏈烷基苯系物的分布特征與常規(guī)生物標(biāo)志物參數(shù)之間關(guān)系，提出3個(gè)具有潛在指示烴源巖有機(jī)質(zhì)類型和沉積環(huán)境性質(zhì)的指標(biāo)，即DMEBR-1（二甲基乙苯比值-1）、DMEBR-2（二甲基乙苯比值-2）和1-MiPBR（1-甲基異丙基苯比值），指出在烴源巖生油晚期前（Ro＜1.2%），這三個(gè)參數(shù)值分別大于0.8、0.9和0.6時(shí)指示烴源巖形成于以陸源有機(jī)物輸入為主的有氧-低氧條件下的淡水環(huán)境；而低于界限值則表明有機(jī)質(zhì)主要以藻類有機(jī)質(zhì)為主，沉積于缺氧、還原或咸水環(huán)境，并以此參數(shù)及其界限建立了烴源巖有機(jī)質(zhì)與沉積環(huán)境判識(shí)圖版（圖2）。　　短鏈烷基苯系物屬于原油和烴源巖中的輕烴范疇，在凝析油、高成熟的輕質(zhì)油和高-過成熟的烴源巖中相對(duì)富集。高的豐度使其比常規(guī)生物標(biāo)志物更容易檢測(cè)分析，且分子量和沸點(diǎn)都大于一般C 6-C 7化合物，這使得其檢測(cè)比一般輕質(zhì)烷烴化合物更可靠，含苯環(huán)的結(jié)構(gòu)使其抗生物降解能力較烷烴類輕烴化合物強(qiáng)。這些特征可以使短鏈烷基苯系物（尤其是三甲苯和四甲苯系列）成為理想的分子指標(biāo)，在研究深層烴源巖、輕質(zhì)油/凝析油等高-過成熟度地質(zhì)樣品時(shí)發(fā)揮重要作用。圖1：HS-SPME-Arrow-GC/MS分析烴源巖中短鏈烷基苯系的總離子色譜圖其中，B=苯，M=甲基，E=乙基，P=丙基，i=異-，n=正-，Tol=甲苯，EB=乙苯，DMB=二甲苯，TMB=三甲苯，TeMB=四甲苯圖2：短鏈烷基苯系物參數(shù)與烴源巖成熟度參數(shù)之間的關(guān)系其中：A，B和C分別是二甲基-4-乙苯比值(DM4EBR= 1,3-DM-4-EB/1,2-DM-4-EB))、1,2二甲基乙苯比值(1,2-DMEBR = 1,2-DM-4-EB/(1,2-DM-4-EB + 1,2-DM-3-EB))和三甲苯比值(TMBR = 1,2,3-TMB/(1,3,5-TMB + 1,2,4-TMB + 1,2,3-TMB))與烴源巖鏡質(zhì)體反射率Ro值之間的相關(guān)關(guān)系。各簡(jiǎn)稱對(duì)應(yīng)化合物及其色譜峰見圖1. 圖3：短鏈烷基苯系物參數(shù)判識(shí)烴源巖有機(jī)質(zhì)輸入和沉積環(huán)境性質(zhì)圖版　　其中：DMEBR-1（二甲基乙苯比值-1）=(1,3-DM-2-EB + 1,2-DM-3-EB)/1,2,3,4-TeMB；　　DMEBR-2（二甲基乙苯比值-2） = (1,4-DM-2-EB + 1,3-DM-4-EB + 1,2-DM-4-EB + 1,3-DM-2-EB + 1,2-DM-3-EB)/(1,2,4,5-TeMB + 1,2,3,5-TeMB + 1,2,3,4-TeMB)；　　1-MiPBR（1-甲基異丙基苯比值）= (1-M-3-iPB + 1-M-4- iPB + 1-M-2-iPB)/(1,2,3,5-TeMB + 1,2,3,4-TeMB)。各簡(jiǎn)稱對(duì)應(yīng)化合物及其色譜峰見圖1. 　　論文信息：Zhan, Z.-W.,(詹兆文) Wang, G.-X.,(王國翔) Tian, Y.,(田彥寬) Zhan, X.,(詹鑫) Liang, T.,(梁天) Wang, Y.-P.,(王遙平) Zou, Y.-R., (鄒艷榮) Peng, P.a., (彭平安) 2023. Determination and petroleum geochemical significance of short-chain alkylbenzenes in lacustrine source rocks. Organic Geochemistry, 104685. 論文鏈接

