9月底,南京郵電大學(xué)傳來好消息,該校生物智能材料與診療技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育建設(shè)點(diǎn)的汪聯(lián)輝教授、丁顯光教授團(tuán)隊(duì)與新加坡國立大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作,在自體腫瘤疫苗領(lǐng)域取得新進(jìn)展,相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《自然納米技術(shù)》上。今年3月,同樣是來自這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的科研成果——智能DNA溶栓納米機(jī)器也發(fā)表在《自然材料》上。
半年內(nèi)在《自然》子刊連發(fā)兩篇論文,這個(gè)實(shí)驗(yàn)室有怎樣的故事?近日,記者前往探訪。
在人體中尋覓“偽裝大師”
2021年,中國首個(gè)CAR-T免疫細(xì)胞治療藥品獲批上市,一針超過百萬元的價(jià)格讓這一產(chǎn)品推出后即登上“熱搜”。自體T細(xì)胞免疫治療是指通過從患者體內(nèi)提取免疫細(xì)胞,再經(jīng)過一系列復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室處理,將這些細(xì)胞重新注入患者體內(nèi),以激發(fā)免疫系統(tǒng)對腫瘤的攻擊。然而,盡管這種方法有效,但由于其制備過程耗時(shí)、工藝復(fù)雜,導(dǎo)致治療費(fèi)用高昂。
能不能有更加“經(jīng)濟(jì)實(shí)用”的方法呢?設(shè)計(jì)自體腫瘤疫苗,在患者體內(nèi)激活免疫細(xì)胞,成為一種頗有前景的治療策略�!按舜�,我們就是從患者自身的腫瘤細(xì)胞里面尋找可以喚醒免疫系統(tǒng)的重要抗原,讓其成為‘偽裝大師’,直達(dá)病灶�!蓖袈�(lián)輝打比方道。
走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,只見一臺電子顯示器里,一個(gè)個(gè)“泡泡”從試管中不停地往外輸出�!斑@就是腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的囊泡�!蓖袈�(lián)輝告訴記者,腫瘤細(xì)胞能夠源源不斷、高產(chǎn)率生成和釋放囊泡到組織液和體液中,這其中就有著大量反映其腫瘤來源的特征蛋白和核酸抗原,富含腫瘤抗原信息�!拔覀儗⑦@種蛋白改造后,就可以為我們所用,成為疫苗原材料。”而從經(jīng)濟(jì)性角度來說,癌性囊泡的收集相對簡單,不僅可以從臨床切除的組織中培養(yǎng)的癌細(xì)胞獲得,還可以直接從患者的生理、病理體液中大量提取,如惡性腹水或胸腔積液等。
“調(diào)控免疫細(xì)胞與癌性囊泡之間的生物信號識別,成為有效利用癌性囊泡抗原,研發(fā)自體腫瘤疫苗的關(guān)鍵。”丁顯光告訴記者,研究團(tuán)隊(duì)采用化學(xué)生物學(xué)手段,在微流控芯片上設(shè)計(jì)了一種適用于癌性囊泡的可逆免疫信號封裝方法,來調(diào)控免疫細(xì)胞對癌性囊泡的識別。這種技術(shù)能夠顯著提高免疫細(xì)胞對癌性抗原的攝取和活化,進(jìn)而增強(qiáng)對腫瘤的殺傷效果。未來這種療法運(yùn)用于臨床后,一針疫苗可能只需要幾千元。
智能生物材料實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)遞藥
2005年,汪聯(lián)輝從新加坡回到祖國加入復(fù)旦大學(xué),一直從事納米生物學(xué)研究。2011年加入南京郵電大學(xué)后,他開始組建團(tuán)隊(duì)在光電信息科學(xué)與生命健康交叉領(lǐng)域開展研究。
“我們發(fā)揮學(xué)校光電信息與柔性技術(shù)、材料的優(yōu)勢,在生物智能材料、生物傳感器開發(fā)與應(yīng)用、心腦血管及腫瘤疾病精準(zhǔn)診療關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行探索�!蓖袈�(lián)輝介紹,實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)最主要有兩件事——面向重大疾病的診斷、治療,核心是精準(zhǔn)化。
