基于敏感细胞识别的食源性致病菌毒力分析模型研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371768
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2008.食品质量与安全检测
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Sensitive epithelial cells HT-29, which could specific recognize pathogens lipopolysaccharide LPS and stable express enhanced green fluorescent protein,were built. TLR4 expression and the fluorescence signal conversion, as well as proinflammatory Factor Expression Induced by different foodborne pathogens were researched by using this sensitive cell model. Both the conductive elements with the extracellular matrix of the covalent binding and graphene/gold nanoparticle composite synergistic effect made cell effectively fixed and fast electron transfer between the electrode substrate. Experiments were conducted with the combination of theoretical calculation to study the behavior regularity of the intrinsic relationship between cell electrochemical nature and molecular configuration, conductive, ionic liquid, and physicochemical properties of grapheme/gold nanomolecular conductance, and explore the effect nature of molecular structures on the regularity of the influence. Based on nanocomposite material/conductive polymer/ionic liquid/extracellular matrix preparation Colorectal cancer cell-based biosensor evaluation model was developed by using Salmonella as an example. Research was deeply carried out to clarify the behavior of the cell, conductive elements and structure properties of ionic liquids, and electrochemical properties relations, and put forward cell electrochemical behavior infected by pathogen, and signal transduction mechanism of composite materials working on cell response. The research results were applied into the process of food processing and quality control, which would realize the foodborne pathogen rapid evaluation and timely warning, and make our country come into the international forefront in food safety evaluation research areas, and promote international academic exchanges and personnel training.
构建能特异性识别致病菌脂多糖的敏感肠道上皮细胞HT-29,研究不同食源性致病菌对敏感细胞荧光信号转化、TLR4表达以及其对细胞促炎因子诱导的影响规律,研究亲生物性离子液体和细胞外基质胶原纤维混合凝胶的形成机制,构建细胞三维生长最佳微环境,结合石墨烯金纳米聚合物形成的功能性复合膜,建立具有精细电子传导功能的细胞传感检测体系。通过对模型细胞行为、基底材料的结构性质和电化学传感分析性能三者关系的深入研究,提出细胞受致病菌侵染后的电化学行为变化及其规律性,结合细胞内荧光强度变化和细胞炎症因子的诱导和表达,建立系统分析食源性致病菌及其毒力的细胞传感评价模型,为完善食品安全预警和控制体系提供基础数据和理论指导,使我国在食品安全控制与预警方面的研究水平进入国际前沿。

结项摘要

以食源性致病菌及其毒力因子为研究对象,基于食源性致病菌脂多糖LPS毒性通路,将电化学检测、重组蛋白质粒的构建、荧光报告基因转染以及磁性分子印迹等手段相结合构建一系列新型灵敏的食源性致病菌及毒力筛查的传感新方法与新原理。构建基于纳米复合材料/导电分子/细胞外基质的细胞传感评价模型,应用于鼠伤寒沙门氏菌 ATCC 14028、大肠杆菌 FSCC 149002、痢疾志贺氏菌 ATCC3313等检测,形成细胞相容性分子设计路线,获得14种致病菌毒力对细胞荧光及电化学反应的剂量效应关系,所构建的纳米复合材料介导的电化学细胞传感器、实现了超灵敏检测食源性致病菌脂多糖LPS引起的电化学阻抗变化,为探究LPS引起的细胞电化学行为和细胞行为机制提供了基础;筛选致病菌信号分子和毒力基因,合成纳米颗粒增强检测信号,实现了基于核酸探针识别食源性致病菌以及磁性材料对食源性致病菌的高效富集;基于脂多糖LPS的毒性作用通路,构建特异性识别食源性致病菌脂多糖LPS、稳定高表达荧光转染细胞模型,结合胞内荧光检测,实现脂多糖LPS细胞评价的可视化,克服了传统检测手段只能对脂多糖LPS进行定量而无法反映其毒力大小的缺点,实现了直接评价致病菌毒力因子脂多糖LPS毒力大小的目标,突破了传统检测的被动性,克服已知菌的检测中无法识别和判断未知菌株及菌株毒力大小的技术瓶颈,为实现食源性致病菌非靶向筛查奠定理论基础,也为食源性致病菌毒力因子脂多糖LPS毒力大小的判定及食品安全性筛查提供一种崭新的方法;在机制上进一步解释不同致病菌LPS诱导差异性,基于细胞代谢组学研究脂多糖LPS对细胞代谢影响,探究食源性致病菌脂多糖LPS对肠道的毒性作用机制及其介导疾病的作用机制,通过对细胞溶出物的质谱组学分析,确证脂多糖LPS对人结肠癌细胞HT-29和肥大细胞RBL2H3的胞内代谢影响规律与机制,为进一步阐释脂多糖LPS毒性作用机理提供了依据,为阐明LPS介导的疾病的潜在机制提供了启发性指导,为实现食源性致病菌对肠道毒性作用的早期预警提供了可能。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Development of highly sensitive electrochemical genosensor based on multiwalled carbon nanotubes-chitosan-bismuth and lead sulfide nanoparticles for the detection of pathogenic Aeromonas
开发基于多壁碳纳米管-壳聚糖-铋和硫化铅纳米颗粒的高灵敏度电化学基因传感器,用于检测致病性气单胞菌
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2014.07.054
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Biosensors & Bioelectronics
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Fern;es Antonio Maximiano;Abdalhai M;our H.;Ji Jian;Xi Bing-Wen;Xie Jun;Sun Jiadi;Noeline Rasoam;rary;Lee Byong H.;Sun Xiulan
  • 通讯作者:
    Sun Xiulan
High-throughput living cell-based optical biosensor for detection of bacterial lipopolysaccharide (LPS) using a red fluorescent protein reporter system.
使用红色荧光蛋白报告系统检测细菌脂多糖 (LPS) 的高通量活细胞光学生物传感器
  • DOI:
    10.1038/srep36987
  • 发表时间:
    2016-11-14
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Jiang H;Jiang D;Shao J;Sun X;Wang J
  • 通讯作者:
    Wang J
A Sensitive and simple macrophage-based electrochemical biosensor for evaluating lipopolysaccharide cytotoxicity of pathogenic bacteria
一种灵敏且简单的基于巨噬细胞的电化学生物传感器,用于评估病原菌脂多糖的细胞毒性
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2016.03.007
  • 发表时间:
    2016-07-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Wang, Xiumei;Zhu, Pei;Sun, Xiulan
  • 通讯作者:
    Sun, Xiulan
Magnetic molecularly imprinted polymer nanoparticles based electrochemical sensor for the measurement of Gram-negative bacterial quorum signaling molecules (N-acyl-homoserine-lactones)
基于磁性分子印迹聚合物纳米颗粒的电化学传感器,用于测量革兰氏阴性细菌群体信号分子(N-酰基高丝氨酸内酯)
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2015.07.045
  • 发表时间:
    2016-01-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Jiang, Hui;Jiang, Donglei;Sun, Xiulan
  • 通讯作者:
    Sun, Xiulan
Electrochemical genosensor to detect pathogenic bacteria (E. coli O157: H7) as applied in real food samples (fresh beef) to improve food safety and quality control
电化学基因传感器用于检测真实食品样品(新鲜牛肉)中的致病菌(大肠杆菌 O157:H7),以提高食品安全和质量控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of agricultural and food chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    M;our H. Abdalhai;António Maximiano Fern;es;Xiaofeng Xia;Abubakr Musa;Jian Ji;Xiulan Sun
  • 通讯作者:
    Xiulan Sun

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙秀兰

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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