生物工程学报杂志

生物工程学报杂志2026年第2期

• 病毒样颗粒疫苗结构设计研究进展

  王馨茹，李熙平，戴永娟，龙润乡，谢忠平，岳磊

  病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs)这类不含病毒基因组、结构高度类似天然病毒颗粒的纳米颗粒，近年来在疫苗研发和生物医药领域展现出广泛的应用前景。本文系统总结了病毒样颗粒的五大核心结构特征，包括自组装特性、表面结构重复有序性、明确的尺寸范围、构象依赖性表位呈现及结构动态性与可塑性，分析了这些特征对免疫激活过程与靶向功能递送的支撑作用。在此基础上，进一步探讨了当前病毒样颗粒设计的优化策略，包括结构模拟、精准修饰与功能增强等方面，并结合最新研究成果，展望了病毒样颗粒在个性化疫苗开发、肿瘤免疫疗法及智能递送系统中的发展方向，为病毒样颗粒平台的结构理性设计与高效应用提供了理论参考与技术启发。

• 副流感病毒5型反向遗传学技术及其应用进展

  张越，黄保英，吴长城，谭文杰

  副流感病毒5型(parainfluenza virus type 5, PIV5)是一种单股负链RNA病毒，属副粘病毒科(Paramyxoviridae)正腮腺炎病毒属(Rubulavirus)。该病毒具有广泛的宿主范围，能够感染蜱虫、马、犬、猪、仓鼠、豚鼠、牛和大熊猫等多种动物，对人的致病力极低，具有良好的安全性，是备受关注的新型疫苗载体。本文综述了PIV5的病原学特征，总结了PIV5及其他常见副粘病毒的反向遗传学技术进展，并分析了PIV5作为疫苗载体的应用优势及挑战，为基于PIV5的新型载体疫苗研发提供了参考。

• 不同类型胶原蛋白在皮肤衰老中的作用及其研究进展

  李亚茹，孙畅，刘子滨，罗永康，姜燕飞，赵春月

  胶原蛋白的流失是皮肤衰老的核心因素之一，作为人体含量最丰富的蛋白质，其动态平衡对维持皮肤结构功能至关重要。本文系统介绍了在皮肤衰老过程中发挥关键作用的I型、III型、IV型、VII型和XVII型胶原蛋白的功能及其作用机制，I型胶原蛋白主要提供真皮层机械支撑力，III型胶原蛋白增强皮肤弹性并协同屏障修复，IV型胶原蛋白维持基底膜稳定，VII型胶原蛋白介导表皮-真皮锚定，XVII型胶原蛋白则调控表皮干细胞稳态；同时深入论述了基于胶原蛋白流失机制的抗衰老策略研究进展，包括应用抗氧化剂减轻氧化损伤对胶原的破坏，利用新型活性成分刺激胶原合成，以及通过补充胶原蛋白肽等方式促进内源性胶原再生。本文总结了不同类型胶原蛋白在皮肤衰老中的功能网络，为开发多维度、协同增效的抗衰老策略提供了新的视角和思路。

• 人乳寡糖的生物合成与功能

  习红瑞，樊剑鸣，方怡然，董鑫，吕洋，金城

  人乳寡糖是母乳中独特的功能性寡糖，具有益生、免疫调节、抗病毒、抗肿瘤等多种生物活性，在维护健康方面发挥着重要作用。由于化学合成难度高、天然提取产量低，人乳寡糖的规模化生产成为合成生物学与食品科学的交叉研究热点。本文对人乳寡糖的生理功能与应用潜力进行了总结，对其生物合成技术进行了重点介绍。在代谢工程的基础上，选择大肠杆菌等工程菌作为底盘细胞利用合成生物学技术显著提高了人乳寡糖的产量。人乳寡糖的生物合成及推广应用，可为食品及制药工业新产品的开发提供新的挑战与机遇。

• 多黏菌素耐药性流行背景下抗菌肽药物研究进展

  万爽，吕娜，蓝婕，陈楠洋，周爱萍，吴国平，李骏

  抗菌肽(antimicrobial peptides, AMPs)因高效广谱性、低免疫原性、稳定持久性以及靶点多样性，在临床治疗、畜牧养殖、食品加工保藏领域应用前景良好。近年来，医源、养殖环境中脂肽类抗生素多黏菌素耐药性流行性被陆续揭示并引发关注，这些重要发现使得抗菌肽在产业应用、临床使用和研究发展方面产生了重大变革。本文综述了代表性AMPs的性质、分类及合成组装机制，归纳了AMPs杀菌模式多样性和耐药性形成的遗传本质及调控因素，系统性地比较了纯培养检测和高通量识别AMPs药敏性及耐药基因的技术方法，展望了复敏增效联合佐剂挖掘鉴定、机器学习模式识别指导下生物合成和化学修饰实现分子改造、药效强化以预防和控制耐药性产生与流行的学科前沿。深入认识抗菌肽的构效关系及多样化耐药机制有助于开发杀菌效果好、毒副作用小的新型抗菌肽以应对多重耐药细菌挑战，为食品安全、公共健康建设提供参考。

