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FDA/CBER 组织和先进疗法办公室 (...
– 离体转基因细胞 – 非病毒载体（例如质粒） – 复制缺陷型病毒载体（例如腺病毒、腺相关病毒、慢病毒） – 复制能力强的病毒载体（例如麻疹、腺病毒、牛痘） – 微生物载体（例如李斯特菌、沙门氏菌） 干细胞/干细胞衍生
设计囊泡原组织作为细胞组织模型
大自然是科学家取之不尽的灵感源泉。仿生方法的发展目标是重现生物体所表现出的特定特征，以实现目标功能。合成生物学从生物系统中汲取灵感，目的是重新设计它们，甚至构想出具有特定能力的新型人工生物系统。这种自下而上的方法导致了人工细胞和组织的制造 1-4 。这种方法不仅有利于开发有前景的生物医学或制药应用，而且对基础研究也很有价值。人工细胞的操作适用于研究细胞特性或细胞机制，由于其固有的复杂性或多因素性 5-7 ，使用活细胞来解决这些问题具有挑战性。在这种背景下，人们开发出了多种简化的仿生人工细胞，其复杂程度降低。虽然这些细胞模型在结构上可以多种多样（液滴、凝聚层、脂质体、聚合物囊泡 1,8 ），但巨型单层囊泡 (GUV) 是最相关的仿生原型之一 9 。GUV 由磷脂半透性双层构成。生化膜成分可以通过使用特定的脂质混合物和加入膜蛋白来随意丰富。然而，GUV 是还原论的细胞模型，因为它们是被动物体，不能主动移动、交换，也不能表现出机械转导机制、繁殖或死亡。囊泡是软物体，其膜弯曲模量约为
预测可用药蛋白质对人体组织的毒性
药物开发的一个关键步骤是评估治疗靶点的体内毒性，这是药物开发中人员流失的主要原因，占临床试验失败的 30% 1,2。此外，药物毒性是医院不良事件和伤害的重要原因，每年影响美国 200 万患者 3。例如，由于 EGFR 激活在正常组织中起着不可或缺的作用，因此在接受抗 EGFR 治疗的患者中经常观察到皮肤和胃肠道毒性 4,5。同样，抗逆转录病毒 HIV 治疗的肝毒性与肝脏中 PNP 和 PXR 等靶蛋白的重要作用有关 6,7。以前使用药物警戒数据来识别与副作用相关的蛋白质 8 的努力没有考虑到组织特异性。其他方法，包括计算机定量构效关系 (QSAR) 模型和细胞系体外筛选和器官芯片分析，仅评估单个组织中的毒性，例如肝毒性 9、10、肾毒性 11 或心脏毒性 12。这些方法可能成本高昂、耗时，并且准确性和可转化性通常有限 13。需要一种将靶点与体内组织毒性联系起来的有效系统方法。关键挑战之一是靶点蛋白和副作用之间的知识差距。我们对可用药蛋白质药理学的大部分知识在于它们的治疗潜力，而这些蛋白质与不良副作用之间的关系仍然是个谜 14。此外，由于难以推断靶点与组织特异性效应之间的因果关系，我们可以借鉴的已知例子很少，因此很难开发出系统的方法预测一般组织毒性 15。为了解决这一根本问题，我们引入了一个基于靶标的算法框架 TissueTox，用于预测组织毒性（图 1a）。使用来自 45 种人体组织和 10 种身体系统中的 548 种药物和 620 种副作用的数据（补充表 1），我们定义了一个靶标和组织毒性的参考数据集（在线方法）。我们使用此参考数据集为 10 个系统和 45 种组织中的每一个训练了一个监督模型。在 TissueTox 中，我们整合了四种类型的多组学特征，包括 mRNA 表达、对
作物单倍体组织基因编辑研究进展
摘要：气候变化的新威胁要求快速开发对非生物和生物因素具有更高耐受性的优良品种。尽管传统农业实践取得了成功，但仍需要精确操纵作物基因组的新技术。几十年来，双单倍体 (DH) 方法已在主要作物中使用，以在短时间内在优良背景中固定所需的等位基因。DH 植物还广泛用于数量性状基因座 (QTL) 的定位、标记辅助选择 (MAS)、基因组选择 (GS) 和杂交生产。最近发现的负责单倍体诱导 (HI) 的基因允许通过基因编辑 (GE) 在不同作物的非诱导品种中设计这种性状。直接编辑配子或单倍体胚胎可在染色体加倍后产生无效纯合植物，从而提高 GE 效率。对单倍体植物中负责自发染色体加倍的潜在遗传机制的深入了解可能允许将这种性状转移到不同的优良品种中。总体而言，进一步提高 DH 技术效率并结合优化的 GE 可以加速主要作物的育种工作。
数字化制造和自然增强的体外组织
