跟蹤重要課題組的最新研究進展，可以為我們提供更多思路，幫助我們更高效地進行科研。我們整理了唐本忠、譚蔚泓、趙宇亮、郭子建、彭孝軍、施劍林、陳學思、樊春海等八位院士課題組最新在生物醫學等相關交叉領域的研究進展，供大家學習交流。

1. Angew：光敏藍藻細胞增強PDT療效

在各種惡性腫瘤治療中，持續的腫瘤氧合作用是至關重要的，尤其是II型光動力治療(PDT)，其嚴重依賴於腫瘤內氧水平以產生活性氧。有鑑於此，中科院上海硅酸鹽研究所施劍林研究團隊通過光合藍藻細胞和Chlorine6(Ce6)光敏劑的雜交產生Ce6整合的光敏細胞，即ceCyan，為克服II型PDT腫瘤障礙提供了一種簡便的方法。

本文要點：

1）在單源激光(660 nm)照射下，藍藻細胞會通過光合作用持續產生O2，而整合的光敏劑會立即產生大量的活性單線態氧 (1O2)，從而可以在雜交細胞中同時實現對惡性腫瘤的破壞。

2）基於級聯氧化和光敏效應，顯性細胞毒性和光動力學療法已在體外和體內成功被證明。這項工作為基於雜交微生物的生物相容性和有效的PDT提供了一個概念性和實踐性的範例，展示了微生物納米醫學在臨床PDT中的廣闊應用前景。

Minfeng Huo et al. Photosynthetic Tumor Oxygenation by Photosensitized Cyanobacterial Cells for Enhanced Photodynamic Therapy. Angew. Chem. Int. Edit., 2019.

https://doi.org/10.1002/anie.201912824

2. Angew：上轉換MOFs增強靶向光動力療法

線粒體作為細胞的動力源和自殺武器儲藏庫，調節著從生物合成、信號傳導到凋亡等多種生物學過程。越來越多的證據表明線粒體穩態在癌症生物學中起著關鍵作用，如癌症的發生、生長和轉移。近年來，線粒體正逐漸成為癌症的潛在治療靶點，尤其是調節線粒體中ROS水平可以激活細胞死亡機制，，然而，如何有效地調控線粒體ROS的動態平衡目前仍是一個挑戰。作為光學納米轉換器，摻雜鑭系元素的上轉換納米顆粒(UCNPs)可以在低能量近紅外光(通常約980 nm)的激發下發射高能紫外光或可見光，這對近紅外介導的光調節應用顯示出日益增長的前景，包括操縱生物傳感、神經活性和生物醫學。受此啟發，國家納米中心趙宇亮、李樂樂等人基於上轉換MOFs有效增強了靶向光動力療法。

本文要點：

1）設計了一種可用於近紅外光觸發、線粒體靶向PDT的Nd

3）此外，近紅外光觸發線粒體中ROS的原位產生，可引起線粒體膜去極化和促凋亡蛋白的胞漿釋放，從而實現療效放大。

Chang Liu, Bei Liu, Jian Zhao, et al. Nd³⁺‐Sensitized Upconversion Metal‐Organic Frameworks for Mitochondria‐Targeted Amplified Photodynamic Therapy.Angew. Chem. Int. Ed.,2019.

https://doi.org/10.1002/anie.201911508

3. JACS：納米粒搭便車！兩步靶向實現腫瘤光熱協同免疫治療

利用其固有的販運行為，離體產生的MAs已被用作特洛伊木馬來運送納米藥物，並顯示出潛在的腫瘤積聚。然而，這種體外MAs製備過程費時費力，且再次注射的MAs只有不到5%保留了自然遷移能力，極大地限制了它們的有效性。因此，直接利用體內MAs的策略可能會更有效，且利用其天然吞噬行為實現MAs在體內的負載。而在凋亡過程中，細胞內容物被分解幷包裝成多個膜包，稱為凋亡小體（ABs）。由於ABs容易被吞噬細胞吞噬，因此它們是MAs靶向貨物裝載的優良生物載體。有鑑於此，湖南大學譚蔚泓院士團隊使用細胞衍生的ABs作為載體，並開發了兩步靶向平臺來實現納米藥物在腫瘤內的蓄積，旨在增強針對實體瘤的治療效果並應對腫瘤轉移和復發的挑戰。