• 结核分枝杆菌编码基因重注释研究进展

  马媛，姜松昊，常蕾，张瑶，徐平

  结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb) 是结核病(tuberculosis, TB)的主要致病菌，其基因组精确注释对TB的研究至关重要。全球已有大量Mtb全基因组测序及注释数据在NCBI网站上公开。自从Mtb标准菌株H37Rv完成首次全基因组测序以来，注释体系不断优化，但现有注释仍然存在显著问题，例如不同研究机构间的基因数量和翻译起始位点标注存在较大的差异。随着高通量测序技术的发展，多组学技术如基因组学、转录组学、翻译组学和蛋白质组学等，为Mtb基因组的重注释提供了新的技术路径。本文系统总结了H37Rv菌株的重注释工作，包括基因N/C端矫正、基因结构修正、测序数据校正以及遗漏基因补充，不仅将为Mtb临床分离株的基因组分析提供重要参考，也为深入解析其致病机制和开发新型防控策略奠定坚实基础。

• RNA二级结构预测方法的研究进展

  郝泽洲，羊艳玲，赵贺龙，周亮，姚旭峰，吴韬

  RNA二级结构作为结构生物学研究的重要内容，在维持分子稳定性和调控多种生物学功能中发挥重要作用。由于通过实验方法解析RNA二级结构的过程复杂且成本较高，发展高效准确的预测方法已成为RNA二级结构研究的重要方向。计算生物学作为重要分析工具，为结构生物学提供了理论基础和算法支持，在预测RNA二级结构方面展现出巨大潜力，在生物医学相关领域得到了广泛关注。本文首先综述了RNA二级结构预测的主要计算方法，包括能量方法、多序列方法、传统机器学习方法、深度学习方法和基于三级结构的RNA二级结构预测方法，并对比分析了各类算法的优缺点；然后探讨了相关技术在生物医学领域中的应用，重点对RNA结合蛋白位点识别进行了总结；最后对RNA二级结构预测方法的发展前景进行了展望。本文可为相关研究提供重要参考。

• 工程化微藻的药物递送研究进展

  桂沁宜，刘伟，孙双骄，王书怀，刘亚，龙伟

  微纳米材料在药物递送领域的应用日益受到关注，微藻作为一种具有优秀生物相容性的光合生物群，在该领域存在天然优势。微藻普遍具有易加工的生物质骨架和优秀的光合活性，部分种属还具备一定的自主运动能力，工程化后可用于优化药物递送，并通过原位产氧实现辅助治疗。本综述梳理了工程化微藻在药物递送领域的研究进展，介绍了其临床转化的技术挑战和困难，为微藻的生物医药设计及应用提供了参考。

• 器官芯片与多组学协同构建系统生物学新模式

  张传浚，程朝明，魏延雪，李旭雯，李墨含，张哲玮，房钰鑫，张迪

  器官芯片技术依托微流控芯片平台，融合细胞生物学、生物材料学及工程学等多学科方法，成功构建了模拟人体组织器官生理微环境的体外三维模型，有效突破了传统二维细胞培养和动物模型在人体复杂结构-功能模拟、疾病机制解析等方面的局限性。然而，当前研究多聚焦表型观察，对药物效应、疾病发生发展等生物医学现象的深层分子调控机制探究仍显不足。多组学技术通过整合基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多维度分子信息，为系统阐释复杂生物学过程提供了关键技术支撑，在生物医药研究领域展现出显著价值。近年来，器官芯片与多组学技术的协同应用，实现了从“单一功能模拟”向“系统生物分析”的多维度模式跨越。本文聚焦多组学技术前沿进展，系统梳理其在多种器官芯片研究中的应用成果，进一步剖析两者深度融合面临的数据管理、技术标准化和技术适配方面的挑战及解决方案，为构建新一代生命科学研究模式提供了理论参考。

• 微针技术在疾病即时检测中的应用进展

  丁雯，郑佳怡，韦文龙，Tremblay Pier-Luc，张甜

  即时检测(point-of-care testing, POCT)因其实时、便捷和低依赖的特性，成为临床诊疗与科学研究的重要技术手段。微针(microneedles, MNs)作为由微米级针尖阵列与生物相容性基座构成的微创工具，能无痛穿透角质层，高效采集生物样本，且可与多种检测技术集成，在POCT领域优势显著。本综述系统剖析了适用于POCT的5类典型微针的结构特征、适用范围及可采集的生物样本，归纳了基于微针技术的生物样本采集策略，并探讨了微针与生物传感器等新兴技术的集成模式。当前，微针-POCT联用系统在材料生物相容性优化、机械强度调控、长期稳定性保持等方面仍面临诸多挑战。本文为微针类型选择、功能化设计及POCT系统集成提供了理论依据，对推动个性化医疗和家庭健康管理具有重要参考价值。

• 微针递送技术在疫苗免疫中的研究进展

  王子鑫，李晓阳，张延松，石锐，胡春立，辛文文，康琳，王景林，王菁，杨浩，高姗

  接种疫苗是预防疾病、降低死亡率最有效的措施之一，微针递送能克服传统免疫方式本身存在的部分问题，实现疫苗的高效免疫，在传染病和癌症免疫治疗中应用前景广阔。本文对微针免疫原理、各类型微针疫苗制备和应用、微针免疫增强机制、提高微针免疫效果策略等方面的研究进行了综述和探讨，为微针在疫苗免疫方面的研究与应用提供了参考。

