教师国外访学研修基本情况与成果展示(计算机科学与技术学院教师徐成振)
我于2024年3月1日至2024年8月31日在日本冈山大学参加短期国际交流。冈山大学(Okayama University),简称“冈大”,坐落于日本冈山县冈山市,是一所1870年建立,1949年开设大学教育的日本著名国立大学。学校坐拥文学,教育学,法学,经济学,理学,医学,齿科医学,药学,工学,农学,环境工学等11大本科院系,与教育学,社会文化学,自然科学,保健学,环境生命科学,医药齿学,法务学等七大研究科院系,是一所日本国内一流的综合性大学。
我在冈山大学工学部健康系统综合科学研究科访学交流,跟随大槻高史教授开展生物信息学实验,并与实验室以及学校的多位专家学者交流本领域国际最新研究动态及前言工作,探讨未来发展方向。在交流期间,感受到了他们的敏锐思维,学习到了他们解决困难的灵活方式,感觉受益匪浅。
在冈山大学期间投稿SCI论文2篇,在申请发明专利1个。多次在冈山大学生体医学工学科和大槻实验室里做报告,每次都经过多位老师的指导,并受到老师们的普遍好评且得到很多有益的建议,可谓收获颇丰。最主要的收获是在大槻高史老师的指导下做了一系列生物信息学实验。
在大槻老师指导下,我主要做了Hela细胞周期实验、Hela细胞诱导死亡实验以及根据实验数据计算各细胞周期生命现象发生率。
1、Hela细胞周期实验
细胞周期分为间期和分裂期。间期是细胞周期的大部分时间,它又可以细分为DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)和DNA合成后期(G2期)。在G1期,细胞进行生长和代谢活动,为DNA复制做准备;在S期,细胞进行DNA复制;在G2期,细胞进行细胞质的增加和准备进入有丝分裂的各项工作。分裂期也称为有丝分裂期(M期),在这一阶段,细胞进行核分裂和细胞质分裂,最终形成两个独立的子细胞。
细胞培养:取对数生长期的HeLa细胞进行培养,当细胞达到适当的密度时,进行后续处理。
细胞收集:使用流式细胞术(shake off法)将细胞从培养皿上分离下来,将细胞悬液转移到离心管中,进行离心处理,以收集细胞沉淀,弃去上清液,用PBS洗涤细胞一次,再次离心收集。
细胞固定:使用预冷的70%或75%乙醇固定细胞,固定时间为4小时至1周,固定后,离心去除乙醇,用PBS洗涤细胞。
细胞染色:使用BrdU溶液对细胞进行染色(时间10min),染色过程中需要避光,并确保染料与细胞充分接触。
细胞周期分析:将染色后的细胞通过流式细胞仪进行分析,根据细胞内的DNA含量,将细胞分为不同的周期阶段(如G0/G1期、S期、G2/M期)。
使用流式细胞术软件收集并分析数据,得到细胞周期分布图,如下。
ID | R1 | G1 | G1占比 | G2/M | G2/M占比 | S | S占比 |
0h | 12813 | 6005 | 46.86646 | 1658 | 12.93998 | 5150 | 40.19355 |
3h | 7741 | 4424 | 57.15024 | 1600 | 20.66916 | 1717 | 22.1806 |
00h | 13147 | 7470 | 56.81905 | 609 | 4.632235 | 5068 | 38.54872 |
11h | 10403 | 2790 | 26.81919 | 1343 | 12.90974 | 6270 | 60.27108 |
2、Hela细胞诱导死亡实验
分别使用BatBim、BatBim-C1N2、BatBim-C1、BatBim-N2等蛋白质药物诱导不同周期内的Hela细胞进行自死亡,并进行荧光检测。研究发现BatBim-C1、BatBim-N2蛋白效果较好,Hale细胞在shake off法处理后培养3h后(细胞群1)死亡率较高,约为86%,11h后(细胞群2)死亡率最低,约为26%,16h后(细胞群3)死亡率在40%~60%之间。
细胞数 | 死亡率 | |
原细胞 G11-水-3h | 130 | 0 |
原细胞 G12-N1-3h | 90.2 | 79.41 |
shakeoff H11-水-3h | 158 | 0.21 |
shakeoff H12-N1-3h | 141 | 82.17 |
原细胞 C1-水-11h | 207 | 2.05 |
原细胞 C2-N1-11h | 147.4 | 67.61 |
shakeoff D1-水-11h | 178 | 0.74 |
shakeoff D2-N1-11h | 137.6 | 43.76 |
3、计算各细胞周期生命现象发生率
使用改进的遗传算法对细胞自死亡数据进行处理,由细胞群的死亡率作为输入,各细胞群的G1、S、G2/M期占比作为参数,计算出了各细胞周期的生命现象发生率,为生命科学和计算机科学交叉融合提供了方向。
这种将实验与计算相结合的方式是一种创新型的实验,是我在国内所学与国外实验条件相结合的成果,得到的效果令人满意,并且这个方向还可以进一步研究,为我将来开展研究打下坚实的基础。
这次参加冈山大学短期国际学术交流,通过和国外导师与学者的交流、探讨,以及自己努力实验验证。我觉得自己的收获主要在以下方面:
(1)对自己的专业和研究方向有了进一步的了解,对生物信息学实验有了直观的认识,对网上的数据库中的数据来源有了间接的了解。
(2)发现了自己在学术上存在的一些问题,有助于以后的改进和提高。
(3)学到了日本学者身上的认真对待每件事的态度,特别是在对待科研上的实事求是,求真的态度,对待所阅读的文章的认真和尊重的态度,值得我学习。
(4)结识了一些日本、美国、英国、法国等地的老师、研发人员和学生,为以后的交流和发展打下了基础。特别是还可以与日本的几位老师进一步的交流和合作。
(5)发现自己的英语与日语水平严重不足,这将促使我更努力的学习英语和日语,尤其是提高英语的阅读和写作能力,日语的口语能力。
总体上,这次的短期国际学术交流让我学到了很多东西,虽然只有半年,但我感觉收获颇多,受益匪浅,听到了许多新思想和想法,结识了许多新朋友,拓宽了视野,增长了知识,与多位老师保持了网上交流,明确了今后的研究方向。这些都对我个人今后的学术研究有很大的促进。
非常感谢淮北师范大学给予的支持。
2024年10月15日
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