2024-01-16

廣州健康院揭示自噬調(diào)控人粒系祖細(xì)胞擴(kuò)增的新機(jī)制

近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦團(tuán)隊(duì)在Stem Cell Reports期刊發(fā)表了題為“Autophagy is essential for human myelopoiesis”的文章。該研究揭示了ATG7依賴的自噬調(diào)控人粒系祖細(xì)胞在緊急粒細(xì)胞分化過程中擴(kuò)增的作用機(jī)制。近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦團(tuán)隊(duì)在Stem Cell Reports期刊發(fā)表了題為“Autophagy is essential for human myelopoiesis”的文章。該研究揭示了ATG7依賴的自噬調(diào)控人粒系祖細(xì)胞在緊急粒細(xì)胞分化過程中擴(kuò)增的作用機(jī)制。粒細(xì)胞是人體內(nèi)一類重要的免疫細(xì)胞，在感染免疫、炎癥調(diào)控及腫瘤發(fā)生等方面均發(fā)揮重要作用。當(dāng)面對(duì)系統(tǒng)性感染時(shí)，人體啟動(dòng)緊急粒細(xì)胞分化（Emergency myelopoiesis，EM）程序，粒系祖細(xì)胞（myeloid progenitors，MPs）迅速擴(kuò)增，產(chǎn)生大量粒細(xì)胞抵抗病原體，保護(hù)人體健康。然而，在EM過程中，調(diào)控MPs擴(kuò)增的具體機(jī)制尚知之甚少。研究報(bào)道，自噬在小鼠粒細(xì)胞發(fā)育過程中扮演著重要角色，而由于倫理和取材的限制，自噬對(duì)人粒細(xì)胞分化擴(kuò)增調(diào)控的研究相對(duì)較少。因此，研究團(tuán)隊(duì)基于前期開發(fā)的人多能干細(xì)胞（human pluripotent stem cells，hPSCs）體外造血分化體系，在體外建立了EM模型，并進(jìn)行了深入探究。研究團(tuán)隊(duì)在人動(dòng)員外周血來源的造血干/祖細(xì)胞（hematopoietic stem/progenitor cells，HSPCs）及hPSCs來源的HSPCs中，分別對(duì)自噬關(guān)鍵基因ATG7進(jìn)行了敲降或敲除，隨后利用體外EM模型進(jìn)行了探究。研究表明，自噬缺陷的MPs在EM過程中伴隨顯著的擴(kuò)增障礙，而只有過表達(dá)可回補(bǔ)自噬功能的全長(zhǎng)型ATG7，而非突變型ATG7，才可恢復(fù)ATG7-/--HSPCs來源MPs在EM過程中的擴(kuò)增能力。這些結(jié)果說明ATG7通過其自噬依賴的功能維持MPs在EM過程中的擴(kuò)增能力。接下來，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)自噬缺陷的MPs中堆積了大量的p53蛋白，而p53的mRNA卻沒有顯著上調(diào)，提示自噬可能通過調(diào)控p53蛋白的穩(wěn)定性來發(fā)揮重要作用。隨后，研究團(tuán)隊(duì)利用Co-IP技術(shù)，在MPs中檢測(cè)到了p53蛋白與自噬底物銜接蛋白LC3B的互作，表明p53可作為自噬的降解底物。進(jìn)一步的結(jié)果顯示，自噬缺陷顯著降低了MPs中p53蛋白和自噬下游重要細(xì)胞器-溶酶體的共定位，說明自噬的缺陷導(dǎo)致被運(yùn)送至溶酶體中進(jìn)行降解的p53蛋白變少了，進(jìn)一步驗(yàn)證了p53蛋白被自噬-溶酶體途徑降解的機(jī)制。而且，在自噬缺陷的MPs中敲降p53后，可顯著恢復(fù)MPs在EM過程中的擴(kuò)增能力。綜上，該研究表明了ATG7依賴的自噬通過降解p53蛋白，釋放MPs的增殖能力，從而保障了MPs在EM過程中的擴(kuò)增。該研究為理解人粒細(xì)胞的分化擴(kuò)增調(diào)控提供了新的見解，并為臨床開發(fā)治療粒細(xì)胞白血病的方法提供了潛在靶點(diǎn)。廣州健康院博士后谷佳明、副研究員朱艷玲為該論文的共同第一作者。廣州健康院潘光錦研究員為該論文的通訊作者。該研究成果得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。論文鏈接自噬調(diào)控人粒系祖細(xì)胞中p53降解的示意圖