• 疾病小分子水凝胶传感技术研究进展

  何符义，李亚，陈东海，刘坤，刘洪涛，郑军平

  水凝胶具有高度的生物相容性、软物质特性及结构可控性，已成为生物医药、环境资源等领域的高端新型材料。生物代谢产物、激素、重金属等小分子与疾病发生发展息息相关，研发疾病小分子水凝胶传感技术对于个性化疾病预测和诊断具有重要意义。水凝胶类型和结合机制的多样性使其能应用于多种场景。通过排阻效应、基质效应、限域效应、导电及刺激响应等机制，水凝胶强化了小分子传感的选择性、操作便利性、灵敏度、响应性和快速性。整合电化学、免疫检测、分子印迹、荧光传感和纳米检测等方法，基于水凝胶的小分子传感器开发取得了显著进展。本文分析了水凝胶结构及功能特性，总结了小分子凝胶传感的相关应用，重点梳理了疾病小分子的水凝胶诊断技术研究及应用现状，提出了水凝胶疾病诊断的发展方向及未来应用场景。本文为构建靶向疾病小分子的特异、高效的现场化早期居家诊断技术开发提供了理论支撑。

• 场效应晶体管生物传感器在金黄色葡萄球菌检测中的研究进展与未来趋势

  胡艳萍，郭炜林，张宏斌，杨金易

  金黄色葡萄球菌是常见的食源性致病菌，是引发细菌性食物中毒的主要原因之一，因此，发展其快速、高灵敏检测技术对保障食品安全和公共卫生具有重要意义。场效应晶体管(field-effect transistor, FET)生物传感器因其高灵敏度、快速响应和微型化优势，已成为金黄色葡萄球菌检测中具有较大发展潜力的技术平台。本文系统综述了基于硅纳米线、碳纳米管、石墨烯、二硫化钼和金纳米多孔结构等材料的FET传感器研究进展，重点分析了各类传感器在检测限、选择性和响应时间等方面的性能突破。目前，制备工艺复杂、抗干扰能力不足等问题仍制约其实际应用。未来需通过新材料开发、微流控集成和智能化设计进一步推动该检测手段的发展，为其在食品安全和临床诊断中的应用提供新思路。本文系统梳理了FET生物传感器在金黄色葡萄球菌检测中的前沿进展，为FET生物传感器的性能优化与创新突破提供了重要参考，对推动食品安全监测技术的实用化发展具有积极意义。

• 细菌鞭毛蛋白免疫识别机制与应用的研究进展

  蓝军，游竟发，郑金海，谭文芝

  鞭毛蛋白是细菌鞭毛的核心结构蛋白，可作为病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMP)激活宿主先天免疫和适应性免疫反应。其主要通过特异性作用于Toll样受体5 (Toll-like receptors 5, TLR5)及NLRC4 (nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family caspase activation and recruitment domain-containing protein 4)炎症小体等信号通路，有效启动并调控宿主的免疫应答。本文系统阐述了鞭毛蛋白的双重免疫激活机制，重点探讨了其在疫苗佐剂开发、肿瘤免疫治疗及过敏性疾病治疗领域中的应用前景。此外，结合蛋白工程改造和靶向递送技术的最新进展，展望了鞭毛蛋白在精准免疫治疗中的转化潜力，为开发新型生物制剂提供了理论依据与应用方向。

• 细胞培养肉中潜在致敏原及交叉致敏性评价现状与思考

  贺润润，柏美娟，严玉茹，胡蕾，席俊，李耘

  细胞培养肉是基于动物生长与修复机制，并通过体外培养干细胞生产的一类创新肉类产品，逐渐成为替代蛋白食品领域的重要研究热点和发展方向。由于严重缺乏人类食用历史经验和数据，其安全性备受关注，致敏原及致敏性是核心问题之一，但目前相关研究尚处于起步阶段。本文基于细胞培养肉种子细胞、生产资料(培养基、支架材料及培养载体等)及其生产全链条梳理潜在致敏原来源，详细阐述了当前在致敏原评估及交叉致敏性研究方面所取得的进展，剖析了该领域面临的挑战与困境，还探讨了通过整合多学科的理论与方法，构建通量更高、更科学精准的细胞培养肉致敏性评价体系的可能性，为细胞培养肉产品生产、风险评估及安全管理提供了前瞻性依据和科学性支撑。

• 禽鱼共养对淡水鲈鱼养殖环境耐药基因传播的影响及机制

  陈燕，储珊珊，徐卓群，周洁，李科昱，李宇行，韩剑众，曲道峰

  为评估单一与混合(禽鱼共养)淡水鲈鱼养殖模式中细菌耐药性及耐药基因传播特征，本研究采集2种养殖模式的沉积物、水、鱼体及鸡粪样本，分离鉴定得到243株菌，通过K-B药敏实验、PCR检测耐药基因和整合子、抗生素压力下的接合转移实验，系统比较2种模式的耐药性特征及传播机制。结果显示，禽鱼共养模式分离菌株有11种抗生素的耐药率显著高于单一养殖模式，所有样品中鸡粪便耐药情况最严重，且禽鱼共养多重耐药菌株占比更高。耐药基因检测显示，禽鱼共养模式检出17种耐药基因，单一养殖模式检出15种耐药基因，禽鱼共养模式中有11个耐药基因的检出率显著高于单一模式。整合子分析表明，禽鱼共养模式3类整合子检出率均高于单一模式，共现网络分析显示其与喹诺酮类、磺胺类耐药基因存在共现关系。接合转移实验证实，禽鱼共养模式分离株的sul1基因转移频率高于单一模式，且磺胺间甲氧嘧啶的亚抑菌浓度能提高接合转移频率。综上所述，禽鱼混合养殖模式加剧了耐药基因的富集与传播，建议加强对混合养殖模式的监管，以降低耐药性扩散风险。

