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【项目推荐】中科院系统生物、医药类项目20160902期

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茉莉酸途径调控植物抵御昆虫取食研究

☞项目背景 

虫害严重威胁粮食安全,为了控制虫害,每年要消耗数百万吨的杀虫剂。但是,几乎所有杀虫剂都会危害生态系统,大部分对人体有害,某些还会被富集在食物链中。植物在与昆虫长期的共进化过程中,进化出了非常多样而有效的自我防御机制。相对于野生植物,农作物抗虫性低是由于在人工驯化和选育过程中往往只重视了产量和株型,而导致一些重要的抗虫基因丢失或者表达降低。因此,研究植物抵御昆虫机制,寻找有效的抗虫基因,通过育种或生物工程的手段调控这些基因的表达,提高作物自身的抗虫性,是一种更加经济有效而且绿色环保的方式。植物激素茉莉酸在植物抗虫中起着非常重要的作用,昆虫取食会引起植物在短时间内大量积累茉莉酸,茉莉酸在与异亮氨酸形成偶联物后,将促使茉莉酸途径的受体与其他多个蛋白形成受体复合物并调控下游抗虫相关基因的表达。

☞项目简介 

该项目在植物-昆虫相互作用研究的模式植物野生烟草(Nicotiana attenuata)中,用病毒介导的基因沉默技术沉默了两个JA-Ile羟基化酶基因后发现:相比对照植物,沉默植物对广食性昆虫斜纹夜蛾(Spodopteralitura)的抗性大大增加,而这是由于沉默植物中过量积累的JA-Ile导致重要的抗虫次生代谢物质尼古丁、胰蛋白酶抑制剂以及二萜糖苷类化合物的含量大大上升;更重要的是:沉默JA-Ile羟基化酶基因后,植物的生长发育并未受到影响。由于JA-Ile羟基化酶基因在陆地植物中普遍存在,该基因可以作为一个生物工程的靶基因,用于产生高抗虫而不影响植物生长发育的作物。

☞市场前景 

本项目揭示了JA-Ile羟基化酶在植物抵御昆虫取食中的重要作用,为害虫的绿色防控提供了新的思路和方法。 

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抗肺动脉高压一类新药TPN171

☞项目背景 

肺动脉高压是一种严重危害人类生命健康的疾病,其主要特征是肺血管阻力进行性升高,患者由于缺氧导致嘴唇呈现蓝紫色,故称“蓝嘴唇”。如不积极治疗,大部分患者可能会死于右心衰竭,因此该疾病也被称为“心血管系统的恶性肿瘤”。 

目前国内上市的肺动脉高压一线治疗药物种类少、价格昂贵,有的药物每月治疗费用甚至达数万元,而像波生坦、安立生坦等还具有肝脏毒副作用;西地那非作为治疗肺动脉高压的药物虽在国外上市但尚未在国内上市。我国肺动脉高压患者处于无良药可用的局面。

☞项目简介 

该项目从传统中药与天然产物化学的研究积淀中获取创新灵感,在中药淫羊藿的提取物中发现了具有较高磷酸二酯酶(PDE5)抑制活性的化合物,并以天然产物淫羊藿黄酮为先导结构,以计算化学的解析数据为参照,通过结构修饰和拼接合成技术,开展精细的“结构微调”设计与合成工作,最终获得了成药性综合评价比西地那非更好的候选化合物TPN171。 

TPN171活性高、选择性与安全性好,且药效剂量低、生物利用度高。预期患者每日只需口服一次(剂量5-10mg),用药方便。 

☞市场前景 

TPN171及其片剂获得国家食品药品监督管理局(CFDA)颁发的“药物临床试验批件”,获准进行临床研究。TPN171活性成分与片剂的生产原料易得、工艺简单,如成功上市,有望成为“中国老百姓用得起的好药”。在临床前研究中,研究人员发现TPN171还具有较好的治疗勃起功能障碍(ED)的有效性与安全性。 

 

