嗅觉和味觉电生理及其芯片技术的研究进展

评述了当前国际上嗅觉和味觉组织、细胞电生理及其芯片技术的研究状况。介绍了细胞胞内记录技术在嗅觉和味觉的电生理研究中应用，分析该技术在实现组织一细胞以及胞间信号传导过程的实时动态检测中面临的问题。在此基础上，进一步介绍细胞阵列和单细胞芯片技术的特点及目前的发展，指出了芯片技术应用于嗅觉和味觉组织的发展前景。最后结合我们的工作，提出嗅觉和味觉细胞芯片的研究和发展方向。     

仿生嗅觉神经芯片的研究进展

嗅觉神经芯片是在电子鼻和细胞传感器研究的基础上,在芯片表面培养嗅觉感受神经元所构成的一种神经芯片。该技术是通过用微电极阵列等芯片技术记录气体分子作用于神经元膜表面嗅觉受体产生的动作电位而达到气体检测的一种更具仿生意义的生物电子鼻技术。在嗅觉生物学研究的基础上对嗅觉芯片的研究进行了综合论述,重点介绍了嗅觉细胞的培养和神经芯片技术等嗅觉芯片相关技术的研究进展。并对该领域的应用前景进行了展望。     

仿生嗅觉神经芯片的研究进展

嗅觉神经芯片是在电子鼻和细胞传感器研究的基础上，在芯片表面培养嗅觉感受神经元所构成的一种神经芯片。该技术是通过用微电极阵列等芯片技术记录气体分子作用于神经元膜表面嗅觉受体产生的动作电位而达到气体检测的一种更具仿生意义的生物电子鼻技术。在嗅觉生物学研究的基础上对嗅觉芯片的研究进行了综合论述，重点介绍了嗅觉细胞的培养和神经芯片技术等嗅觉芯片相关技术的研究进展。并对该领域的应用前景进行了展望。     

多功能细胞传感器集成芯片的设计及实验研究

为了实现对细胞的生长凋亡等状态和电兴奋细胞的胞外电场及胞外离子代谢的同步检测,本研究提出了将具有对应功能的叉指电极(IDE)、微电极阵列(MEA)、光寻址电位传感器(LAPS)集成在单片硅基底上,设计了细胞多功能检测的集成芯片。在集成芯片的设计上,各功能模块采用多通道布局,并且优化了电极尺寸、电极间排布、电极表面特性处理等方面的设计,以减少电极之间干扰并提高性能。在加工方面利用SiO2层同时作为MEA、IDE的绝缘层和LAPS的保护层,采用微加工技术将三种传感器融合加工于同一硅基底上。器件的评估结果显示,3种传感器的性能和相应的单独设计芯片性能相近,且满足生物相容性的要求。本集成芯片成功弥补了传统细胞传感器检测参数单一的缺陷,建立了细胞多生理参数检测的细胞传感器平台。     

基于细胞三维受控组装技术的细胞芯片构建

如何将细胞准确装配于细胞芯片的设计位置,是制约细胞芯片向组织和生理系统细胞芯片方向发展的关键问题之一。本研究用细胞组装技术将细胞装配到细胞芯片的设计位置并检测的理论和方法。首先设计构建了含多组传感器阵列的细胞芯片;选取输送和固定细胞的明胶-海藻酸钠复合水凝胶材料,探讨用细胞组装技术在芯片上精确装配细胞的方法;测试复合材料和多种电解溶液对电阻抗的影响,并用芯片对细胞增殖进行检测。结果显示:复合材料能输送并将细胞固定在芯片上超过4周;细胞组装技术可精确将细胞装配到指定传感器,组装的细胞/材料微丝直径100～120μm。复合材料对芯片基础电阻抗影响小,在大于103Hz的高频段,基础阻抗为小于102.6Ω;PBS和DMEM溶液在103.5～105Hz高频段可替代氰铁化钾溶液作为电解液;芯片上的传感器在103.5Hz可准确测出Hela细胞增殖引起的电阻抗变化。研究证明了用细胞组装技术构建复杂细胞芯片的可行性。     