• 基于近红外光谱的虾青素发酵过程中生物量在位监测方法的建立及应用

  徐俊辰，潘星如，季雯艳，刘豪，方之颖，陈敏

  生物量(biomass)是微生物高密度发酵过程中必须监控的关键指标之一，常用细胞光密度(optical density, OD)来测定。相较于传统的取样离线检测，实时在位监测技术具有无损、反馈快速和污染减少等优点，能够有效调控和优化发酵过程。为实现发酵过程中关键指标的实时反馈，本研究构建了一个基于漫反射近红外光谱仪的在位监测平台，用于虾青素的高密度发酵过程中生物量的监测。通过实施光谱异常值剔除、比较不同的光谱预处理方法以及间隔偏最小二乘法(interval partial least squares, i-PLS)光谱波段分析，结果表明在1 417-1 650 nm波长范围内存在虾青素发酵生物量的特征波段。在此波段基础上建立的生物量动态预测模型交互验证决定系数(determination coefficient of cross validation, R_cv²)和交叉验证均方根误差(root mean square error of cross validation, RMSECV)分别为0.973和9.32。经过3批次发酵的外部验证表明采用i-PLS方法建立的生物量模型在细胞光密度(OD₆₀₀) 2.46-180.50范围内进行监测，OD平均绝对误差(mean absolute error, MAE)为6.28，展现出较高的预测准确性和稳定性。这表明该模型在虾青素高密度发酵过程生物量监测中具有应用前景。

• 基于非靶向代谢组学分析影响肝脏前体细胞移植疗效的代谢产物及其潜在机制

  董圆，冯艺德，赵继伟，邓涯兰，周涛涛，吴铮，安威，冯英梅

  为了探究影响小鼠肝脏接受细胞移植治疗效果的潜在机制，本研究利用液相色谱-质谱联用技术(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)对接受细胞移植的小鼠肝脏组织进行非靶向代谢组学检测。通过筛查差异代谢物并结合通路分析、关联分析、聚类分析等方法对差异代谢的生物学意义进行深入挖掘，探讨可能影响细胞移植治疗效果的机制。肝再生增强因子(augmenter of liver regeneration, ALR)已被报道可调节干细胞/前体细胞命运，用四氯化碳(carbon tetrachloride, CCl₄)诱导小鼠急性肝衰竭(acute liver failure, ALF)模型，分为3组进行实验(n=5)。通过脾脏注射分别移植不同基因表达状态(正常、过表达、敲减)的小鼠肝脏前体细胞(liver epithelial progenitor cells, LEPCs)，收集肝脏组织进行LC-MS非靶向代谢组学检测分析。结合京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)信号通路对筛选出的差异代谢产物分析，以筛选出可能影响细胞移植效果的靶点。结果显示，正、负离子模式下共识别出4 861个代谢物，通过比较3组数据，基于差异倍数(fold change, FC)≥2或≤0.5进行分析。其中，过表达组与正常组之间代谢组学差异较小，显示出较高的代谢相似性，因此研究主要聚焦于过表达组与敲减组的差异对比。过表达组与敲减组相比有24个差异代谢产物，其中16种在过表达组上调，8种下调，在已知的代谢物中上调最为明显的是京尼平苷酸(geniposidic acid, GPA)。KEGG通路富集分析结果显示，过表达组主要涉及6条关键代谢途径，其中GPA参与胆汁酸代谢通路的调控。本研究提示LEPC细胞中ALR过表达可能通过增强GPA的表达来调控胆汁代谢途径，为移植细胞提供理想的肝脏微环境，从而增强治疗效果。

• 抗血管生成肽AP25表面展示细菌外膜囊泡的制备及其肿瘤抑制效应评价

  赵硕，王慧琳，王清，李小瑞，任伟宏

  细菌外膜囊泡(bacterial outer membrane vesicles, OMVs)因其良好的生物相容性、肿瘤穿透性和装载能力，受到纳米载药领域研究人员的广泛关注。AP25肽可以阻断恶性肿瘤血管生成，具有广谱的抗癌活性。为了实现AP25肽的高效递送，本研究通过基因工程技术构建了AP25肽表面展示的细菌外膜囊泡，并探究了其对乳腺癌及胃癌的体外抑制作用。结果表明，工程化OMV具有典型的OMV形貌特征，粒径分布符合理论。蛋白酶K (proteinase K, PK)消化结合Western blotting检测验证AP25肽被修饰在OMV外膜表面。细胞实验显示，WAP25 OMV可以显著抑制MDA-MB-231和HGC-27细胞的增殖、迁移和侵袭，促进细胞凋亡，并且下调肿瘤迁移和血管生成相关蛋白整合素β1 (integrin beta 1, integrin β1)、DNA结合抑制因子1 (Homo sapiens inhibitor of DNA binding 1, ID1)、核因子κB (nuclear factor kappa-B, NF-κB)及血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)的表达。本研究首次实现了蛋白类药物基于OMV的有效递送，为肿瘤抗血管生成治疗和细菌外膜囊泡的功能开发提供了新的思路。

