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Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2022 Vol.23 No.11 P.881-974
Review
Review: Recent advances in the use of the CRISPR-Cas system for the detection of infectious pathogens
Hongdan GAO, Zifang SHANG, Siew Yin CHAN, Dongli MA
DOI: 10.1631/jzus.B2200068 Downloaded: 821 Clicked: 911 Cited: 0 Commented: 0(p.881-898) <Full Text><PPT> 277
1深圳市儿童医院儿科研究所，中国深圳，518026
2中国科学院微生物研究所病原微生物学重点实验室，中国北京，100101
3西北工业大学柔性电子研究院，中国西安，710072
概要：感染性疾病对个人乃至社会均可造成极大的经济损失和精神痛苦。现有检测方法在灵敏度与特异性、检测时间、昂贵仪器设备依赖方面或多或少存在不足。成簇的规律间隔的短回文重复序列（CRISPR）-相关蛋白（Cas）系统，因其具备特异、灵敏、快速、便捷等优势，近年来被尝试应用于感染性疾病病原体的检测。本文首先回顾了CRISPR-Cas系统的发现发展进程，并列举可与之结合获得检测结果的检测结果阅读方式，之后从检测过程中所应用的不同Cas蛋白的角度简要描述了目前已有的基于CRISRP检测感染性疾病病原体的应用，最后还展望了CRISPR/Cas系统未来在检测方面的应用前景及挑战。
关键词组：CRISPR-Cas；诊断；疾病检测；传染病；病原体
Research Articles
Cunjin WANG, Yong LI, Yuchen PAN, Luojing ZHOU, Xi ZHANG, Yan WEI, Fang GUO, Yusheng SHU, Ju GAO
DOI: 10.1631/jzus.B2200054 Downloaded: 776 Clicked: 1041 Cited: 0 Commented: 0(p.899-914) <Full Text><PPT> 272
1苏北人民医院麻醉科，中国扬州市，225001
2扬州大学临床医学院，中国扬州市，225001
3中国人民武装警察部队江苏省总队医院神经内科，中国扬州市，225000
4苏北人民医院中医科，中国扬州市，225001
5苏北人民医院心胸外科，中国扬州市，225001
目的：观察扬州地区疫苗接种对德尔塔（Delta）变异型冠状病毒（SARS-CoV-2）感染者临床和免疫应答特征的影响。
方法：提取2021年8-9月苏北人民医院收治的129例Delta变异株感染患者的病例资料。根据接种疫苗的剂量将患者分为未接种组、一针组和两针组。所用疫苗为北京科兴公司研制的SARS-CoV-2灭活疫苗。我们回顾性分析了患者的流行病学、临床、实验室和影像学资料。
结果：扬州地区Delta变异感染患者多数为老年人，重症/危重患者年龄均在70岁以上。两针组重症/危重症（P=0.006）患者人数、发热（P=0.025）和呼吸困难（P=0.045）发生率均低于未接种组。与未接种组相比，两针组住院期间淋巴细胞计数显著升高，C反应蛋白（CRP）、白细胞介素-6（IL-6）和D-二聚体水平显著降低，入院时免疫球蛋白G（IgG）抗体阳性率显著升高（P<0.05）。两针组的累计出院概率和病毒转阴概率也高于未接种组（P<0.05）。
结论：接种两针SARS-CoV-2灭活疫苗在减轻新冠肺炎患者症状和降低免疫应答方面效果显著，接种一针疫苗效果不明显。
关键词组：冠状病毒（SARS-CoV-2）；德尔塔（Delta）变异株；疫苗；住院；免疫反应
Shipeng CHEN, Lian GUAN, Xu ZHAO, Jing YANG, Longqing CHEN, Mengmeng GUO, Juanjuan ZHAO, Chao CHEN, Ya ZHOU, Yong HAN, Lin XU
DOI: 10.1631/jzus.B2200116 Downloaded: 786 Clicked: 1154 Cited: 0 Commented: 0(p.915-930) <Full Text><PPT> 273
1贵州省基因检测与治疗特色重点实验室暨贵州省生物治疗人才基地，中国遵义市，563000
2遵义医科大学免疫学教研室，中国遵义市，563000
3遵义医科大学医学物理系，中国遵义市，563000
4遵义医科大学生理学教研室，中国遵义市，563000