2024-01-15

華南植物園揭示紅樹林恢復(fù)過程中土壤有機(jī)碳來源

濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)，尤其是紅樹林，在緩解全球氣候變化過程中起重要作用。植物和微生物殘?bào)w是土壤有機(jī)碳的兩大主要來源，但它們?cè)诩t樹林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中的分布規(guī)律尚不明晰。他們首先以木質(zhì)素酚和氨基糖分別指示植物和微生物來源的有機(jī)碳組分，對(duì)比分析了兩者在紅樹林恢復(fù)過程中對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)及其影響因子。結(jié)果顯示，紅樹林的恢復(fù)顯著提高了土壤中木質(zhì)素酚和氨基糖的含量，真菌殘?bào)w的累積量要顯著高于細(xì)菌。該研究通過將土壤有機(jī)碳來源分為植物和微生物來源，發(fā)現(xiàn)紅樹林土壤中的有機(jī)碳穩(wěn)定性不高，當(dāng)土壤從厭氧到好氧的條件轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致固存在紅樹林土壤中的有機(jī)碳流失。紅樹林土壤有機(jī)碳形成機(jī)理概念圖。濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)，尤其是紅樹林，在緩解全球氣候變化過程中起重要作用。植物和微生物殘?bào)w是土壤有機(jī)碳的兩大主要來源，但它們?cè)诩t樹林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中的分布規(guī)律尚不明晰。中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心博士后覃國銘等科研人員，通過在珠海淇澳島紅樹林保護(hù)區(qū)的野外試驗(yàn)回答了這一科學(xué)問題。他們首先以木質(zhì)素酚和氨基糖分別指示植物和微生物來源的有機(jī)碳組分，對(duì)比分析了兩者在紅樹林恢復(fù)過程中對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)及其影響因子。結(jié)果顯示，紅樹林的恢復(fù)顯著提高了土壤中木質(zhì)素酚和氨基糖的含量，真菌殘?bào)w的累積量要顯著高于細(xì)菌。木質(zhì)素酚的形成主要受樹木生物量、土壤總氮、pH和鹽度的影響，而土壤微生物生物量、土壤碳氮比和pH值是影響氨基糖形成的主要因子。總體而言，隨著紅樹林的恢復(fù)，植物來源組分在有機(jī)碳中的占比呈增加趨勢(shì)，而微生物來源組分則呈相反趨勢(shì)。該研究通過將土壤有機(jī)碳來源分為植物和微生物來源，發(fā)現(xiàn)紅樹林土壤中的有機(jī)碳穩(wěn)定性不高，當(dāng)土壤從厭氧到好氧的條件轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致固存在紅樹林土壤中的有機(jī)碳流失。因此，準(zhǔn)確識(shí)別藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)中的土壤碳源有助于闡明土壤碳固定機(jī)制及其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)。相關(guān)研究成果已近期在線發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)專業(yè)期刊Functional Ecology（《功能生態(tài)學(xué)》）上。中國科學(xué)院華南植物園海岸帶生態(tài)系統(tǒng)過程與環(huán)境健康研究組博士后覃國銘為論文的第一作者，研究組長(zhǎng)、小良站站長(zhǎng)王法明研究員為論文通訊作者。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、“一帶一路”科學(xué)組織國際合作項(xiàng)目、中國科學(xué)院基礎(chǔ)研究青年團(tuán)隊(duì)和青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1111/1365-2435.14497圖1. 紅樹林土壤有機(jī)碳含量與木質(zhì)素酚以及氨基糖關(guān)系圖2. 紅樹林土壤有機(jī)碳形成機(jī)理概念圖