基于微电极阵列的嗅球细胞网络传感器的研究

嗅球(OB)是嗅觉系统的第一中转站,在嗅觉信息的识别和处理中具有重要的作用.嗅球中具有多种类型的神经元,分别具有不同的生理特点和功能.本研究利用细胞培养技术,将嗅球神经元与微电极阵列(MEA)芯片耦合,构建一种细胞网络传感器,用于对多点的嗅球神经元电活动进行同步观察与分析.结果显示,MEA上培养的嗅球细胞生长良好,能够检测多个通道的嗅球神经元的自发电位以及谷氨酸作用下的诱发响应.研究表明,该嗅球细胞网络传感器能够实现信号的多通道同步检测及有效分辨神经元的自发信号和诱发响应,并且能够很好地捕捉不同通道神经元响应的特点.该研究对于进一步分析嗅觉信息在嗅球内的传导和编码具有重要的意义.     

慢性神经电生理实验中微电极的研究现状

从不同的角度介绍几种目前广泛使用的神经微电极,比较了不同的制作工艺和方法的优缺点,提出了目前慢性微电极记录中仍然存在的问题及可能的解决方案.从手工工艺生产的微电极及其推进系统到利用半导体技术和微加工技术生产的微电极阵列,每一种微电极都为慢性神经电生理实验的发展奠定了重要的基础.     

光寻址单细胞传感器的设计及药物检测的研究

本研究提出了一种基于光寻址电位传感器（Light-Addressable Potentiometric Sensor，LAPS）的新型单细胞传感器。该传感器可以通过移动激发对作为敏感元件的单个细胞进行寻址测量，克服了基于场效应管和微电极阵列的细胞传感器中测量位点固定、细胞定位培养困难等缺欠，探索了这种光寻址单细胞传感器的结构设计和检测活细胞电生理特性的可行性。最后分析了该传感器在药物检测方面的应用。实验结果表明了该细胞传感器在单细胞电生理研究和药物分析中是可行的。     

细胞芯片的研究进展

细胞芯片技术是以活细胞作为研究对象的一种生物芯片技术。它是适应后基因组时代人类对生命科学探索的要求而产生的。作为细胞研究领域的一种新技术，其既保持传统的细胞研究方法的优点如原位检测等，又满足了高通量获取活细胞信息等方面的要求。本文中扼要介绍细胞芯片的概念以及几种已报道的细胞芯片，并对细胞免疫芯片进行了简述。     

微悬臂梁阵列在细胞牵引力测量中的应用

精确测量细胞牵引力的大小及分布对细胞生物学、组织工程等研究具有重要意义。近年来,基于生物微机电系统技术制作的高深宽比聚;甲基硅氧烷（PDMS）微悬臂梁阵列作为细胞牵引力测量传感器受到广泛关注。不同于传统基于连续基质的测量方法,细胞在致密、垂直、离散的微悬臂梁阵列顶端贴附并延展、迁移,引起微悬臂梁形变。通过对扫描电子显微镜图像处理,细胞牵引力测量精度可以达到数十nN/m。我们综述了基于微悬臂梁阵列细胞牵引力传感器测量方法,重点论述了实验原理、制作工艺和细胞实验,并讨论了微悬臂梁阵列结构倒塌机理。     

Hepatocyte progenitors in man and in rodents--multiple pathways, multiple candidates

In severe injury, liver-cell progenitors may play a role in recovery, proliferating, and subsequently differentiating into mature liver cells. Identifying these progenitors has major therapeutic potential for ex vivo pharmaceutical testing, bioartificial liver support, tissue engineering and gene therapy protocols. Potential liver-cell progenitors have been identified from bone marrow, peripheral blood, cord blood, foetal liver, adult liver and embryonic stem cells. Differences and similarities are found among cells isolated from rodents and humans. This review will discuss identifying markers and differentiation potential in in vitro and in vivo models of these putative progenitors in both humans and rodents.     

On the possible origin of extra-epithelial enterochromaffin cells by budding from the crypts of Lieberkuhn

This study was undertaken to test Pierre Masson's still unconfirmed theory that extra-epithelial enterochromaffin cells in the gut arise in adult life by budding from the crypts of Lieberkuhn under conditions of low grade inflammation. Appendices (900) were reviewed and 19 were selected for serial section study because in random sections they showed lateral fusion of the crypts, one of the key features described by Masson. Ten specimens without crypt fusion served as controls. Sixteen of the 19 study specimens and one of the control specimens showed budding, averaging one bud in every 88 sections. Most buds were in direct contact with Schwann cells in the adjacent lamina propria and 45 per cent of them contained enterochromaffin cells. There was also histologic evidence linking buds and lateral crypt fusion to low grade inflammation. Masson's ideas are, therefore, confirmed insofar as the existence of buds and their relationship to enterochromaffin cells, Schwann cells, and inflammation is concerned. The actual separation of buds from the crypts to form extra-epithelial enterochromaffin cells has yet to be proved.     