• 千金藤素溶解性优化及其抗冠状病毒活性

  张艺涵，刘珂，秦宏博，洪碧霞，陈杨桢，童贻刚

  千金藤素(cepharanthine, CEP)是一种具有广谱抗病毒活性的天然生物碱，但其极低的水溶性严重限制了药物开发与体内应用。本研究旨在筛选安全高效的助溶体系，提升CEP的水溶性，并系统评估溶解性变化对其抗冠状病毒活性的影响。通过比较CEP在刺梨汁、食醋、苹果醋等天然酸性介质及维生素C、甘草酸(glycyrrhizic acid, GA)等助溶体系中的溶解性，结合GX_P2V冠状病毒感染模型，测定不同溶解体系下CEP的抗病毒活性(median effective concentration, EC₅₀)、细胞毒性(median cytotoxic concentration, CC₅₀)和选择指数(selectivity index, SI)。同时，采用酸碱中和反应制备CEP盐酸盐、丙酮酸盐和甲磺酸盐，并开展体外活性评价。结果表明，CEP在pH 2?4的酸性条件下溶解性显著提升。维生素C与CEP按4:1质量比复配可形成澄清溶液，抗病毒活性优于CEP单体(EC₅₀=0.85 μmol/L, SI=17.01)；甘草酸虽改善了CEP在30%乙醇中的溶解性，但水中稳定性未得到改善，且无明显活性提升；盐酸盐CEP表现出了最佳抗病毒选择性(EC₅₀=1.05 μmol/L, SI>47)。综上，维生素C复合体系和盐酸盐CEP可显著提升CEP溶解性和抗病毒活性，具备良好的开发潜力，本研究为CEP制剂优化和临床转化提供了理论依据与实验基础。

• 千金藤素纳米胶束的制备与抗病毒作用

  刘珂，饶原，洪碧霞，罗声栋，梁浩，童贻刚，张艺涵，袁其朋

  千金藤素(cepharanthine, CEP)是一种具有广谱抗病毒潜力的天然产物，但极低的水溶性严重限制了其体内应用。本研究旨在构建千金藤素纳米胶束以提升其溶解度和体内利用度，并系统评估其在冠状病毒及其他RNA病毒模型中的抗病毒活性。采用表面活性剂混合体系构建千金藤素纳米胶束，并通过动态光散射、电位分析和溶解度测定进行理化性质表征。利用多种冠状病毒体外模型系统评价其抗病毒活性，包括以穿山甲冠状病毒(Guangxi pangolin-CoV P2V, GX_P2V)、严重急性呼吸综合征冠状病毒2型转录复制缺陷病毒样颗粒(SARS-CoV-2 trVLP)及水泡性口炎病毒(vesicular stomatitis virus, VSV)为骨架、包装不同新型冠状病毒毒株S蛋白构建的假病毒模型，以及其他冠状病毒模型(猪流行性腹泻病毒和猪急性腹泻综合征冠状病毒)。在此基础上，进一步在金黄地鼠感染模型中验证其体内抑制病毒复制的效果及药代动力学特征。成功构建了平均粒径约23 nm、Zeta电位约?22 mV的稳定千金藤素纳米胶束，其溶解度较原药提高约120倍。该制剂在多种冠状病毒模型中表现出良好的抗病毒半数有效浓度(median effective concentration, EC₅₀)，范围为0.016 8?1.643 0 μmol/L，并对Omicron亚型等突变株仍保持抑制作用，最低EC₅₀低至0.016 8 μmol/L。动物实验结果显示，CEP纳米胶束显著降低了肺部病毒mRNA水平，且能够维持更稳定的血药浓度分布。本研究制备的千金藤素纳米胶束显著提升了药物溶解性，对几种人类和动物冠状病毒等RNA病毒具有良好的抗病毒活性，且有良好的安全性，展现出作为候选广谱抗冠状病毒药物的应用潜力。

• 分子伴侣对毕赤酵母表达单域抗体的影响

  苏伟明，秦也，张海伟，孙宾莲，龚睿

  单域抗体(single-domain antibodies, sdAbs)因其低分子量和优异的组织穿透性，在生物医药领域的应用日益广泛。相较于哺乳动物细胞和大肠杆菌表达体系，毕赤酵母表达系统兼具成本低、周期短的特性以及完善的蛋白折叠支持能力。为了提升酵母表达sdAbs的效率，本研究构建了6种分子伴侣(HDPI、YPDI、BZIP、TO、RPPO、Sec)与sdAb的酵母共表达体系。通过圆二色谱解析蛋白二级结构、测定热变性温度(thermal melting temperature, Tm)和蛋白半数变性尿素浓度(concentrations of urea when 50% protein unfolded, CUU)，结合浊度实验和胰蛋白酶消化实验，系统评估了分子伴侣对抗体结构与功能特性的调控作用。结果显示：共表达Sec将sdAb表达水平显著提升了1.68倍；分子伴侣的引入均未改变sdAb的二级结构及抗原结合活性；热稳定性实验中，仅BZIP共表达组观察到热稳定性增强(T_m值提升2.4 ℃)；尿素诱导变性实验中，YPDI共表达组的抗尿素变性能力显著提升(CUU值提高1.2 mol/L)；胰蛋白酶消化实验显示，YPDI组的酶解稳定性最优(3 h后活性保留58.3%)；浊度实验表明，YPDI与BZIP共表达可有效抑制抗体聚集，而HPDI、TO和RPPO则促进了聚集现象。综上所述，本研究揭示了不同分子伴侣对单域抗体理化性质的调控效应具有较显著差异。这些发现为优化单域抗体的生产工艺提供了重要的理论依据和实践参考。