2024-01-12

研究團(tuán)隊(duì)揭示海洋性大陸森林砍伐對(duì)El NiÑo位相轉(zhuǎn)變的影響

近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）/全球海洋和氣候研究中心（GOCRC）王鑫團(tuán)隊(duì)和王春在團(tuán)隊(duì)在厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（El Ni？o-Southern Oscillation, ENSO）演變機(jī)制方面取得新進(jìn)展。研究人員結(jié)合觀測(cè)數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬試驗(yàn)，揭示了海洋性大陸森林砍伐對(duì)ENSO冷暖位相轉(zhuǎn)變過程長(zhǎng)期變化的促進(jìn)作用。相關(guān)成果發(fā)表在npj Climate and Atmospheric Science上，博士韋圣標(biāo)為第一作者，研究員王鑫和研究員王春在為共同通訊作者，合作者還有中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所研究員謝強(qiáng)。ENSO是年際尺度上最強(qiáng)的海氣相互作用現(xiàn)象，劇烈影響全球的天氣和氣候系統(tǒng)；深入理解其演變機(jī)制十分重要。ENSO的暖位相（El Ni？o，厄爾尼諾）和冷位相（La Ni？a，拉尼娜）通常不規(guī)則地交替性發(fā)生，觀測(cè)數(shù)據(jù)表明在過去的四十年里，El Ni？o在次年冬季緊接著轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)a Ni？a的情形變得越來越頻繁，如何解釋這一長(zhǎng)期變化目前尚未有定論。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，El Ni？o轉(zhuǎn)變La Ni？a的長(zhǎng)期變化受到海洋性大陸地區(qū)森林砍伐的影響。海洋性大陸地區(qū)分布著世界上第三大熱帶雨林，但當(dāng)?shù)厝藶榈纳挚撤ピ斐善錈釒в炅衷谶^去四十年間出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p毀。熱帶雨林的減少使得局地氣溫升高，引發(fā)區(qū)域大氣環(huán)流從海洋向陸地輻合，造成海洋性大陸的對(duì)流加強(qiáng)和降水增多。對(duì)流和降水的變化通過引起赤道西太平洋表面東風(fēng)增強(qiáng)，致使赤道東太平洋溫躍層抬升，海洋次表層冷水的上翻變得更高效，從而有利于海表面溫度在El Ni？o次年變得更冷，促進(jìn)El Ni？o轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)a Ni？a。因此，在過去幾十年海洋性大陸森林砍伐的背景下，El Ni？o在次年轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)a Ni？a的情形變得更頻繁。如果海洋性大陸的森林砍伐在未來仍然持續(xù)，El Ni？o在次年的演變情況可能變得更容易預(yù)測(cè)。該研究揭示了ENSO受海洋性大陸森林砍伐影響的新機(jī)制。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為森林砍伐釋放森林中的碳儲(chǔ)量并減少光合作用，使得大氣中二氧化碳含量增多，加劇全球變暖，從而間接影響ENSO的性質(zhì)變化。不同于傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，該研究指出海洋性大陸森林砍伐可以直接改變熱帶大尺度大氣環(huán)流，使El Ni？o更容易轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)a Ni？a。研究結(jié)果為我們理解熱帶海氣相互作用過程如何受人類活動(dòng)影響提供了理論依據(jù)。本研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國科學(xué)院南海海洋所自主項(xiàng)目等共同資助。相關(guān)論文信息：Wei, S., Wang, X., Wang, C. and Xie, Q. El Ni？o phase transition by deforestation in the Maritime Continent. npj Clim. Atmos. Sci. 7, 3 (2024).文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41612-023-00548-3圖1 海洋性大陸森林砍伐對(duì)El Ni？o位相轉(zhuǎn)變的促進(jìn)作用示意圖。（a）海洋性大陸高森林覆蓋的情形下，El Ni？o傾向于維持在中性狀態(tài)。（b）海洋性大陸森林砍伐的情形下，由于森林減少引起的局地輻合（紅色箭頭）和對(duì)流加強(qiáng)，以及西太平洋表面東風(fēng)加強(qiáng)（黑色箭頭）的作用，El Ni？;o傾向于轉(zhuǎn)變成La Ni？;a。