大鼠肝卵圆细胞的诱导、分离及鉴定

目的建立大鼠肝卵圆细胞的增殖模型,并探索其分离及鉴定方法。方法雄性Wistar大鼠每天1次连续灌胃给予不同剂量二乙酰氨基芴(2-AAF熏5、10、15、20、25mg/kgBW),第5天行标准的2/3肝切除术,术后按各自剂量继续给予11天,不同时间取肝脏组织,行甲胎蛋白、细胞角蛋白18及19染色并观察。以确定的2-AAF最佳剂量制备大鼠肝干细胞增殖模型,Seglen胶原酶原位灌注结合Percoll密度梯度离心分离纯化大鼠肝卵圆细胞,光镜、电镜下观察细胞特点,并进行上述细胞表型标志免疫组化染色。结果2-AAF15mg/kgBW能建立较理想的肝卵圆细胞增殖模型。HE染色可见汇管区及中央静脉周围大量增殖的嗜碱性小细胞,电镜下观察此种细胞具有卵圆形细胞核、细胞质少而淡、核/浆比例较大等特点,免疫组化染色证实甲胎蛋白、细胞角蛋白18和19染色阳性,白蛋白及白细胞共同抗原(LCA)染色阴性。分离所得底层细胞,光镜下表现大小不等、不规则圆形细胞,体积较小,细胞核/浆比例较大,电镜下细胞表面可见少量短而小的微绒毛状突起,余同增殖细胞特点,免疫组化染色与增殖细胞表现相同细胞表型特点。结论本方法可成功诱导、分离、纯化大鼠肝卵圆细胞,符合肝卵圆细胞的形态特点、超微结构及细胞表型标志特点。     

人外周血树突状细胞-乳腺癌细胞融合细胞

目的：探讨树突状细胞—肿瘤细胞融合细胞的形态特性，为研制融合细胞疫苗提供形态学依据。方法：将免疫磁珠法分离的人外周血树突状细胞与人乳腺癌细胞株MCF7融合，瑞氏—姬姆萨染色观察；扫描电镜观察树突状细胞、融合细胞的表面超微结构。结果：树突状细胞与MCF细胞按10：1比例融合后，一个乳腺癌细胞可以与一个或多个树突状细胞相融合；扫描电镜下可见分离的树突状细胞表面有突起，树突状细胞/MCF7融合细胞具两种亲代细胞的表面超微结构特点。结论：树突状细胞与人乳腺癌细胞融合后无明显的形态改变。     

人羊膜上皮细胞上清液对人肝癌BEL-7402细胞的体外抗肿瘤作用

目的探讨人羊膜上皮细胞(h AECs)上清液对体外培养的肝癌细胞系BEL-7402细胞迁移、增殖与凋亡的影响。方法 BEL-7402细胞随机分为5组,其中对照组不加h AECs上清液,其余4组加入体积分数分别为6.25%、12.5%、25%和50%的h AECs上清液作用24 h后,通过划痕实验、MTT试验和流式细胞术检测BEL-7402细胞迁移、增殖和凋亡;Western blot法检测凋亡相关蛋白的表达量。结果 h AECs上清液能剂量依赖性地抑制BEL-7402细胞迁移、增殖并诱导凋亡(P0.05);25%和50%h AECs上清液组BEL-7402细胞caspase-3和caspase-8蛋白的切割片断蛋白定量明显高于对照组(P0.05)。结论 h AECs上清液对体外培养的BEL-7402细胞具有一定的抗肿瘤作用。     