• 一种新型贻贝防御素的毕赤酵母重组表达

  肖文慧

  贻贝含有丰富的抗菌肽(antimicrobial peptides, AMPs)，其在贻贝的先天免疫过程中发挥关键作用。贻贝抗菌肽序列较短，含多个二硫键且碱性氨基酸含量高，因此，其在原核系统(如大肠杆菌)中的功能性异源表达仍是一种挑战。为构建贻贝抗菌肽的真核重组表达体系，获得重组贻贝抗菌肽，本研究利用真核宿主毕赤酵母(Pichia pastoris)重组表达具有抑菌功能的贻贝抗菌肽myticofensin-B1，该新型防御素样抗菌肽此前已在厚壳贻贝(Mytilus coruscus)中得以鉴定。编码myticofensin-B1成熟肽段(65个氨基酸，含6个保守半胱氨酸)的基因序列经密码子优化后，克隆至pPICZαA载体，并转化至毕赤酵母GS115菌株中实现异源表达。通过液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)证实了重组肽的序列准确性和完整性；重组肽的分子量为8 849.9 Da，与理论预测值一致。功能验证实验表明，重组myticofensin-B1具有广谱抗菌活性，对革兰氏阴性菌表现出相对更强的抑制作用。扫描电子显微镜观察发现，重组myticofensin-B1对不同细菌具有不同的作用效果。此外，重组myticofensin-B1对绵羊红细胞的溶血活性极低，但对人A549肺癌细胞表现出毒性。本研究建立了基于毕赤酵母的贻贝抗菌肽重组表达平台，表达的重组myticofensin-B1具备作为抗感染治疗药物的潜力。

• 重组人I型、Ⅱ型胶原蛋白α1链的全长表达优化及应用

  李佳佳，王丽萍，韩蓓，吴晓文，崔朋飞，钱松，李海航

  为了获得具有生物活性的全长重组人I型、Ⅱ型胶原蛋白α1链，本研究将天然人I型、Ⅱ型胶原蛋白α1链在毕赤酵母中表达时可能存在的酶切位点及周围氨基酸序列进行突变，构建了2种变体使其在毕赤酵母系统中可以完整表达。通过纯化技术获得了全长重组人I型、II型胶原蛋白α1链变体，2种变体在高密度发酵条件下展现出良好的稳定性，UV定量显示表达量分别达到18.7 g/L (I型)和17.3 g/L (II型)，纯化后可获得高纯度产物。这一结果为开发高稳定性的全长重组胶原蛋白α链提供了重要参考。以这2种胶原蛋白为基础制备的重组胶原蛋白水凝胶，展现出与天然胶原蛋白水凝胶相似的生物学功能，有望作为一种新型生物材料广泛应用于医疗器械领域。

• ATP生物发光方法应用于细胞类制品微生物污染快速检测的可行性评估

  厉高慜，赵宇豪，钱俊婷，王鸣人，邵泓

  本研究旨在探索三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)生物发光快速微生物检测方法应用于细胞类制品污染检测的可行性。首先通过前处理方法适用性研究，评估前处理方法消除动物细胞背景ATP干扰的可行性，以及ATP生物发光法快速检出微生物污染的有效性。在此基础上采用结合前处理方法的ATP生物发光法以及药典无菌检查法对加标低浓度污染微生物的动物细胞供试品进行测试，统计2种方法的检测限，并评估ATP生物发光法相对于药典方法的非劣效性。结果显示，前处理方法可有效消除动物细胞背景ATP信号导致的干扰，同时ATP生物发光法可快速检出微生物污染。与药典无菌检查法相比，ATP生物发光法的检测限在统计学上无显著性差异，在决策等效性方面非劣效于药典方法。因此，基于风险评估，本研究中的ATP生物发光法可用于细胞类制品微生物污染的快速检测，为细胞治疗药物的风险放行以及基于细胞发酵的其他生物制品无菌工艺的过程控制提供了快速有效的污染监控手段。