2024-01-08

Nature Machine Intelligence ｜深圳先進(jìn)院提出自由社交行為的人工智能精細(xì)化分析方法

研究發(fā)布了神經(jīng)環(huán)路研究領(lǐng)域一項(xiàng)突破性應(yīng)用技術(shù)：針對(duì)社交行為研究的小樣本學(xué)習(xí)計(jì)算框架模型Social Behavior Atlas社交行為是高等哺乳動(dòng)物重要的本能行為，社交障礙是自閉癥、抑郁癥以及社交焦慮癥等疾病的高度共有病征，社交行為的讀取與解析是研究社交障礙神經(jīng)環(huán)路機(jī)制關(guān)鍵技術(shù)之一。1月8日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦所/深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院蔚鵬飛研究員團(tuán)隊(duì)在人工智能領(lǐng)域國際頂級(jí)期刊《自然機(jī)器智能》(Nature Machine Intelligence) 期刊發(fā)表了題為 Multi-animal 3D social pose estimation, identification, and behavior embedding with a few-shot learning framework的論文，發(fā)布了神經(jīng)環(huán)路研究領(lǐng)域一項(xiàng)突破性應(yīng)用技術(shù)：針對(duì)社交行為研究的小樣本學(xué)習(xí)計(jì)算框架模型Social Behavior Atlas （以下簡(jiǎn)稱“SBeA”）。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自由社交動(dòng)物模型的無標(biāo)簽、高精度三維姿態(tài)估計(jì)、零樣本身份識(shí)別和精細(xì)化社交行為分類，真正解決了精確檢測(cè)動(dòng)物社交行為的多個(gè)重要難點(diǎn)，有望為社交行為神經(jīng)環(huán)路機(jī)制的研究帶來研究范式上的變革創(chuàng)新。該工作為科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目“社交障礙的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制與干預(yù)研究”的實(shí)施，提供了重要的精細(xì)行為數(shù)據(jù)分析支撐。近年來，深度學(xué)習(xí)技術(shù)在傳統(tǒng)行為學(xué)研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了計(jì)算神經(jīng)行為學(xué)（computational neuroethology）這一新興學(xué)科的蓬勃發(fā)展，DeepLabCut、SLEAP、MoSeq等AI動(dòng)物行為追蹤技術(shù)正在成為神經(jīng)科學(xué)家的重要研究工具。但是在多目標(biāo)、自由社交行為的研究領(lǐng)域，盡管上述技術(shù)都相繼推出了自己社交行為分析版本，但是在海量數(shù)據(jù)標(biāo)注問題、連續(xù)追蹤的身份準(zhǔn)確性等問題上的技術(shù)不成熟，使得目前研究人員仍沒有真正可用的有效工具，社交行為的研究大部分仍停留在傳統(tǒng)三廂行為實(shí)驗(yàn)階段。上述現(xiàn)有歐美技術(shù)的性能首先受制于人工標(biāo)注數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)量。在社交行為實(shí)驗(yàn)中，無法避免地需要在多種行為實(shí)驗(yàn)范式中使用不同的模式動(dòng)物，深度學(xué)習(xí)模型精準(zhǔn)與否取決于實(shí)驗(yàn)人員標(biāo)注的視頻的數(shù)量，每一個(gè)數(shù)據(jù)集的準(zhǔn)備都需要花費(fèi)實(shí)驗(yàn)人員數(shù)周的時(shí)間，極大地降低了實(shí)驗(yàn)效率，限制了上述工具的應(yīng)用場(chǎng)景。SBeA在自由社交動(dòng)物的姿態(tài)估計(jì)、身份識(shí)別和行為分類的三個(gè)階段，分別針對(duì)性地提出了小樣本的數(shù)據(jù)生成算法、零樣本雙向遷移學(xué)習(xí)方法和自然結(jié)構(gòu)啟發(fā)的無監(jiān)督社交行為分解聚類策略，有效降低了每個(gè)階段的數(shù)據(jù)標(biāo)注量。SBeA的姿態(tài)估計(jì)小樣本數(shù)據(jù)生成算法和身份識(shí)別零樣本雙向遷移學(xué)習(xí)方法的設(shè)計(jì)均受到大腦的工作機(jī)制的啟發(fā)（圖1）。人類在識(shí)別交互的動(dòng)物時(shí)，能 “腦補(bǔ)”動(dòng)物可能存在的遮擋關(guān)系，這一過程為大腦提供大量的新數(shù)據(jù)。