概要：靶向基因治疗是一种很有前景的肺癌治疗方法。在前期工作中，我们报道了由甲状腺转录因子-1（TTF-1）启动子调控微小RNA-7（miR-7）的靶向表达可在体外和体内抑制人肺癌细胞的生长，但干预效率有待进一步提高。在本研究中，我们通过5’缺失分析鉴定了TTF-1的核心启动子（从−1299 bp到−871 bp），并筛选出潜在的结合转录因子核因子-1（NF-1）和激活蛋白-1（AP-1）。进一步分析的结果表明：NF-1的表达水平，而非AP-1的表达水平，与人非小细胞肺癌（NSCLC）细胞中TTF-1核心启动子的活性呈正相关。此外，NF-1的沉默可以降低由TTF-1核心启动子调控的miR-7的表达。重要的是，我们在TTF-1核心启动子的序列上优化了四个不同的序列（称为optTTF-1启动子）以形成额外的NF-1结合位点（TGGCA），并通过电泳迁移率实验（EMSA）分析验证了NF-1对optTTF-1启动子的结合效率。通进一步研究，结果显示optTTF-1启动子可更有效地驱动miR-7表达并在体外抑制人NSCLC细胞的生长，同时减少Ⅰ型辅酶脱氢酶1α亚复合物4（NDUFA4）/蛋白激酶B（Akt）通路转导。optTTF-1启动子驱动的miR-7表达同样也可有效地抑制人NSCLC异种移植模型中肿瘤细胞的体内生长和转移。最后，模型动物的心脏、肝脏和脾脏等重要组织和器官的生物学指标和组织学未见明显变化。总之，本研究揭示了优化的TTF-1启动子可更有效地调控miR-7表达来抑制人NSCLC细胞的生长，为开发基于miRNA的靶向基因治疗临床肺癌提供了新的实验基础。
关键词组：肺癌；甲状腺转录因子-1（TTF-1）；启动子；微小RNA-7（miR-7）；核因子-1（NF-1）
Xiaoyan TANG, Dezheng CHEN, Ling ZHANG, Ping FU, Yanxia CHEN, Zhou XIAO, Xiangcheng XIAO, Weisheng PENG, Li CHENG, Yanmin ZHANG, Hongbo LI, Kehui LI, Bizhen GOU, Xin WU, Qian YU, Lijun JIAN, Zaizhi ZHU, Yu WEN, Cheng LIU, Hen XUE, Hongyu ZHANG, Xin HE, Bin YAN, Liping ZHONG, Bin HUANG, Mingying MAO
DOI: 10.1631/jzus.B2200082 Downloaded: 995 Clicked: 1007 Cited: 0 Commented: 0(p.931-942) <Full Text><PPT> 290
南京理工大学电子工程与光电技术学院，中国南京市，210094
摘要：功率放大器的线性度决定了通信系统的信号发射质量与系统的发射效率。非线性失真会导致系统误码、带外辐射以及临近信道干扰，严重影响着通信系统的质量和可靠性。论文从毫米波功率放大器的三阶互调点入手，对电路的非线性进行补偿。介绍了基于格罗方德（GlobalFoundries） 45 nm绝缘体硅工艺的AB类线性毫米波功率放大器（PA）的分析、设计和测试情况。设计了三种工作在U波段的基于共源共栅和三管堆叠单元结构的单端和差分堆叠功率放大器。根据非线性分析和在片测试结果对比，发现基于三管堆叠单元的设计要优于基于共源共栅单元的设计。使用单端测量方法设计的差分功率放大器在44 GHz时实现了47.2%的峰值功率附加效率（PAE）和25.2 dBm的饱和输出功率（Psat）。该放大器在44 GHz至50 GHz的工作带宽内实现了Psat高于23 dBm和峰值PAE高于25%的性能。
关键词组：绝缘体硅；线性分析；毫米波；功率放大器
Yunlong CHENG, Shu LIAN, Shuhui LI, Yusheng LU, Jie WANG, Xiaoxiao DENG, Shengyi ZHAI, Lee JIA
DOI: 10.1631/jzus.B2200232 Downloaded: 740 Clicked: 1027 Cited: 0 Commented: 0(p.943-956) <Full Text><PPT> 297
1闽江学院材料与化学工程学院智能药物闽台港澳科技合作基地，福建福州，350108
2福州大学化学学院，肿瘤转移预警与预防研究中心，福建省肿瘤转移化学预防重点实验室，福建福州，350002
3闽江学院福州海洋研究院，福建福州，350108
目的：通过手术切除和辅助疗法治疗原发性肿瘤已被广泛研究，但对于肿瘤转移的有效治疗策略和药物仍然缺乏。本研究中，我们提出了一种基于组合化合物的功能性产品用作肿瘤辅助治疗，各化合物机制明确，可抑制癌症转移、改善抗癌治疗、增强免疫力和抗氧化。该组合由四种廉价化合物组成：
方法：通过体外实验研究MVBL对细胞活力、细胞周期、细胞凋亡、细胞迁移、细胞侵袭、活性氧（ROS）和紫杉醇（PTX）联合治疗的影响。在动物水平测定了MVBL在体内的抗氧化和免疫增强能力。通过小鼠肿瘤模型测定MVBL在体内对肿瘤转移的抑制。
结果：MVBL对肿瘤细胞的毒性高于对正常细胞的毒性。它没有显著性地影响癌细胞的细胞周期，但增加了细胞凋亡。划痕、粘附和侵袭实验结果表明，MVBL显著抑制肿瘤细胞迁移、粘附和侵袭。MVBL使乳腺癌MDA-MB-231细胞对PTX更敏感，表明它可以作为佐剂来增强化疗药物的治疗效果。小鼠实验数据表明，MVBL可以抑制肿瘤转移，延长其生存时间，增强其抗氧化能力和免疫功能。
结论：本研究揭示了MVBL在提高免疫、抗氧化、防止肿瘤生长和抑制体内外转移方面的作用。MVBL可用作癌症治疗的辅助药物，提高癌症患者的生存率和生活质量。