• 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌核酸快速检测方法的建立与评价

  何丽，陈丽丹，杨欢，郭莹坚，李亚婷，张海燕

  为建立一种快速、准确的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)核酸即时检测方法，本研究首先针对16S rRNA、nuc和mecA基因设计特异性引物与荧光探针；以MRSA标准菌株制备梯度核酸标准品，优化qPCR体系并测序验证，完成方法构建。随后系统评估该体系的灵敏度、线性范围、重复性、特异性及抗干扰性能。最后，将优化后的方法应用于临床样本，并以临床实验室常用的鉴定方法(质谱法)为参比方法，验证其实用价值。本研究建立的MRSA核酸快速检测体系，可在30 min内完成对MRSA核酸的检测，对16S rRNA、nuc和mecA基因的灵敏度分别为1.0×10²、1.0×10²、1.0×10³ CFU/mL；线性范围分别为1.0×10²?1.0×10⁹、1.0×10²?1.0×10⁹、1.0×10³?1.0×10⁹ CFU/mL；批内和批间的变异系数均小于5%；与多种病原体之间无交叉反应；2 g/L的血红蛋白和100 μg /mL头孢曲松钠对检测无干扰；与质谱法相比，具有较好的一致性，灵敏度和特异性较高。结果表明，本研究构建的MRSA核酸快速检测方法兼具高灵敏度与操作简便性，为病原微生物核酸即时检测提供了新策略，可作为临床微生物快速筛查的可靠技术选项。

• G9P[8]型A组轮状病毒VP7蛋白抗体的制备及其免疫印迹检测方法的建立

  肖锦宁，李小柯，庞敬莹，郭庆合，段良伟，赵永新，王向鹏

  A组轮状病毒(group A rotavirus, RVA)是引起婴幼儿患急性胃肠炎的主要病原体之一。本研究旨在建立一种基于RVA VP7蛋白抗体的RVA免疫印迹(Western blotting)检测方法，用于RVA感染的诊断。首先对5株RVA新乡株进行全基因组测序和VP7基因遗传进化分析；构建VP7基因原核表达载体，并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达纯化VP7蛋白；随后免疫BALB/c小鼠制备抗VP7多克隆抗体，利用纯化的抗体作为检测抗体建立RVA的Western blotting检测方法，评估其特异性和敏感性；最后采用Western blotting与逆转录PCR (reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR)方法对60份临床粪便标本检测，分析其符合率。结果显示，5株RVA新乡株均为G9P[8]型，其VP7基因序列同源性为100%，属于G9-Ⅵ谱系。本研究成功表达和纯化了VP7蛋白并制备了高效价的多克隆抗体，所建立的Western blotting检测方法可检测到G9P[8]型RVA，与人肠道腺病毒和人诺如病毒无交叉反应。敏感性试验结果表明抗体的最高有效稀释度为1:32 000。与RT-PCR方法相比，Western blotting检测方法具有较高的敏感性，阳性符合率为100%，阴性符合率为92.1%，总符合率为95%。综上所述，本研究建立的Western blotting检测方法具有较好的特异性和敏感性，为RVA感染的实验室诊断提供了一种检测手段，具有一定的临床应用前景。

• 基于毛细管等电聚焦技术分析重组呼吸道合胞病毒蛋白电荷异质性的方法建立验证与初步应用

  陈梦微，邓颖莎，孙安徽，孙佳亓，吴常伟，黄恩启

  为了建立基于全柱成像毛细管等电聚焦电泳(capillary isoelectric focusing, cIEF)技术的重组呼吸道合胞病毒蛋白疫苗(CHO细胞)原液抗原等电点(isoelectric point, pI)检测方法，完善疫苗质量控制体系，本研究根据抗原结构特性，采用变性剂RapiGest SF及还原剂二硫苏糖醇对蛋白进行前处理，确保其稳定单体化。通过优化蛋白助溶剂种类、添加比例及供试品上样量等关键参数，建立高效、稳定的cIEF检测方法，并对其主要验证参数和耐用性进行评价。优化后检测条件为使用含34% SimpleSol Protein Solubilizer、0.35%甲基纤维素(methylcellulose, MC)、4%两性电解质及1%等电点标记物混合溶液的样品缓冲液，聚焦程序设定为：1 500 V 1 min，3 000 V 7 min。采用该方法分析重组呼吸道合胞病毒蛋白疫苗(CHO细胞)原液抗原等电点，可得到峰型清楚且分离度高的图谱。本研究成功建立了适用于重组呼吸道合胞病毒蛋白疫苗(CHO细胞)原液抗原pI检测的cIEF方法。该方法可为该疫苗的分子表征及生产过程中的质量控制提供可靠的技术支持，并为同类重组蛋白疫苗的研发与标准化分析提供参考依据。

• 噬菌体展示技术筛选特异性F4 IgE重组抗体及阳性质控品的制备

  张航，曹攀飞，刘雅琳，王素娟，田晓平，徐延伟，李桂林，赵巧辉，王玉涛，崔亚敏

  免疫球蛋白E (immunoglobulin E, IgE)在过敏反应和寄生虫感染中发挥关键作用，其准确检测对过敏性疾病的诊断与治疗至关重要。常规酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)需依赖阳性质控品，但传统质控品依赖高浓度血浆样本的制备，存在资源匮乏问题。本研究旨在利用噬菌体展示技术，筛选能特异性结合人类小麦过敏原F4的抗体。通过筛选天然人源噬菌体展示文库，从190个候选物中鉴定出11个高特异性噬菌体克隆；选取其中3个进行重组抗体制备与构建，其中1H7和6A8重组IgE抗体经二步纯化后，SDS-PAGE及体积排阻高效液相色谱(size-exclusion chromatography-high performance liquid chromatography, SEC-HPLC)显示纯度均高于93.0%，且均可与天然F4蛋白特异性结合，与其他常见过敏原无交叉反应；表面等离子共振(surface plasmon resonance, SPR)检测表明两者均具备纳摩尔级别的高亲和力。稳定性分析显示，两种抗体在不同储存条件下发光值波动均小于10%，热加速基质效应与临床样本表现一致，提示其作为F4 IgE检测阳性质控品的潜在价值。本研究首次报道了IgE亚型重组抗体的构建及体外表达，相较于传统高值血浆制备的质控品，具有稳定性更高、制备更简便、成本效益更优的显著优势，为开发IgE检测新诊断工具提供了极具前景的阳性质控品选择。

