2025 Regeneron ISEF大奖-CELL细胞与分子生物学获奖作品汇总-1

最新官方消息！全球科创天花板赛事——国际科学与工程大奖赛（Regeneron ISEF），现已正式公布了2026年总决赛的举办时间和地点。这场汇聚全球青年创新力量的科技盛宴，将于2026年5月9日至15日，在美国亚利桑那州凤凰城会议中心（Phoenix Convention Center, Arizona）璀璨启幕。

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-CELL细胞与分子生物学2025的获奖作品方便学习

CELL细胞与分子生物学获奖作品集合

CELL003 - 咖啡豆外泌体的抗癌作用

在不同人群中开展的大规模流行病学研究表明，患黑色素瘤皮肤癌与饮用咖啡之间存在负相关。虽然咖啡作为饮料和化妆品成分的受欢迎程度持续上升，但其抗癌作用的研究主要集中在其消费上。为了从机制上研究咖啡对黑色素瘤的潜在抗癌作用，未烘焙和烘焙咖啡豆衍生的外泌体被用作将咖啡的生物和化学成分递送到 SK-MEL-28 黑色素瘤细胞中的载体。\n通过细胞毒性测定检测细胞活力，通过核染色和流式细胞术检测细胞凋亡，以确定咖啡外泌体对 SK-MEL-28 细胞的抗癌作用。球体形成和伤口愈合试验用于分析咖啡外泌体对 SK-MEL-28 细胞的抗肿瘤和抗迁移作用。利用转录组学和Western印迹分析了咖啡外泌体处理SK-MEL-28细胞后对细胞通路的影响。研究结果表明，未经烘焙和烘焙的咖啡外泌体均能显著诱导黑色素瘤细胞凋亡。此外，咖啡外泌体还能抑制肿瘤生长，并削弱SK-MEL-28细胞的迁移能力。咖啡外泌体对SK-MEL-28细胞抗癌作用的分子机制与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的抑制有关，该通路通过抑制SERPINA1的转录实现。SERPINA1是PI3K/Akt通路的激活因子，与MAPK信号通路相互作用。作为首例探讨咖啡外泌体对黑色素瘤影响的研究，本研究表明咖啡外泌体可以作为黑色素瘤治疗的天然替代疗法。

CELL007 - 通过DNA间隙诱导增强碱基编辑

碱基编辑器在遗传疾病的治疗中有着巨大的前景，因为近一半的已知致病遗传变异都是点突变。然而，尽管最近取得了进展，碱基编辑器仍然受到编辑效率低和编辑窗口窄的限制。在本研究中，我们提出了一种新型的缺口驱动碱基编辑系统，其中配对的 Cas9 D10A-sgRNA 被设计用来在 DNA 靶链上诱导缺口，而不仅仅是单个缺口，从而提高编辑效率。使用染料标记的探针，我们验证了两个 Cas9 D10A-sgRNA 在体外在靶链上产生缺口的能力。在小鼠胚胎干细胞 (ES) 中，与单碱基编辑器的最佳效率相比，缺口导向的腺嘌呤碱基编辑器 (Gap-ABE) 和缺口导向的胞嘧啶碱基编辑器 (Gap-CBE) 的编辑效率提高了约 2 倍。两个Cas9 D10A引入的间隙可以进一步扩大编辑范围，从而可能为脱氨酶修饰先前无法到达的碱基提供更广泛的靶区域。这种新颖的碱基编辑策略为进一步改进现有碱基编辑器开辟了新的途径，并推动了碱基编辑技术的发展。

CELL011 - 海洋来源：全面的FBS替代品

胎牛血清 (FBS) 是细胞培养中的重要补充剂，提供促进细胞健康和增殖的关键生长因子。自 1885 年以来，细胞培养一直是生物科学的基石，推动了基础研究和应用研究的发展。然而，FBS 面临着伦理、科学和经济方面的挑战：每年约有 2,000,000 头胎牛被宰杀以生产约 800,000 升 FBS，批次间不一致阻碍了实验的可重复性，而且 FBS 可能占细胞培养成本的 75% 以上。因此，寻找可行的 FBS 替代品对于生物科学的可持续发展至关重要。海洋来源的 FBS 替代品因其丰富的生物活性化合物和可持续的潜力而成为一条激动人心的途径。来自海胆籽 (uni) 和入侵藻类 (Gracilaria salicornia) 的新型提取物已被评估为 FBS 的替代品。提取物浓度分别为5%、10%和20%，并通过72小时内的细胞计数、MTT分析和显微镜观察评估其对HEK293细胞的影响。5%、10%的单核细胞和10%的藻类处理组表现出良好的增殖效果，细胞计数与FBS对照组具有统计学差异（p>0.05）。5%的单核细胞处理组细胞形态最为健康，细胞密度最高可达FBS对照组的84.3%。尽管增殖成功，但MTT分析显示所有处理组的细胞存活率均显著降低（p<0.001），这表明提取物可能缺乏维持细胞功能所必需的代谢因子。这些发现凸显了海洋提取物作为FBS补充剂的潜力，需要进一步改进和探索才能充分发挥其潜力。