人体体外组织是嵌入生物材料（通常是水凝胶）的人体细胞体外 3D 培养物，可重现人体的异质、多尺度和结构环境。3D 组织和器官工程中使用的现代策略整合了自动化数字制造方法的使用，例如 3D 打印、生物打印和生物制造。人体组织和器官及其生理内和生理间的相互作用特别复杂。因此，人们越来越关注材料科学、医学和生物学与艺术和信息学的交叉。本报告介绍了生物墨水聚合的计算建模及其与生物打印的兼容性的进展、数字设计和制造在流体培养设备开发中的应用，以及生成算法在模拟体外组织的自然和生物增强中的应用。作为未来的发展方向，我们讨论了使用串联体外组织作为人体模拟系统及其在药物药代动力学和代谢、疾病建模和诊断中的应用。
DNA提取方法开发固体组织
肾脏组织与大脑和心脏相比，肾脏组织产生的DNA极高。从测试的所有套件中的产量都足够，表明几个套件将适用于这些组织。未来的工作将确定酶抑制剂的存在和提取的DNA的平均分子量。其他组织将进行测试，包括紧凑的骨骼和脂肪组织，这可能需要修改的方案进行提取。
细胞和组织的阻抗成像 - 开放的元
由于它们的无标签和无创性，阻抗测量吸引了对生物学研究的兴趣日益增加。微观加工和集成电路技术的进步已经为使用大型微电极阵列开辟了一条途径，以实时，高型时静态分辨率的阻抗测量生物样品。在这篇综述中，我们讨论了在体外应用中使用微电极阵列进行阻抗成像的不同方法和测量阻抗的应用。我们首先介绍电极配置和阻抗分析的频率范围如何确定可以提取的信息。然后，我们深入研究相关的电路拓扑，可用于实施阻抗测量及其特征特征，例如分辨率和数据收购时间。之后，我们详细介绍了针对新的阻抗成像设备的设计注意事项。我们通过讨论在生物医学研究中应用阻抗成像的未来领域，特别是无法进行光学成像的应用，例如监测离体组织切片或基于微电极的脑植入物。
磁性粒子成像的进步
组织稳态取决于更新和分化之间命运选择的精确平衡，这在肿瘤开始期间失调。近年来已经取得了很多进展，以表征单细胞水平的细胞命运选择的动力学，但它们的潜在机械基础通常仍不清楚。特别是，尽管物理力越来越被视为细胞行为的调节剂，但对全球组织力学如何与局部细胞命运选择相互作用的统一描述。专注于皮肤表皮作为具有复杂命运选择的多层组织的范式，我们开发了一个基于3D顶点的模型，其基础层中受到限制的增殖，表明空间的力学和竞争自然会引起体内平衡和中性漂移动态，实验可以看到。然后，我们探索引入机械不均匀性的效果，从而使亚群具有不同的张力。我们发现，相对较小的机械差异可以足以使细胞倾斜到对称的更新和指数生长。重要的是，模拟预测，这种机械不均匀性是通过单细胞形状的不同形态变化反映的。这使我们得出了两个非常不同的实验可测量参数，细胞形状和长期克隆动力学之间的主关系，我们使用基本细胞癌（BCC）模型验证了这些基础细胞癌（BCC），这些模型由小鼠尾部表皮中的克隆平滑过表达组成。总的来说，我们提出了一个理论框架，以将机械力，定量的细胞形态和复杂组织中的细胞命运结局联系起来。
用于模拟心脏病的工程人体心脏组织
心脏病是全球范围内死亡率和发病率都很高的主要致命疾病之一。人们已经使用了多种模型系统（例如原代细胞和动物）来了解心脏病和建立适当的治疗方法。然而，它们在重现疾病病理生理学和评估药物反应方面的准确性和可重复性存在局限性。近年来，利用组织工程技术和人体细胞制作的三维 (3D) 心脏组织模型的表现优于传统模型。特别是，细胞重编程技术与生物工程平台（例如微流体、支架、生物打印和生物物理刺激）的整合促进了心脏芯片、心脏球体/类器官和工程心脏组织 (EHT) 的发展，以重现天然人类心脏的结构和功能特征。这些心脏模型改进了心脏病建模和毒理学评估。在本文中，我们总结了用于制作心脏组织模型的细胞类型，介绍了各种 3D 人体心脏组织模型，并讨论了提高其复杂性和成熟度的策略。最后，回顾了各种心脏疾病建模的最新研究。[BMB Reports 2023; 56(1): 32-42]
跨哺乳动物组织的通用DNA甲基化年龄
衰老通常被认为是随机细胞损伤的结果，可以使用DNA甲基化轮廓准确地估计，这是泛组织表观遗传钟的基础。在这里，我们使用了来自哺乳动物甲基化财团的11,754个甲基化阵列，证明了普遍的泛哺乳动物时钟的发展，该甲基化阵列包括185种哺乳动物物种的59种组织类型。这些预测模型以高精度估算哺乳动物组织年龄（r> 0.96）。年龄偏差与人类死亡率风险，小鼠体形轴突变和热量限制相关。我们鉴定出具有甲基化水平的特定细胞，这些甲基化水平随着许多物种而随着年龄的增长而变化。这些位点高度富含多孔抑制性复合物2结合位置，几乎与哺乳动物发育，癌症，肥胖和寿命有关。我们的发现提供了新的证据，表明衰老在进化上是保守的，并与所有哺乳动物的发育过程交织在一起。