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超敏感半定量荧光可视化试纸

☞项目背景

尽管经典pH试纸和验孕试纸已经被广泛商业化使用,然而几十年来这种染料吸收试纸一直无法普及应用到其他分析检测领域。中科院创新团队长期以来致力于纳米荧光发射试纸的研制,在纳米荧光试纸的制备原理与可视化检测方法的研究中取得新进展,将可视化试纸技术拓展到环境、医药、食品、疾病诊断和公共安全等领域,实现现场、快速、低成本和便携式检测。 

☞项目简介

该项目成功制备出剂量敏感的颜色连续演变荧光试纸,获得了类似经典pH试纸的定性定量可视化效果,并成功将其应用于环境中砷离子[As(III)]的检测。

荧光比色试纸借助简单紫外灯通过肉眼观测试纸亮度和颜色的变化来确定目标分析物的存在和含量。通常情况下,人眼对颜色变化的敏感性远大于对亮度变化的敏感性,因此一个理想的定量可视化试纸应该具有颜色响应的能力。然而,获得剂量敏感的宽范围荧光颜色的连续演变一直是荧光比色试纸难以逾越的障碍。在该项研究中,敏感的碲化镉红色量子点作为检测探针和青色碳点作为内标探针,通过非等比例的混合,有效避免了中间色的生成,获得了“红绿蓝”三基色的比率荧光探针,使探针达到了从红色到青色的宽颜色范围变化。将探针混合溶液通过喷墨打印的方法印刷到滤纸上,制备出了一种高质量的荧光比色试纸,实现了对环境中砷离子的定性定量检测。该试纸在不同剂量的砷离子存在下,呈现出宽的连续的荧光颜色变化(从最初的桃红色逐渐变成粉红色、橘黄色、卡其色、淡黄色、黄绿色,最终至青色)。即使低至5 ppb的As(III)溶液滴在试纸上也可以用肉眼清晰地辨别出其荧光颜色改变,低于世界健康组织规定的饮用水中10 ppb的As(III)检测限,验证了该试纸在湖水、自来水等实样检测中的有效性。 

☞市场前景

该研究为发展荧光试纸在环境、医药、食品、疾病诊断及公共安全等领域中的应用提供了新的思路和方法。

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新型仿贻贝蛋白胶粘剂研究

☞项目背景 

贻贝蛋白以在水下具备高强的粘附能力而闻名。

根据仿生学原理,通过将贻贝粘附蛋白功能元(邻苯二酚基团)与合成高分子相结合,达到复制甚至超越天然贻贝粘附蛋白粘附效力的目的,是目前仿贻贝蛋白胶粘剂(以下简称仿贻贝胶)领域研究热点之一。 

大多数研究认为,在贻贝所分泌的粘附蛋白中,一种带有邻苯二酚侧基的氨基酸残基(DOPA)对强力粘附起到了关键性作用,这种邻苯二酚结构既可以通过氧化交联形成共价键来提升粘接性能,也可以通过与金属离子(主要是三价铁离子)以及不同基材表面的配位来增加粘附强度。目前大部分的仿贻贝胶都旨在不同高分子的侧链上引入邻苯二酚结构,以达到粘合效果。但是,总体说来,大多数的仿贻贝胶只能实现干态下的强力粘附,在水下的粘附能力则大打折扣;此外,大部分仿贻贝胶的合成方法繁琐,成本高昂,不适用于大规模生产。 

 ☞项目简介

为实现水下粘接,该项目选择了与贻贝粘附蛋白的多肽主链结构有一定类似性的聚乙烯吡咯烷酮为主链,并通过点击化学反应将邻苯二酚基团接枝到聚乙烯吡咯烷酮主链上得到了一种新型的仿贻贝胶。该胶粘剂展现出良好的水下粘接性能,水下粘接时展现出比干态粘接(0.7 MPa)更好的胶合强度,水下固化后胶合强度最高可达1.6 MPa。 

本项目以廉价易得的聚乙烯醇为原料,通过一步法在侧链上引入邻苯二酚基团,制得了本体型无溶剂仿贻贝胶。该胶在140 ℃下热压20 min后,胶合强度可达17.3 MPa,高于商用502胶及环氧树脂胶。  

☞市场前景 

由于其制备工艺简单,原料廉价易得,可望大规模实际应用。 


 

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