为合成代谢途径选择宿主生物,并为合成代谢途径中的外源反应确定外源酶是合成生物学和代谢工程的两大挑战问题.自然界中存在成千上万种微生物和生物合成反应,仅通过生物实验来确定这些目标既昂贵又耗时.本文设计开发了一种名为RPS(recommend metabolic pathway's species)的新型生物推理软件系统,以辅助合成代谢途径的设计.RPS软件可根据竞争性内源反应的比例和途径末端代谢物的数量为合成代谢途径推荐合适的宿主生物,并通过酶的系统发育距离和反应动力学信息为宿主生物中的外源反应识别合适的外源酶.有别于已有的以宿主为中心的合成代谢途径设计工具,RPS软件以代谢途径为中心的特点可帮助研究人员以不同视角评估合成代谢途径设计.实验结果表明,RPS软件工具可准确识别合成代谢途径潜在的宿主生物,并为合成代谢途径中的外源反应发现合适的外源酶.用户可通过https://biolab.gxu.edu.cn/RPS在线使用RPS软件工具.

CRISPR/Cas是原核生物在进化过程中获得的一种免疫防御系统,用于抵抗外来遗传物质的入侵,近年来被开发成为高效的基因编辑、基因调控以及分子诊断工具.其可编程靶向机制揭开了利用该系统进行基因组操作的序幕,并允许在活性范围内实现动态调节和控制基因表达.作为现有基因修饰手段中灵活性最强和成本最低的技术之一,已被广泛应用于临床疾病治疗、工农业生产、可持续染料开发和化学品加工等领域.随着对CRISPR/Cas系统的不断深入挖掘和探索,大量研究报道了 gRNA工程改造及优化方法,包括改变间隔序列长度、调节恒定区和可变区的结构、向末端或中间延伸添加额外功能序列及化学合成修饰等,以期降低脱靶突变率,提高作用效率,充分激发CRISPR基因操纵工具在生物医学方面的潜力.基于此,本综述将介绍CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12系统中gRNA工程化设计方法及应用研究的最新进展,分析探讨了当前工程化gRNA技术面临的机遇和挑战,旨在为获得性能更加优异的gRNA提供思路和方向,从而提高利用CRISPR/Cas系统探测人类细胞基因组的能力,进一步为可编程生物学带来更多可能性.

2024年高考广东卷第20题聚焦美丽中国建设的成果,以湖泊生态恢复工程为背景,结合光合作用、群落结构、生态系统等必备知识,以分析原因、设计实验、提出举措等方式对学生能力进行考查,渗透生态意识.

基于情境载体的试题命制关键在于对试题情境的选择及加工处理、对题干和问题的创新设计等方面的深入研究.以家族性阿尔兹海默症的发生、避暗实验、用Ψ代替U修饰mRNA等为情境载体,结合教材生物工程主题,从科研论文和网站中查找素材,命制体现"四层"和"四翼"要求的试题,检测效果良好.

目的 生物医学工程专业生物力学课程具有学科交叉性和前沿性等特点.然而目前该课程实验教学仍存在许多问题,例如:实验工具高度封装化,学生和教师都难以理解其具体的构造和原理;实验设计中教学与教师的科研方向偏离较远.以上问题极大地限制了学生们的创造力和动手能力,同时也制约了生物力学课程中对学生创新思维和学科交叉意识的培养功能.因此,生物力学课程的实验教学中急需针对以上问题进行改革.方法 本文基于对首都医科大学"生物力学A"课程实验教学的实践,提出了用科研反哺教学的方式改进生物力学课程的实验教学.具体而言,在传统生物力学实验课程内容的基础上,新增了两项由教师科研成果转化的实验内容,学生在实验课上能基于教师的科研前沿成果,理解和搭建生物力学测量装置,并用其进行生物力学参数的测量.结果 根据课后的反馈信息,科研反哺教学的改革思路不仅加深了学生对生物力学知识点的理解,提高了学生对生物力学课程的兴趣,锻炼了动手能力,还使学生对科学研究有了初步认识.结论 科研反哺教学的课程改革思路在首都医科大学"生物力学A"课程实验教学中的实践取得了良好效果,解决了目前生物力学实验课程中存在的普遍问题.该方式可为未来生物力学课程实验教学的改革提供参考.