據(jù)此所提出的連續(xù)遮擋復(fù)制粘貼數(shù)據(jù)算法可以有效合成大量新數(shù)據(jù)（圖1a），能夠訓(xùn)練精度更高的模型，獲得更加準(zhǔn)確的3D社交姿態(tài)估計(jì)結(jié)果。在非社交場(chǎng)景中，人類能夠通過外表區(qū)分每一只動(dòng)物的身份，也能“腦補(bǔ)”到多動(dòng)物社交場(chǎng)景，識(shí)別每一只動(dòng)物的身份。受到啟發(fā)，SBeA的多動(dòng)物社交身份識(shí)別通過共享不同網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)實(shí)現(xiàn)雙向遷移學(xué)習(xí)（圖1b），借助模型之間的“腦補(bǔ)”，消除了標(biāo)注數(shù)據(jù)的過程，并實(shí)現(xiàn)了高精度的外表相似動(dòng)物的身份識(shí)別。多動(dòng)物社交行為分析最大的難點(diǎn)在于同時(shí)區(qū)分外觀非常相似的動(dòng)物。兩只小鼠在自由社交時(shí)，區(qū)分它們的身份是研究特定疾病造模個(gè)體的基礎(chǔ)，然而即使是專業(yè)的實(shí)驗(yàn)人員也很難區(qū)分每一只的身份。零樣本雙向遷移學(xué)習(xí)借助人工智能超越人類精度的圖像特征分辨能力，實(shí)現(xiàn)了大于90%的自由社交動(dòng)物身份識(shí)別準(zhǔn)確率（圖2），推動(dòng)社交行為研究進(jìn)入不需要約束動(dòng)物的自然行為時(shí)代，革新社交實(shí)驗(yàn)范式。動(dòng)物行為具有類比人類語言的“字母-單詞-語句”結(jié)構(gòu)，社交行為則包含動(dòng)物與動(dòng)物之間行為語言結(jié)構(gòu)的交互。根據(jù)社交行為的自然結(jié)構(gòu)，將社交行為類比語言進(jìn)行并行、動(dòng)態(tài)的分解，綜合考量多種社交行為特征進(jìn)行社交行為的自適應(yīng)無監(jiān)督聚類，獲得百余種精細(xì)社交行為模塊（圖3）。SBeA不需要提前定義社交行為類別，有利于發(fā)現(xiàn)新的、未定義的社交行為差異。SBeA能夠鑒定三箱社交、分區(qū)域社交等經(jīng)典社交實(shí)驗(yàn)范式難以獲得的自由社交行為表型。使用SBeA，鑒定得到孤獨(dú)癥小鼠模型和正常小鼠兩兩之間社交的精細(xì)行為差異（圖4），孤獨(dú)癥小鼠模型缺少的相互理毛、同伴嗅探和增加的原地不動(dòng)、刻板的同步行為顯示出自然狀態(tài)下孤獨(dú)癥小鼠模型親社會(huì)樣行為的缺失、社交新穎性和運(yùn)動(dòng)能力的降低。僅通過社交行為的差異即可分類孤獨(dú)癥小鼠社交組和正常小鼠社交組，證明了SBeA具有通過社交行為來識(shí)別異常小鼠的能力。除了小鼠外，SBeA也適用于計(jì)算鳥類和家犬的精準(zhǔn)的3D社交姿態(tài)、身份和精細(xì)社交模塊，具有跨物種應(yīng)用的潛力（圖5）。家犬部分的工作與中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所張亞平院士和王國棟研究員團(tuán)隊(duì)、公安部昆明警犬基地李靜團(tuán)隊(duì)合作，在科技創(chuàng)新2030“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目支持下共同完成。深圳先進(jìn)院腦所蔚鵬飛研究員為論文的通訊作者。論文第一作者是深圳先進(jìn)院腦所在讀博士生韓亞寧，共同第一作者包括碩士生陳可（現(xiàn)就職芯動(dòng)科技）和助理研究員王云珂（現(xiàn)就職微創(chuàng)醫(yī)療）。研究的開展要大力感謝深圳先進(jìn)院腦所王立平研究員的關(guān)懷與指導(dǎo)，同時(shí)感謝已畢業(yè)博士黃康（現(xiàn)就職深圳一灣生命科技）的積極支持。感謝科技部科技創(chuàng)新2030“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院腦聯(lián)結(jié)解析與調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和廣東省腦連接圖譜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助與支持。圖1 小樣本連續(xù)遮擋復(fù)制粘貼數(shù)據(jù)生成算法(a)和零樣本雙向遷移學(xué)習(xí)方法 (b)示意圖圖2 外觀相似動(dòng)物的身份識(shí)別準(zhǔn)確率>90%圖3 自然行為結(jié)構(gòu)啟發(fā)的社交行為動(dòng)態(tài)分解和聚類流程圖圖4 SBeA鑒定孤獨(dú)癥小鼠多種異常的精細(xì)社交行為模塊圖5 SBeA量化鳥類和家犬的精細(xì)社交行為文章鏈接

