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多篇文章解读示踪技术在多疾病领域的研究进展

发布时间:2020-01-15 16:04    点击次数:78次   

  示踪技术是利用放射性或非放射性标记物在体内或体外跟踪其行径、转变和代谢等过程的一种技术,近年来科学家利用示踪技术在多种疾病的研究上取得了重要的成果,本文中,小编对近年来和示踪技术相关的研究进展进行了整理,分享给大家!

  静脉和动脉血栓可导致心脏病发作,中风和肺栓塞,这是导致死亡的重要原因。在“核医学杂志”(JNM)2017年7月号的专题文章中,德国研究人员显示,靶向GPIIb / IIIa受体(涉及血小板聚集的关键受体)与氟-18(18F)标记的配体是一种诊断成像的有希望的方法。当前的成像方式依赖于结构特征,例如血管流动损伤,并且不涉及关键的分子组分。

  德国柏林Piramal Imaging有限公司医学博士Andrew W. Stephens博士解释说,目前可用的血栓诊断技术(血栓)成像依赖于血管领域的不同方式。 “可以从不同解剖区域的各种来源观察血栓的单一成像方式将是非常有价值的。”

  解析大脑不同脑区、不同类型神经元之间的神经环路连接是神经科学研究的重要任务之一,病毒工具是目前最为有效、应用最广的神经环路示踪工具。但目前用于研究输出神经环路的顺向示踪工具病毒发展较慢,用于精细研究直接输出网络的顺向跨单级工具更是尚无研究报道。

  近日,中国科学院武汉病毒研究所研究员罗敏华学科组与武汉物理与数学研究所研究员徐富强合作,报道了更有效的顺向跨多级工具病毒H129-G4和首个可用于示踪直接输出环路的顺行向跨单级工具病毒H129-ΔTK-tdT。研究结果于近日在线发表于Molecular Neurodegeneration,助理研究员曾文波和博士生江海飞为论文共同第一作者,武汉病毒所罗敏华、赵非及武汉物数所徐富强为共同通讯作者。

  【3】Nature:失眠?可能是这些细胞不配合!科学家用病毒示踪和RNA测序精确定义了睡眠神经元

  睡眠一直以来是人们比较感兴趣的研究课题,因为人的一生大约有1/3的时间是在睡眠中度过的。睡眠是每个人生命中的必需品,但它也困扰了很多人的日常生活。

  近几十年,随着脑电记录技术的发展,人们发现睡眠过程并不是一成不变的。从脑电的检查结果来看,正常人在睡眠时,存在两种截然不同的现象:有时眼球快速来回活动,被称作快速眼动期睡眠(REM),有时眼球不活动或者只有很慢的浮动,被称作非快速眼动期睡眠(NREM),同时脑电活动也出现了不同的变化。

  虽然,我们对睡眠的不同阶段有了一些了解,但是对睡眠的脑机制尚不清楚。当前研究发现表明,如果脑中的下丘脑视前区(Preoptic area, POA)发生了损伤,会导致严重的睡眠障碍,这说明视前区在睡眠的产生中起到重要的作用。然而,到底是哪些神经环路促进了睡眠很不清楚,尤其是睡眠神经元和清醒相关神经元在空间上并没有明显区分,这给人们研究特定的睡眠神经环路制造了难度。

  这种情况下,鉴定和发现特定的睡眠相关神经元显得尤为重要。最近,Nature发表了UC Berkeley的丹扬教授最新发现。他们基于投射通路分离了一类POA睡眠神经元,并鉴定了这类细胞的特定分子标记

  艾滋病毒有效入侵细胞释放遗传物质是病毒生命周期的重要环节,但其具体机制仍不清楚。近期,中国科学院武汉病毒研究所研究员崔宗强与中国科学院生物物理研究所研究员张先恩、美国乔治梅森大学教授吴云涛合作,实时动态揭示了单个HIV-1病毒以内吞方式入侵人原代巨噬细胞,病毒囊膜与细胞初级内体(early endosome)发生膜融合,在初级内体释放病毒核心实现有效侵染的过程。

  研究人员首先建立了细胞辅助的病毒包装荧光量子点技术。在HIV-1病毒组装过程中,病毒Vpr蛋白被生物素化并与链霉亲和素修饰的量子点(SA-QDs)特异结合,包装进入成熟的病毒粒子中,从而获得病毒锥形核心内包装量子点的艾滋病毒,该病毒可用于单颗粒病毒长时间实时示踪。结合病毒囊膜以及细胞组分等多重荧光标记,实时动态观察到单个HIV-1病毒内吞入侵人原代巨噬细胞过程,并且病毒囊膜与初级内体膜发生融合,释放病毒核心实现病毒的有效感染。一系列药物抑制实验证实了该过程对病毒建立有效感染的重要作用。此外,研究人员也发现细胞微丝结构对HIV-1入侵人原代巨噬细胞建立有效感染具有重要作用。

  近日,中国科学院深圳先进技术研究院研究员蔡林涛领导的纳米医学研究小组,在活体内病毒标记与示踪领域取得新突破,相关论文《基于原位的生物正交代谢标记荧光成像、示踪活体内病毒的侵染》(In Situ Bioorthogonal Metabolic Labeling for Fluorescence Imaging of Virus Infection In Vivo)在线发表在 Wiley-VCH 旗下期刊Small上,该成果同时入选该期刊最新一期的先进科技新闻。