关键词组：肿瘤预防；肿瘤转移；硒；联合用药；营养
Correspondence
Correspondence: A method for distinguishing benign and malignant pulmonary nodules based on 3D dual path network aided by K-means clustering analysis
Dachuan GAO, Xiaodan YE, Xuewen HOU, Yang CHEN, Xue KONG, Yuanzhong XIE, Shengdong NIE
DOI: 10.1631/jzus.B2101009 Downloaded: 834 Clicked: 869 Cited: 0 Commented: 0(p.957-967) <Full Text><PPT> 280
1上海理工大学健康科学与工程学院，中国上海市，200093
2上海市胸科医院放射科，中国上海市，200030
3泰安中心医院医学影像中心，中国泰安市，271000
目的：为了提高肺癌早期诊断的准确性，本文使用机器学习，可以有效地帮助放射科医生区分肺结节的良恶性。
创新点：基于三维双路径网络（3DDPN）辅助K均值聚类分析区分良恶性肺结节，类别分析可以有效地表示良恶性肺结节的多种潜在亚型。
方法：在这项研究中，我们提出了一种基于3DDPN并辅以聚类分析来识别良恶性肺结节的新分类方案。首先，根据四位放射科医生的标注结果，从计算机断层扫描（CT）图像中截取以肺结节为中心，尺寸为64×64×64的像素单元；并训练pre-3D DPN模型提取卷积神经网络（CNN）特征。随后，采用随机森林特征选择算法滤除不相关的特征，并采用K均值聚类算法生成聚类标签。最后，使用具有新聚类标签的数据训练3D DPN对肺结节进行良恶性分类。
结果：使用肺影像数据联盟-影像数据库资源计划（LIDC-IDRI）数据库中的966个肺结节进行实验验证，最终所提方法的分类准确率、敏感度、特异度及接受者操作特性曲线（ROC）下面积（AUC）分别达92.86%、94.44%、91.94%及96.43%。此外，从上海胸科医院（SCH）收集了67个结节进行临床验证，获得的准确率为86.57%。
结论：本文所提出的方法可以准确地区分良恶性结节，可作为肺结节良恶性诊断的计算机辅助方法。
关键词组：计算机断层扫描（CT）图像；肺结节；计算机辅助诊断；双路径网络（DPN）；聚类分析
Correspondence: High levels of serum IL-10 indicate disease progression, extramedullary involvement, and poor prognosis in multiple myeloma
Xiaoyan YUE, Linlin HUANG, Yang YANG, Yi ZHAO, Donghua HE, Xiaoyan HAN, Gaofeng ZHENG, Yi LI, Enfan ZHANG, Zhen CAI, Xin HUANG, Jingsong HE
DOI: 10.1631/jzus.B2200277 Downloaded: 848 Clicked: 1107 Cited: 0 Commented: 0(p.968-974) <Full Text><PPT> 322
1浙江大学医学院附属第一医院血液科＆骨髓移植中心，中国杭州，310003
2浙江大学血液学研究所，中国杭州，310058
3浙江大学医学中心，浙江省系统&精准医学实验室，中国杭州，311121
4浙江大学医学院附属第一医院血液科&血液学研究所，中国杭州，310003
概要：多发性骨髓瘤（MM）细胞的生长和存活依赖于骨髓微环境，其中细胞因子常与疾病的不良预后有关。在新药治疗时代，血清细胞因子水平对MM预后作用需进一步评估。本研究分析了157例初诊MM患者外周血细胞因子水平（包括白细胞介素-2（IL-2）、IL-4、IL-6、IL-10、干扰素γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和IL-17A）与患者基线临床特征、疗效以及预后之间的关系。并选用15例年龄契合的健康志愿者和96例复发MM患者作为对照。所有患者均一线接受硼替佐米为基础方案的治疗。生存分析表明，上述细胞因子中，仅血清IL-10与患者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）显著相关。初诊MM患者中，有103例（65.6%）患者被归为高IL-10（≥1.42 pg/mL）组，该组患者通常具有高危基因异常和临床分期，也更容易出现贫血、血小板减少，以及血清乳酸脱氢酶、C-反应蛋白和肌酐水平增高的症状。单因素分析表明高IL-10组患者有更差的PFS（P＝0.040）和OS（P<0.001），多因素分析提示血清IL-10是初诊MM患者OS的独立预后因素。研究结果提示，血清IL-10水平与MM患者疾病进展和高危临床特征相关，可作为以硼替佐米为基础治疗方案的初诊MM患者OS的预后因素。
关键词组：多发性骨髓瘤；白细胞介素-10；临床特征；无进展生存期；总生存期