2025 Regeneron ISEF大奖-CELL细胞与分子生物学获奖作品汇总-2

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

CELL030 - Midkine 作为胰腺癌治疗的靶点

引言：胰腺导管腺癌 (PDA) 因其诊断晚、转移广、治疗方案有限等特点，仍然是最致命的恶性肿瘤之一。多功能生长因子中期因子 (MK) 在 PDA 中显著上调，并参与多种致癌信号通路。本研究旨在阐明 MK 在 PDA 肿瘤微环境 (TME) 中的机制作用，并评估其作为癌症疫苗开发靶点的潜力。\n方法：使用 RStudio 对单细胞 RNA 测序和空间转录组学数据集进行转录组学分析。数据预处理和分析采用 Seurat 软件包工作流程进行，并使用 CellChat 和 NicheNet 识别 MK 介导的细胞间和细胞内信号传导机制。 MK疫苗的设计采用了反向疫苗学表位预测、结构建模以及计算机模拟免疫和分子对接模拟。\n结果：MK由粘液上皮细胞和癌症相关成纤维细胞分泌，并通过自分泌和旁分泌信号发挥作用。通过激活NF-kB、MAPK/ERK、JAK/STAT、Notch和PI3K-Akt通路，MK促进CD8+T细胞和B细胞耗竭，同时诱导调节性T细胞和肿瘤相关巨噬细胞分化，从而促进免疫逃逸。计算疫苗设计表明，MK疫苗结构稳定、抗原性强、无致敏性且无毒性，能够诱导强烈的Th1型免疫应答，并与免疫细胞受体具有高结合亲和力。\n结论：本研究首次证明MK是PDA免疫逃逸的驱动因素。 MK 疫苗代表了一种有前途的新型免疫治疗策略，应该与当前的 PDA 疗法进行协同测试。、

CELL031 - 转化为骨骼：探索FOP的细胞信号传导

进行性骨化性纤维发育不良 (FOP) 是一种罕见的骨骼疾病，由 ACVR1 受体突变引起，其下游信号传导导致骨骼过度生长。FOP 的典型特征是严重的异位骨化，即骨骼在骨骼外形成，逐渐使患者无法活动。目前，除 Palovarotene 外，尚无 FDA 批准的有效治疗方法，但 Palovarotene 价格昂贵且副作用大。目前尚无直接靶向 ACVR1 受体的药物，无法从源头上抑制症状并提高疗效。最近，ACVR1 和激活素 A 之间发现了一种新型非信号复合物。在将其作为药物靶点之前，必须探究该复合物的作用机制。本项目旨在研究激活素 A 在 ACVR1 信号传导中的作用，特别是其内化和非信号复合物，这可能在 FOP 中发挥关键作用。将结合 ACVR1 和已确定的信号受体 ACVR1B 不同结构域的嵌合受体整合到 HEK293 细胞系中。建立了六个亚细胞系。利用Western印迹和共聚焦显微镜测量磷酸化和内化，以确定哪些结构域驱动内化。结果表明，ACVR1B跨膜嵌合体缺乏主动内化，而含有ACVR1跨膜结构域的构建体则表现出内化显著增加。本研究首次确立了ACVR1跨膜结构域在激活素A驱动的内化中的关键作用，表明利用嵌合体受体研究受体的可行性。本研究提供了新的证据，强调了ACVR1跨膜结构域在信号传导中的重要性，该结构域可能在FOP病理中也起着关键作用，并且可能是一个潜在的治疗靶点。

CELL035 - 治疗重症肌无力的Fc融合蛋白

重症肌无力 (MG) 是一种影响神经肌肉接头的自身免疫性疾病，影响超过一百万人，并可能导致危及生命的肌肉无力。与大多数自身免疫性疾病一样，目前针对 MG 的治疗方法会导致非特异性且有害的免疫抑制，因此需要一种仅针对疾病根源——自身抗体和自身反应性免疫细胞——的方法。\n为了解决这个问题，我设计了一种新型抗原偶联的 Fc 融合蛋白，用于选择性清除 MG 患者的自身抗体和自身反应性免疫细胞，并在计算机模拟中评估了该蛋白的特性和功能。该抗原是烟碱乙酰胆碱受体的常见靶向部分，通过柔性连接子与人 IgG1 Fc 的修饰版本连接。\nProtParam 发现，最终形成的异二聚体蛋白的分子量为 73.14737 千道尔顿，第一链有 423 个残基，第二链有 223 个残基。使用 AlphaFold 生成的 3D 构建体经过 MolProbity Ramachandran 分析和 ERRAT2 评估，结果显示 96.4% 的残基位于优势区域，而 ERRAT2 则使融合构建体的整体质量因子 (OQF) >80。使用 GROMACS 进行的 50 ns MD 模拟显示出相对稳定性，RMSD 在 25 ns 后仅波动 +- 1 埃。Cluspro 对接模拟和随后的 PRODIGY 结合亲和力计算表明抗原部分对 MG 自身抗体 Fab 具有选择性亲和力。Fc 修饰增加了对 Fc 受体 IIa 和 IIIa 的结合亲和力。\n这些分析描绘了一种适用于下游体外实验的功能性蛋白质，以及一种治疗 MG 和其他自身免疫性疾病（目前困扰着全球约 10% 的人口）的潜在令人兴奋的新方法。