两种不同纯度的嗅鞘细胞在体外存活与生长的比较

比较80%和50%两种纯度的嗅鞘细胞在体外培养条件下的存活与生长,为嗅鞘细胞体内移植选用最佳纯度提供依据。分离、培养并纯化成年SD大鼠嗅鞘细胞,将纯化的嗅鞘细胞和收集到的贴壁成纤维细胞进行约80%和50%的比例混合后接种,继续培养1d或3d。所有细胞于不同时间点行P75免疫细胞化学荧光染色,以鉴定嗅鞘细胞的初始及其后培养过程中数量和纯度的变化。观察细胞状态,计数细胞总数和P75免疫阳性细胞数目,求得各组嗅鞘细胞数量和纯度并行统计学分析。结果显示:两种不同纯度嗅鞘细胞在培养1d时形态正常,3d时纯度为50%的嗅鞘细胞胞体依然饱满,突起更加纤长,数量和纯度亦无明显下降。而纯度为80%的嗅鞘细胞在培养3d时已出现胞体萎缩和突起变短,数量从1d时每一观察区域内的35±13显著下降为23±5(P=0.02),但纯度未发生明显变化。结果表明50%纯度嗅鞘细胞的存活及生长状态优于80%者,提示细胞体内移植时应考虑选取50%纯度的嗅鞘细胞。     

The molecular makeup and function of regulatory and effector synapses

Summary:  Physical interactions between T cells and antigen-presenting cells (APCs) form the basis of any specific immune response. Upon cognate contacts, a multimolecular assembly of receptors and adhesion molecules on both cells is created, termed the immunological synapse (IS). Very diverse structures of ISs have been described, yet the functional importance for T-cell differentiation is largely unclear. Here we discuss the principal structure and function of ISs. We then focus on two characteristic T-cell–APC pairs, namely T cells contacting dendritic cells (DCs) or naive B cells, for which extremely different patterns of the IS have been observed as well as fundamentally different effects on the function of the activated T cells. We provide a model on how differences in signaling and the involvement of adhesion molecules might lead to diverse interaction kinetics and, eventually, diverse T-cell differentiation. We hypothesize that the preferred activation of the adhesion molecule leukocyte function-associated antigen-1 (LFA-1) and of the negative regulator for T-cell activation, cytotoxic T-lymphocyte antigen-4 (CTLA-4), through contact with naive B cells, lead to prolonged cell–cell contacts and the generation of T cells with regulatory capacity. In contrast, DCs might have evolved mechanisms to avoid LFA-1 overactivation and CTLA-4 triggering, thereby promoting more dynamic contacts that lead to the preferential generation of effector cells.     

Harnessing innate and adaptive immunity for adoptive cell therapy of renal cell carcinoma

The development of immunotherapies for renal cell carcinoma (RCC) has been the subject of research for several decades. In addition to cytokine therapy, the benefit of various adoptive cell therapies has again come into focus in the past several years. Nevertheless, success in fighting this immunogenic tumor is still disappointing. RCC can attract a multitude of different effector cells of both the innate and adaptive immune system, including natural killer (NK) cells, γδ T cells, NK-like T cells, peptide-specific T cells, dendritic cells (DC), and regulatory T cells (Tregs). Based on intensive research on the biology and function of different immune cells, we now understand that individual cell types do not act in isolation but function within a complex network of intercellular interactions. These interactions play a pivotal role in the efficient activation and function of effector cells, which is a prerequisite for successful tumor elimination. This review provides a current overview of the diversity of effector cells having the capacity to recognize RCC. Aspects of the functions and anti-tumor properties that make them attractive candidates for adoptive cell therapies, as well as experience in clinical application are discussed. Improved knowledge of the biology of this immune network may help us to effectively harness various effector cells, placing us in a better position to develop new therapeutic strategies to successfully fight RCC.     

皮肤树突状细胞亚群研究进展

皮肤树突状细胞(DC)作为重要的抗原提呈细胞,在机体免疫应答或自身耐受的发生中扮演着非常重要的角色.皮肤免疫系统中定居着多种DC亚群,主要包括表皮层中的郎格汉斯细胞(LC)与真皮层中的各种真皮DC亚群.健康皮肤中的DC亚群主要有表皮LC、真皮DC(dDC)和浆细胞DC(pDC),dDC又分为Langerin+ dDC及Langerin-dDC等.但在炎症性皮肤,如过敏性皮炎、银屑病等病变皮肤中则存在着炎症性DC亚群.DC由于其复杂的异质性群体,导致了其各亚群的特殊化功能.皮肤DC亚群的特殊化功能,为皮肤性疾病的临床治疗及新型疫苗的研发设计等都提供了良好的新策略.