• 融合计划采样的增强物理信息神经网络用于单克隆抗体细胞培养过程建模

  徐钊，陈杭，瞿海斌

  物理信息神经网络(physics-informed neural networks, PINN)将机理方程融入神经网络以提升模型预测精度，已初步应用于细胞培养过程建模。虽然PINN凭借物理规律对解空间进行约束减少了对数据量的依赖，但在小样本场景下，仍有可能收敛到次优解。本研究提出了一种改进的混合物理信息神经网络(improved hybrid-physics-informed neural network with scheduled sampling, SS-IHPINN)，通过物理引导初始化和计划采样模块为单克隆抗体细胞培养过程建立更稳健的模型。通过对比实验和消融实验对SS-IHPINN进行了评估和比较，结果表明这2个功能模块的协同作用使SS-IHPINN具有更高的预测性能。即使细胞培养过程参数发生变化，该框架也表现出良好的泛化和迁移学习能力。本研究提出的方法有效提升了小样本条件下的建模性能，为生物过程的监测提供了可靠的技术支撑。

• im6Am-DC：融合DenseNet与注意力机制的RNA序列N6,2′-O-二甲基腺苷修饰预测模型

  魏欣，涂建，漆俊，胡思亲，贾建华

  N6,2′-O-二甲基腺苷(N6,2′-O-dimethyladenosine, m6Am)作为一种重要的RNA表观遗传修饰，其独特的化学结构和生物学功能成为当前研究的热点之一。m6Am不仅能够调控mRNA的稳定性和半衰期，还会调节其与翻译起始因子及RNA结合蛋白的相互作用，从而在转录后调控过程中发挥关键作用。m6Am还与肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病以及多种病毒感染和肿瘤的发生密切相关。对m6Am位点的预测研究对于疾病的早期诊断和精准治疗具有重要意义。尽管m6Am修饰的生物学功能正逐渐受到关注，但相关研究仍受限于检测技术的局限与高昂的成本。计算生物学方法为大规模m6Am位点鉴定提供了新的思路。本研究构建了一种非平衡m6Am位点预测模型——im6Am-DC，该模型采用DenseNet网络提取高级局部特征，并引入注意力机制(coordinate attention, CA)以突出重要的特征信息。此外，为解决数据不平衡问题，模型使用了损失函数。结果显示，在full transcript数据集上，im6Am-DC模型的灵敏度(sensitivity, Sn)、特异性(specificity, Sp)、准确度(accuracy, Acc)和马修斯相关系数(Matthews correlation coefficient, MCC)分别为0.523 7、0.988 4、0.946 1和0.629 8；在mature RNA数据集上，同指标表现同样优秀。同时，将im6Am-DC模型分别应用于多个不同的数据集进行预测，包括非平衡m6Am位点数据集、平衡m6Am位点数据集，以及其他类型的RNA修饰位点，从而全面、多维度评估该模型的性能与应用潜力。结果表明，im6Am-DC模型在非平衡m6Am位点预测中具有显著优势，模型的建立为m6Am修饰功能研究及相关疾病机制探索提供了有效的技术支持。

• FPCAM：基于加权字典的肺纤维化单细胞注释模型构建与网页工具开发

  石岩，吴泊含，黄宏旭，赵宏宇，蔡禄，刘国君

  单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)技术的突破性发展为解析细胞异质性提供了前所未有的分辨率，然而，细胞类型注释的效率与准确性仍面临诸多挑战。现有自动化注释工具受限于参考数据集的依赖性、标记基因的多态性以及人工干预所带来的主观偏差，难以满足复杂细胞亚群和跨平台数据的精准注释需求。为此，本研究开发了FPCAM——一款基于R Shiny平台的全自动细胞注释工具。该模型依托Seurat框架，通过FindAllMarkers筛选特征基因，并结合相似性矩阵计算、手动整理的肺纤维化相关细胞-基因关联字典以及优化的评价指标算法，实现高效单细胞注释。为了评估模型的性能，将FPCAM的注释结果与当前最先进的模型(SCSA、SingleR、SciBet)进行对比分析。结果表明，FPCAM在测试数据集中达到了85.7%的准确率，优于SCSA的82.1%和SciBet的78.6%。Cohen’s Kappa系数同样展现出了更高的一致性，达到0.81，优于SCSA (0.76)和SciBet (0.73)，此外，SingleR和SciBet的极差分别为0.357和0.322，显示出其对细胞注释文件的高度依赖性，而FPCAM则在准确性和稳定性上均具有显著优势。综合而言，FPCAM通过集成多源标记基因数据库与动态更新策略，并结合创新性的加权注释算法，实现了高效、灵活且精准的细胞类型鉴定，为肺纤维化及其他疾病的单细胞转录组研究提供了有力工具。