CELL018 - 抑制前列腺癌细胞中的蛋白质

转移性前列腺癌 (mPC) 在男性癌症相关死亡中位居第二。由于目前的治疗方案大多为姑息治疗，mPC 迫切需要新的治疗靶点。先前的研究已发现受体相互作用蛋白激酶 2 (RIPK2) 是 mPC 中一个有希望的药物靶点，其通过非经典 RIPK2/MKK7/c-Myc 信号通路发挥作用。选择性靶向 RIPK2 和 MKK7 之间的蛋白质-蛋白质相互作用，具有抑制 RIPK2 驱动的前列腺癌转移并最大程度降低副作用的强大潜力，因为这种方法避免了破坏经典 RIPK2 信号通路，而该通路对免疫反应和伤口愈合至关重要。本研究在两种前列腺癌细胞系 PC3 和 22Rv1 中测试了九种候选小分子 RIPK2-MKK7 抑制剂。采用蛋白质印迹法评估其降低磷酸化c-Myc (S62)水平的效果。c-Myc (S62)是关键的致癌蛋白，也是RIPK2/MKK7/c-Myc通路活性的读数。在九种专利候选药物（AI）中，抑制剂H降低了两种细胞系中的pc-Myc-S62水平：PC3细胞中降低了24%（P=0.043），22Rv1细胞中降低了39%（P=0.042）。同样，抑制剂F使PC3细胞中的pc-Myc-S62表达降低了31%（P=0.002）。为了确定前两种抑制剂（F和H）是否能降低RIPK2-MKK7相互作用，我们进行了Duolink®邻位连接实验，该实验可以原位荧光检测RIPK2-MKK7相互作用。抑制剂F和H显著降低了RIPK2-MKK7相互作用：H导致PC3细胞中RIPK2-MKK7相互作用降低46%，22Rv1细胞中RIPK2-MKK7相互作用降低38%，而F导致两种细胞系中RIPK2-MKK7相互作用降低38%。这项研究代表了研究蛋白质-蛋白质相互作用作为mPC新靶点的重要第一步。

CELL019 - Ack sRNA 诱导 TE 沉默组蛋白标记

可移动转座子 (TE) 引起的染色体重排与人类癌症和神经系统疾病有关。在玉米（TE 研究的金标准模型生物）中发现的 Ac(Activator)/Ds(Dissociation) TE 系统中，Ac 元件可以进行转座，产生 24、22 和 21 nt 的 Ac 杀伤 (Ack) 小 RNA (sRNA)。虽然这些 sRNA 通过 DNA 甲基化靶向并沉默活性 Ac/Ds 元件，导致表型改变、致死和不育，但 Ack-sRNA、组蛋白修饰与精确沉默机制之间的关系仍不清楚。本研究提取了玉米三个发育阶段和一个生殖阶段（胚、3号叶、10号叶、花丝）的RNA、DNA和染色质，并对id1（+Ack sRNA）和9d9a（-Ack sRNA）基因型进行了RT-qPCR、qPCR、sRNA和亚硫酸氢盐测序。在id1基因型中，所有发育阶段的内部Ac元件区域均观察到H3K9me2显著富集（p<0.01），这与id1 Ac表达/活性的降低（p<0.04）一致。在id1 10号叶阶段的内部区域也观察到了H3K27me3的富集（p=0.00987248），其中Ac表达/活性最低（p<0.001）。此外，两种组蛋白修饰的显著富集（p<0.0106129）仅限于Ac内部区域（与21nt和22nt Ack sRNA同源）；相反，DNA甲基化在Ac TIR区域（与24nt Ack sRNA同源）中更高。这些发现提示存在一种新的Ac/Ds元件沉默途径，该途径通过21nt和22nt Ack sRNA诱导的H3K9me2和H3K27me3进行，从而加深了对动态TE沉默的理解，并为未来针对人类和农业中转座诱发疾病的TE靶向基因疗法铺平了道路。