基于工程设计的跨学科实践活动设计遵循工程设计的一般流程,包括6个步骤:确定问题,制订目标;调查需求,制订标准;开发方案,选择最佳;明确方案,物化原型;展示交流,评估迭代;迁移拓展,关联社会.基于工程设计的跨学科实践活动实施需要注意情境选择、概念应用、团队协作、学科融合、多角度评价等方面.

目的 以国家卫生健康事业未来发展对相关领域人才培养需求为背景,探究医学院校中生物医学工程(医工)专业电子技术实践课教学改革新模式.方法 针对现阶段医工专业电子技术实践课教学中存在的医工特色不突出问题,提出了医工专业学生为主体、教学理念基于学生岗位任职需求的成果导向和教学方式基于应用电工电子专业技术解决实际医工问题的任务导向的"双导一体"实践课教学改革新模式,成果导向的教学理念存在于课程的宏观和微观设计,任务导向的教学方式强调课程微观设计中的实践教学以具体医工任务为主线展开.教学目标、教学设计与实施、多元化教学评价构成完整闭环,促进"教""学"持续自我完善.文中以医工专业电子技术实践教学中"多模神经电刺激仪的设计"为案例,探讨"双导一体"实践教学模式下的医工特色实践教学.结果 相比传统实践教学,"双导一体"教学模式下,电子技术课程教学质量评分平均分高于85分,学生的课程学习、竞赛和医疗仪器设计调试的积极性显著增加,知识、能力、素质三方面成绩明显提升.结论 "双导一体"实践教学模式有助于培养医工专业学生使用电工电子技术解决医工实际问题的能力,对学生毕业后投身于国家卫生健康事业起到积极作用,为医学院校中生物医学工程专业电工电子类课程的特色教学提供有意义的参考.

仿生学伴随着科学技术的发展而诞生，其内容主要是模仿生物的特点从工程学角度设计机械或设备，解决人们生产和生活中的一系列需求。仿生学在军事、医学等许多领域得到广泛应用。笔者在对仿生学、医学仿生学、骨科仿生治疗理念进行深入探讨的基础上，提出脊柱创伤仿生治疗学(STBT)这一新理念，并对其概念和内涵进行阐述，为攻克脊柱创伤治疗难题提供新的思路。

目的:探讨生物可降解水性聚氨酯组织工程支架在泌尿系统的组织功能性损伤和组织学缺损中的应用，为泌尿系组织修复和功能重建开辟新的治疗途径。方法:研究不同孔径和孔隙率的聚氨酯多孔支架对泌尿系细胞增殖的影响。结果:多孔聚氨酯组织工程支架的孔结构对泌尿系细胞生长有重要的影响。平均孔径和孔隙率(PU20)相对较小的支架有利于鼠近端小管上皮细胞和膀胱平滑肌细胞的生长，且能抑制成纤维细胞的生长。结论:通过设计和制作不同孔结构的水性可降解聚氨酯(PU)多孔支架，能有效调节泌尿系不同细胞在多孔聚氨酯支架上的增殖和活力，显示了PU多孔支架能促进受损泌尿组织的修复潜力。

聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）作为一种新型热塑性工程塑料具有良好的生物活性、弹性模量与人体皮质骨相近和射线可透性等优点，已广泛应用于医学领域。本文探讨使用3D打印个性化PEEK材料修复肩胛骨骨肿瘤切除术后骨缺损的安全性及临床疗效。2020年1月至2021年12月在云南省肿瘤医院采用肿瘤切除3D打印PEEK肩胛骨假体重建治疗肩胛骨肿瘤6例，男3例、女3例，年龄14~52岁，滑膜肉瘤1例、Ewing肉瘤1例、软骨肉瘤4例。术前通过CT数据设计、制作PEEK假体；术中在确保安全外科边界的前提下进行肿瘤切除用假体置换，其中全肩胛骨假体置换2例、部分肩胛骨假体置换4例。手术时间为90~170 min，出血量为100~400 ml。6例患者均获得随访，肿瘤无进展生存时间为16~28个月，未见肿瘤复发和转移，全部患者均无瘤生存。末次随访时，Constant-Murley肩关节评分最低为62分，最高为68分；日本骨科协会肩关节评分最低为63分，最高为78分。3D打印PEEK材料假体置换在肩胛骨肿瘤保肢治疗中具有一定的优势，其质量轻、适配好、安装相对简单、组织相容性较好，术后可以获得较好的肩关节外观及功能，有望成为肩胛骨肿瘤保肢治疗的选择方案之一。