本文要點：

2）利用巨噬細胞對凋亡小體吞噬和腫瘤歸巢的天然行為，進行抑制腫瘤轉移和復發；

3）該系統無需涉及自體惡性細胞，為臨床實踐提供了一種簡便、通用、低風險的治療方案，並有望誘導一種有效且持久的腫瘤特異性免疫應答，有利於緩解免疫抑制，解決腫瘤治療的瓶頸：轉移和復發。

Liyan Zheng et al. In vivo Monocyte/Macrophage-hitchhiked Intratumoral Accumula-tion of Nanomedicines for Enhanced Tumor Therapy. Journal of the American Chemical Society 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b11046

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11046

4. JACS：雜交介導的Staudinger還原技術檢測MicroRNA用於胰腺癌診斷

胰腺癌早期病理階段的發生和發展已被證明與microRNAs有關。然而，直接監測活細胞、組織和血清樣本中microRNA的低表達和下調仍然是一個巨大的挑戰。有鑑於此，大連理工大學彭孝軍和肖桂山研究團隊首次將Staudinger還原技術應用於細胞內microRNA的檢測，建立了一套包含設計寡核苷酸序列的智能雜交介導的Staudinger還原探針(HMSR探針)。

本文要點：

1）對40份血清標本(健康人6例，胰腺炎患者22例，胰腺癌患者12例)進行檢測，探討其潛在的臨床應用價值。

2）值得注意的是，與核酸結合的分子將反應位點限制在一個緊湊的空間內，而來自Staudinger反應的非連接產物有助於週轉擴增達到改善的檢測限(1.3×10-15M)。此外，與qRT-PCR相比，該探針的假陽性信號低，特異性好，更適合於血樣中胰腺癌的診斷。

3）在實際應用中，HMSR探針可以在488 nm和785 nm下對細胞和組織樣本進行準確的區分，並與已知檢測手段具有良好的一致性。作為概念驗證，區分不同病理階段胰腺癌患者的可靠結果可能為內源性microRNA檢測在基礎研究和臨床診斷中提供一種可行方法。

Liman Xian, Feng Xu, Jianzhou Liu, et al. MicroRNA Detection with Turnover Amplification via Hybridization-Mediated Staudinger Reduction for Pancreatic Cancer Diagnosis. J. Am. Chem. Soc., 2019.

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11272

5. Biomaterials：多肽-地塞米松結合物用於抗腫瘤治療

抗炎藥物已應用於臨床癌症預防，在抑制腫瘤發展、對抗化療耐藥、降低癌症發病率和提高癌症患者存活率方面也顯示出效果。然而，非甾體抗炎藥、類固醇和他汀類藥物有各種副作用，這些副作用阻礙了它們在癌症治療中的充分應用。近年來，基於納米技術的給藥系統在改善化療藥物水溶性，延長血液循環時間，調節生物分佈和減少副作用方面已被廣泛探索。刺激響應型藥物遞送系統可以通過減少正常組織中不必要的藥物釋放和促進腫瘤內的快速釋放來進一步提高藥物遞送效率。然而，這種刺激響應型藥物輸送系統用於癌症治療的報道仍然很少。有鑑於此，

本文要點：

1）開發了一種pH和氧化還原雙重響應性多肽-地塞米松結合物，用於抗腫瘤治療和調節腫瘤微環境。多肽因其良好的生物相容性、低毒和多功能而被選為該研究的骨架材料。L-SS-DEX在緩解免疫抑制的TME方面表現出巨大的潛力，治療效果優於遊離DEX。

2）多肽-地塞米松結合物能顯著抑制小鼠體內腫瘤生長，並可以逆轉腫瘤免疫抑制微環境。體內抗腫瘤研究表明，與遊離DEX或不敏感的DEX結合物相比，多肽-DEX結合物對小鼠CT26腫瘤生長有明顯的抑制作用，能顯著增加CD8⁺T細胞浸潤和M1/M2巨噬細胞比率，降低腫瘤內免疫抑制的MDSCs和Tregs含量。