CELL037 - 虚拟细胞

体外药物敏感性测试对于鉴定有效的癌症治疗方法至关重要。然而，由于潜在的单一疗法和联合疗法种类繁多，体外测试因时间、成本和可扩展性方面的低效而受到阻碍。此外，使用计算机模拟的解决方案主要集中在纯人工智能方法上，缺乏训练数据之外的可扩展性。为了应对这些挑战，我开发了“虚拟细胞”（The Virtual Cell），这是一个由人工智能驱动的模拟模型，它通过整合基因组学、蛋白质组学和基于速率定律的生化模拟来预测细胞药物反应。该模型采用一种新颖的基本反应预测算法，从文献支持的蛋白质信号通路中创建内部反应网络，从而模拟细胞内的生化相互作用。“虚拟细胞”使用功能基因组数据和定量蛋白质组学数据进行初始化，以运行模拟药物敏感性实验来测量计算机模拟的可行性。在 MCF-7、T-47D、MDA-MB-231 和 MDA-MB-468 乳腺癌细胞系中，对 Capivasertib、Alpelisib、他莫昔芬和氟维司群进行了体外动力学药物单药治疗实验。该模型的反应参数通过机器学习进行校准，以使计算机模拟预测结果与体外生存能力相一致。校准后，虚拟细胞 (The Virtual Cell) 用于预测新型联合疗法，并在体外进行验证。虚拟细胞在模拟联合疗法方面表现出卓越的准确性，从而提高了识别新型协同组合的效率。总而言之，虚拟细胞有望通过减少对昂贵体外测试的依赖、推进个性化和精准治疗策略以及改善患者预后来改变肿瘤学。

CELL038 - 频率调谐的光遗传神经可塑性工具

神经退行性疾病 (NDD)，例如阿尔茨海默病和帕金森病，其特征是突触可塑性受损，即大脑重新连接对认知至关重要的连接的能力。然而，研究突触可塑性的标准工具——例如双光子成像和电生理学——成本高昂、侵入性强，且不适用于高通量筛选。本研究引入了一个快速、经济高效、可重复的光遗传学平台来解决这些限制。利用在机械感受神经元中表达通道视紫红质-2 (ChR2) 的转基因秀丽隐杆线虫，通过非侵入性刺激来探测频率依赖性行为可塑性，以此作为突触调控的替代指标。在全反式视网膜 (ATR) 存在下，线虫暴露于 5、20 或 50 Hz 的 473 nm 脉冲光下 30 分钟。通过对二乙酰的趋化反应来评估突触强度。对照组包括 N2 (−ChR2/−ATR)、AML1 (ChR2/−ATR) 和 N2 (−ChR2/+ATR)，以分离 ChR2 特异性效应。20 Hz 刺激显著增强了趋化指数，使基线反应几乎翻倍（p < 0.00001），而 5 Hz 和 50 Hz 刺激则产生衰减且重叠的结果。采用 Tukey's HSD 的单因素方差分析证实 20 Hz 是行为增强的最佳测试频率 (p < 0.05)，表明体内连接的频率调谐调制。该系统验证了一种可扩展、低成本的检测方法，可用于探测神经回路可塑性，并通过时空精准刺激确定突触强化的最佳模式。未来，随着支持突触弹性的刺激条件的识别，该读出平台将成为强大的前端模型，以加速神经调节研究，包括经颅磁刺激的优化。

CELL049 - 星形胶质细胞在 AD 选择性易感性中的作用

阿尔茨海默病 (AD) 的发病机制遵循选择性易感性模式，其特征是不同脑区和神经元群体的神经退行性病变程度各异。虽然这种模式背后的机制尚不完全清楚，但神经元支持细胞可能发挥着至关重要的作用。已知星形胶质细胞通过维持血脑屏障 (BBB) 为大脑提供关键支持，而血脑屏障一旦受损，可能导致神经元死亡和 AD 相关的认知衰退。本研究利用高度多重免疫荧光技术对人源新皮质组织进行检测，通过量化星形胶质细胞-血管蛋白重叠作为 BBB 完整性的指标，来检测区域间星形胶质细胞与 AD 易感性的关联。本研究采用了一种新颖的流程，用于比较临床痴呆评分 (CDL)、Braak 和 Thal 分期中星形胶质细胞对血管的覆盖率。此外，还比较了前额叶和初级视皮层（PFC 和 V1，分别为大脑的易感区和恢复区）之间的星形胶质细胞覆盖率。结果表明，在V1区，星形胶质细胞对血管的覆盖率在整个AD进展过程中保持稳定，提示星形胶质细胞对疾病相关变化具有韧性。此外，在所有AD进展指标中，V1区IV层中胶质纤维酸性蛋白(GFAP)特异性星形胶质细胞对血管的覆盖率均显著增加(p = 0.026; p = 0.035; p = 0.043)，提示星形胶质细胞采取了保护性表型来维持神经元支持和区域对AD的韧性。了解细胞对不同区域和神经元群体AD易感性差异的贡献，可能为研究AD韧性和易感性的生物标志物提供关键见解，从而确定未来AD治疗的潜在靶点。

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