精準(zhǔn)診斷和治療有多關(guān)鍵呢?汪聯(lián)輝解釋,比如前往醫(yī)院做一個(gè)全身體檢時(shí),很多時(shí)候要抽好幾管血。有了精準(zhǔn)診斷后,未來可能只需要幾滴外周血甚至指尖血,就可以診斷多個(gè)生化指標(biāo)、揭示疾病風(fēng)險(xiǎn)。而在癌癥治療中,精準(zhǔn)治療就更為關(guān)鍵�,F(xiàn)在的很多口服或注射靶向藥物,真正能夠到達(dá)病灶的不到1%,大部分在胃里或血液里面被代謝掉,甚至跑到我們正常組織里面“發(fā)揮藥效”。
想要更多藥物精準(zhǔn)發(fā)揮作用、藥到病除,不僅藥品的功效很重要,送藥的“快遞員”和“快遞包裝材料”也不容忽視,需要送得快、送得準(zhǔn),該釋放藥效時(shí)及時(shí)釋放。“這個(gè)時(shí)候,生物智能材料的重要性得以彰顯。我們的材料中,有仿生材料,還有不少就來源于人體本身�!蓖袈�(lián)輝舉例說明,比如,團(tuán)隊(duì)此前的成果——用于治療血栓的能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)遞藥的智能DNA溶栓納米機(jī)器,就是以人體的四種堿基為基本單元構(gòu)建智能響應(yīng)的納米管,并在其中精確可控轉(zhuǎn)載溶栓藥物。同樣,此次的成果中,使用的原材料來源于人的體內(nèi),是細(xì)胞分泌的囊泡。
跨界融合產(chǎn)生更多創(chuàng)新火花
研究成果的接連發(fā)表,背后是科研人員數(shù)十年的默默付出與積累�!拔覀兪且粋(gè)年輕的團(tuán)隊(duì),平均年齡只有38歲;也是一個(gè)學(xué)科交叉的團(tuán)隊(duì),一次次的嘗試,都是在科學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行頭腦風(fēng)暴�!闭劶皥F(tuán)隊(duì),汪聯(lián)輝充滿自豪,“在團(tuán)隊(duì)里,有和我一樣研究材料的,更多年輕的教授和博士們都有著材料、生物、醫(yī)學(xué)的跨學(xué)科背景。大家相互交流,跨界融合,才能產(chǎn)生更多創(chuàng)新的火花�!�
汪聯(lián)輝笑著說,團(tuán)隊(duì)在招收研究生時(shí),往往會問到這樣一個(gè)問題,“你敢不敢接觸小白鼠?你對生物醫(yī)學(xué)有了解嗎?”而這些對于工科生來說可能是本科4年沒有涉及的,因此,團(tuán)隊(duì)鼓勵(lì)更多年輕人找準(zhǔn)興趣方向進(jìn)行多學(xué)科探索,打好基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室與江蘇省人民醫(yī)院、鼓樓醫(yī)院、南京醫(yī)科大學(xué)附二院、蘇州大學(xué)附一院等多個(gè)醫(yī)院展開合作。
研究生們需要有多學(xué)科基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)室的老師們也需要擁有多學(xué)科的知識經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)能力。團(tuán)隊(duì)青年老師丁顯光就擁有生物醫(yī)藥和化學(xué)的專業(yè)背景。“在我們團(tuán)隊(duì),每一名老師都需要與臨床醫(yī)生進(jìn)行交流和對接,經(jīng)常見面討論課題。”丁顯光告訴記者,與他合作的臨床醫(yī)生就來自蘇州大學(xué)附一院等。新藥的研發(fā)來自于臨床和患者的需求,醫(yī)生也會對他們的研究提供一些寶貴建議。“我們在一次實(shí)驗(yàn)中,就沒有考慮到需要根據(jù)患者的個(gè)體因素來進(jìn)行藥品劑量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,正是臨床醫(yī)生的建議,讓我們少走了彎路。通過醫(yī)生了解患者的病情,也能夠讓我們有更多動(dòng)力研究出解決患者病痛的方法。”
“我們期待著突破傳統(tǒng)生物智能材料的性能局限,建立生物與信息交叉領(lǐng)域創(chuàng)新平臺和產(chǎn)業(yè)孵化基地,為國家和江蘇省創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略提供智力支持�!蓖袈�(lián)輝表示。
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