3）不得不提的是，中和促腫瘤慢性炎症的療效可能與腫瘤類型有關。在大多數情況下，癌症發生在慢性炎症的部位，豐富的免疫細胞維持著免疫抑制的微環境，並刺激腫瘤細胞的增殖。因此，抗炎治療有助於逆轉免疫抑制的TME，從而抑制腫瘤生長。

Sheng Ma, Wantong Song, Xuesi Chen, et al. Neutralizing tumor-promoting inflammation with polypeptide-dexamethasone conjugate for microenvironment modulation and colorectal cancer therapy,Biomaterials,2019.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119676

6. Biomaterials：利用刺激響應性和AIE特性的納米顆粒提高光動力治療效率

具有聚集誘導發射(AIE)特性的光敏劑在涉及熒光成像和光動力治療(PDT)的腫瘤治療中引起了極大的興趣。然而，在PDT的臨床試驗中，雖然開發用於提高AIE光敏劑的PDT效率的藥物傳遞系統是非常理想的，但仍然是一項具有挑戰性的任務。有鑑於此，

本文要點：

這些負載MeTTMN的刺激響應型納米膠束具有良好的生物相容性、優異的穩定性、合適的納米顆粒尺寸、較高的負載效率、優異的成像質量和顯著提高的PDT性能，明顯優於商用的負載MeTTMN的納米膠束。

Youmei Li, Qian Wu, Miaomiao Kang, et al. Boosting the photodynamic therapy efficiency by using stimuli-responsive and AIE-featured nanoparticles, Biomaterials, 2019.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119749

7. Angew：發現一種潛在的白血病藥物---砷烯

二維（2D）材料在生物醫學領域得到了廣泛的研究和應用。砷烯因其優異的光電性能而成為一種很有前途的新材料。但是，對生物砷烯相互作用的研究還很缺乏。近日，南京大學郭子建院士、金鐘、趙勁等研究人員合成了新的二維砷烯納米薄片，發現它對NB4早幼粒細胞白血病(APL)細胞有抑制作用，抑制率為82%，並誘導凋亡，而對正常細胞無毒性。這項工作首次為二維砷烯在生物醫學上的應用提供了新的視角，表明砷烯在APL治療中的應用前景。

本文要點：

1）Zeta電位越高，其尺寸越小，其平面結構越好，對砷材料的毒性起著至關重要的作用。無標記蛋白質組分析表明，砷烯通過下調DNA聚合酶POLE、POLD1、POLD2和POLD3，影響核DNA複製、核苷酸切除修復和嘧啶代謝途徑。

2）質譜分析表明，NB4細胞中的砷烯結合蛋白主要是核苷酸結合蛋白。進一步的細胞熒光研究表明，砷烯的作用主要發生在細胞核內，並破壞了細胞核。小鼠體內毒性試驗也表明了小鼠的生理安全性。

Xiuxiu Wang, Yi Hu, Jianbin Mo, et al. Arsenene: A Potential Therapeutic Agent for Acute Promyelocytic Leukaemia Cells by Acting on Nuclear Proteins. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201913675

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201913675

8. Nature Materials: 用DNA把納米Au組裝做到極致

自然界已經進化出在單個生物聚合物中編碼信息的策略，以編程具有特徵性化學計量、正交性和可重構性的生物分子相互作用。然而，用於編程分子反應或組裝的合成方法通常依賴於使用多條聚合物鏈（例如，斑片狀顆粒）。有鑑於此，上海交通大學樊春海院士和荷蘭格羅寧根大學諾獎得主Ben L. Feringa等人

本文要點：

1）通過用交替的polyA/非polyA結構域編程每個編碼器的順序、長度和序列，研究人員合成了具有n價的可編程類原子納米粒子（PANs），可用於組裝一系列具有不同組成、大小、手性和線性的低配位膠體分子。

2）此外，利用PANs的可重構性，研究人員展示了動態膠體鍵斷裂和鍵形成反應、結構重排甚至布爾邏輯運算的實現。

Yao, G., Li, J., Li, Q. et al. Programming nanoparticle valence bonds with single-stranded DNA encoders. Nat. Mater. (2019)

doi:10.1038/s41563-019-0549-3

https://doi.org/10.1038/s41563-019-0549-3

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