2024-01-09

基于肽適體的游離氨基酸生物傳感器研制取得新進(jìn)展

L-色氨酸是自然界中分布最廣泛的吲哚衍生物，也是人體必需氨基酸之一，可作為5-羥色胺、褪黑素和血清素等多種物質(zhì)的合成前體。L-色氨酸還是動(dòng)物營養(yǎng)中的限制性氨基酸。因此，快速準(zhǔn)確定量L-色氨酸十分必要。然而，L-色氨酸在酸性環(huán)境中極易被分解，給飼料中L-色氨酸的定量測(cè)定造成極大的不便。開發(fā)一種可用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)飼料或動(dòng)物體液中L-色氨酸的生物傳感器，將為動(dòng)物營養(yǎng)領(lǐng)域L-色氨酸的測(cè)定提供便捷手段，也可應(yīng)用于食品、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。L-色氨酸是自然界中分布最廣泛的吲哚衍生物，也是人體必需氨基酸之一，可作為5-羥色胺、褪黑素和血清素等多種物質(zhì)的合成前體。L-色氨酸還是動(dòng)物營養(yǎng)中的限制性氨基酸。因此，快速準(zhǔn)確定量L-色氨酸十分必要。然而，L-色氨酸在酸性環(huán)境中極易被分解，給飼料中L-色氨酸的定量測(cè)定造成極大的不便。開發(fā)一種可用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)飼料或動(dòng)物體液中L-色氨酸的生物傳感器，將為動(dòng)物營養(yǎng)領(lǐng)域L-色氨酸的測(cè)定提供便捷手段，也可應(yīng)用于食品、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。針對(duì)上述問題，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所印遇龍?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)利用前期篩選的L-色氨酸肽適體，采用硼氫化鈉還原法合成了表面修飾肽適體的膠體金溶液；使用TEM、FT-IR、XPS和Zeta電位以及粒度分析儀進(jìn)行表征，從光譜學(xué)角度驗(yàn)證了納米材料的合成及其對(duì)L-色氨酸的靈敏性。研究結(jié)果顯示，當(dāng)膠體金溶液中按比例加入L-色氨酸時(shí)，經(jīng)過10 s的震蕩混勻，溶液顏色由酒紅色變?yōu)樯钏{(lán)色，同時(shí)溶液最大吸收波長(zhǎng)由535 nm遷移到600-620 nm。對(duì)過程條件進(jìn)行優(yōu)化后，所研制生物傳感器在1-50 M和50-1000 M之間對(duì)梯度濃度的L-色氨酸表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系；研制的生物傳感器可排除血清中抗壞血酸、尿酸的干擾，且不受其他16種常見氨基酸的明顯干擾；在7天的穩(wěn)定性測(cè)試中，每天的溶液顏色并未發(fā)生明顯變化，在535 nm處的吸光度RSD值為4.82%；研制的生物傳感器在豬血清測(cè)試中回收率為99.2%-100.2%。綜上，該項(xiàng)研究設(shè)計(jì)了一種基于肽適體和金納米顆粒的快速、簡(jiǎn)便、靈敏、高選擇性的比色型L-色氨酸生物傳感器，具備結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單、高靈敏度、良好選擇性等特點(diǎn)，可用于豬血清等樣品中L-色氨酸的快速檢測(cè)。上述研究結(jié)果以Peptide aptamer-based colorimetric sensor for the detection of L-tryptophan in porcine serum為題發(fā)表在Top期刊Microchemical Journal上。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD2000800）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31527803）、中國博士后科學(xué)基金（2022T150075，2022M720541）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-35）等項(xiàng)目的支持。論文鏈接圖1 添加L-色氨酸(1 mM)前(A)后(B) PEP-Au的透射電鏡圖像，裸Au NPs、PEP-Au和添加L-色氨酸的PEP-Au的Zeta電位曲線(C)，以及PEP-Au的FTIR光譜(D)。圖2 基于適配體的比色生物傳感器檢測(cè)L-色氨酸的機(jī)理圖。圖3 （A）加入不同濃度的L-色氨酸（上圖）和隨后加入1.0 M KCl（下圖）后PEP-Au的溶液圖像。(B) L-色氨酸濃度與618納米波長(zhǎng)吸光度之間的相關(guān)性。(C) 加入不同濃度的L-Trp溶液后，再加入1.0 M KCl，PEP-Au的紫外可見光吸收光譜

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