CELL020 - 星形胶质细胞中的JAK2/STAT3甲基汞防御

有毒的甲基汞 (MeHg) 很容易穿过血脑屏障和胎盘屏障，导致发育迟缓和神经系统问题，尤其是在宫内暴露的情况下。暴露后，甲基汞到达大脑并选择性地在星形胶质细胞中积聚，破坏谷氨酸和钙稳态，并增加氧化应激。核因子红细胞2相关因子2 (Nrf2) 可能是治疗甲基汞毒性的靶点。然而，最近的研究表明，单靠Nrf2信号通路不足以减轻甲基汞诱导的损伤，这表明存在其他保护机制。信号转导和转录激活因子3 (STAT3) 在细胞生长和存活中发挥着重要作用。STAT3参与氧化还原调控已被充分证实，它通过调节编码电子传递复合物和抗氧化酶的核基因来防止氧化应激。这些特性表明，STAT3可能是减轻甲基汞毒性的关键机制。为了阐明STAT3信号通路在甲基汞（MeHg）神经毒性中的作用，我们利用C188-9和AG490抑制剂对暴露于10 μM甲基汞（MeHg）的星形胶质细胞系中的STAT3进行药理学抑制。细胞用两种抗氧化剂处理，即N-乙酰半胱氨酸和Trolox，以确定甲基汞诱导的活性氧（ROS）生成是否会激活STAT3。利用MTT/LDH、ROS、蛋白质印迹法、qPCR和谷胱甘肽分析表明，抑制STAT3磷酸化会加剧甲基汞诱导的细胞死亡、抗氧化反应和ROS生成。STAT3可能有助于星形胶质细胞对抗甲基汞（MeHg）暴露的神经保护作用。未来仍需进一步研究，以评估JAK2/STAT3信号通路在其他神经元细胞模型中对甲基汞（MeHg）毒性的防御反应。

CELL022T - 解码 ASXL3：NDD 的新型预测因子

神经发育障碍 (NDD) 影响着全球超过 3 亿人。在之前的研究中，我们将 ASXL3 鉴定为 NDD 的生物标志物，但对 NDD 临床严重程度谱的成因机制尚不清楚。本研究揭示 ASXL3 作为一种剂量敏感的神经发生调控因子发挥作用，为 NDD 的发病机制提供了新的见解。利用 CRISPR-Cas9 改造的 ASXL3 +/+、+/− 和 −/− 人类胚胎干细胞，我们证实 ASXL3 的缺失会导致泛素化组蛋白 H2A (H2Aub) 在 NDD 关联基因上逐步积累。这种染色质改变在 ASXL3+/− 中部分抑制神经源性转录，而在 ASXL3−/− 中完全阻断转录，从而为 ASXL3 关联的 NDD 严重程度谱提供了新的机制解释。通过分析胎儿单细胞RNA测序数据，我们发现ASXL3的表达始于妊娠13周，这确定了无创产前诊断（NIPT）的最早窗口期。我们进一步表明，FGF2治疗可恢复ASXL3+/-和-/-型脑类器官中丢失的神经元。FGF2在神经发生过程中（丢失的神经元恢复率达97%）、神经发生前（恢复率达95%，且无失控增殖）以及神经元分化后（恢复率达92%）均有效，这突显了其广泛的治疗窗口期。为了实现临床应用，我们设计了一种正在申请专利的药物胶囊和递送机制，包括一种配体功能化的纳米载体，用于宫内和体内靶向递送。总之，我们的研究结果表明ASXL3剂量是驱动NDD变异性的核心机制，并引入了首个用于早期干预的诊断和治疗相结合的平台。

CELL023 - 酒精对ATX-LPA-LPP3轴的影响

饮酒会导致脑血管并发症和生物学功能受损，但酒精如何损害这些血管尚不清楚。溶血磷脂酸 (LPA) 信号转导受自分泌运动因子 (ATX) 和脂质磷酸磷酸酶 3 (LPP3) 调控，维持酒精暴露脑部的血管完整性。了解血脑屏障 (BBB) 损伤因素和再灌注后内皮细胞通透性过高对于辅助中风治疗和控制血管通透性至关重要。我们假设高浓度酒精会加剧氧化应激，破坏内皮细胞连接，并通过 LPA 介导的信号转导改变细胞通透性。小鼠和人脑微血管内皮细胞 (MBMECs, HBMECs) 分别接受不同浓度的乙醇处理。通过蛋白质印迹法和定量 PCR 分析分子变化。使用细胞-基质阻抗传感器监测内皮通透性，通过Seahorse分析监测线粒体功能，并通过AR-2探针荧光监测ATX活性。50mM乙醇显著增加ATX活性和LPA水平，同时降低人脑微血管内皮细胞（HBMEC）中的LPP3和KLF2表达。ATX抑制剂PF8380可降低乙醇诱导的ICAM-1升高和通透性变化。LPA加剧了MBMEC通透性，并破坏了连接蛋白的连续性。LPAR1抑制剂AM095和LPAR抑制剂Ki16425可减轻这些影响。LPA降低了MBMEC的线粒体功能，缺氧再灌注增加了ATX蛋白的产生，增强了LPA的产生，并增加了内皮通透性。本研究阐明了ATX-LPA-LPP3通路在血管功能中的作用，并强调了酒精对通透性的影响。进一步探索LPA通路疗法将保护脑血管健康免受酒精的有害影响。

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