  蔡林涛与小组成员潘宏、李文军基于前期工作基础(ACS Nano, 2014, 8, 5468),发展出一种活体内原位标记、示踪流感病毒颗粒的新技术。该技术通过病毒宿主细胞脂类代谢将胆碱衍生物(AE-Cho)的叠氮基团无损修饰到病毒囊膜表面,在肺部感染处,叠氮修饰的病毒颗粒(N3-H5N1p)与外源 DBCO -荧光探针通过特异的生物正交反应(Bioorthogonal Reaction),成功将荧光探针原位标记到病毒表面,在活体水平上实现对病毒侵染过程的荧光动态示踪。该病毒标记技术运用细胞代谢修饰与体内原位标记的策略,更大程度上保存病毒的生物学活性,而传统的标记方法使病毒的侵染活性降低30%;同时,传统方法标记的病毒诱导宿主细胞因子(IL-1b, IL-6, TNF-a)的表达与病理损伤水平也出现显着下降。

  作为近年来涌现出的新型疗法,细胞疗法已经成为业界关注的热点之一。然而由于这种疗法可能存在的安全隐患,许多出色的细胞疗法仍然没有办法真正进入临床研究中。能否有一种办法让研究人员能够精确控制细胞疗法的治疗过程也成为了许多科研人员面临的重要问题。最近,来自美国旧金山的生物技术公司Bell Biosystems就在这一领域率先迈出一步。公司开发的Magnelle技术被认为能够通过MRI来实时追踪注射进入患者体内的细胞分布与输送轨迹。这一技术无疑将大大加快细胞疗法开发的进程。

  Bell Biosystems表示,与其他方法不同,Magnelle技术不仅能够获得注射进入患者体内细胞的分布位置信息还能够获得这些细胞的活性数据,进而全方位监测细胞疗法的治疗效果。这为理解细胞疗法中输入患者细胞群的胜利分布以及细胞疗法作用机制有着重要意义,同时还能够帮助细胞疗法开发者更好地满足现有的监管标准。

  近日,来自瑞典乌普萨拉的科学家宣布首次成功将外源性抗体跨越血脑屏障输入脑内,作为示踪剂应用于PET成像。有研究预测,这一项成果将引发重大成像技术变革,相比于传统放射性示踪剂,抗体型示踪剂进入脑内后可实现更为精准的脑组织PET成像,或对阿尔兹海默症的早期诊断及后期药物干预评价具有重要意义。该研究成果目前已发表于Nature Communications杂志上。

  乌普萨拉大学老年医学教授兼附属医院首席顾问Lars Lannfelt表示:与传统小分子示踪剂相比,单克隆抗体示踪剂具有高特异性,可特异性结合于可溶性β淀粉样肽,从而显示阿尔兹海默症患者脑内神经元变性情况,指示病情进展。

  阿尔兹海默症是一种慢性进行性中枢神经系统变性病,近几年发病率呈现逐年攀高趋势。目前临床上主要利用PET(正电子发射断层扫描技术)成像进行诊断。患者首先注射一定量放射性示踪剂,再通过PET扫描观察该示踪剂在机体组织或器官内的分布情况。

  【8】Circ Res:中科院上海生科院周斌研究组利用谱系示踪技术揭示心脏内脂肪起源于心内膜

  12月9日,心血管领域杂志《Circulation Research》在线发表了中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所心脏发育与再生实验室周斌研究员的研究论文:“Endocardium Contributes to Cardiac Fat”。研究利用遗传谱系示踪技术揭示心脏心内膜细胞形成心肌内脂肪,为部分脂肪过多的心肌病的研究提供了理论基础和新的思路。研究工作得到香港中文大学吕爱兰教授、阜外医院胡盛寿教授的大力帮助。营养所张辉博士为论文第一作者,周斌研究员为论文通讯作者。

  肥胖与一些常见性疾病如2型糖尿病、心血管疾病,脂肪肝等的发生具有重要关系。与肥胖相关的心血管疾病也是威胁人类健康及生命的重要因素之一。因此,人体内脂肪的起源越来越受到人们的关注,这也是关系到人类健康的基本生物学问题。与心脏相关的脂肪主要分布在心脏周围和心脏内部。心脏内脂肪的过多积聚与很多的心血管疾病息息相关,如心率失常性右心室心肌病、心肌梗塞后左心室心动过速、动脉粥样硬化等。因此,研究心脏内脂肪的起源对于这些心血管疾病的治疗具有重要意义。近年研究发现心外膜细胞参与形成了心脏周围的脂肪细胞,而且在发生心肌梗塞后能够被再度激活分化为脂肪细胞。但是关于心脏内部脂肪细胞的起源至今仍知之甚少。

  近日,来自中国科学院深圳先进技术研究院的研究人员蔡林涛、马轶凡两课题组通力合作,在前期研究工作基础上,进一步发展出病毒活体示踪技术用于观察病毒颗粒在体内的实时分布,这一技术将为解析病毒在体内的感染路径提供重要的手段。相关成果日前在线发表于《美国化学会·纳米》。

  据了解,对病毒致病机制和宿主免疫机理的深入了解将有助于发展新的、有效的病毒防治策略和治疗途径。目前的研究已经表明,在细胞水平上对病毒感染宿主细胞的过程进行实时监测是可行的,但是在活体水平上研究病毒与宿主细胞的作用十分困难。

  神经示踪作为一种神经解剖学研究的常用技术,有助于研究神经环路和轴突投射,周围神经损伤后的再生以及脊髓损伤后传导束的重建。荧光示踪剂可直接显示标记的神经元,无需后期染色,具备有:可特异性标记神经元,标记效率高,不易淬灭,可被快速运输到靶部位及低毒性等优点。


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