科学研究
2020-08-31
生命科学学院常津团队长期致力于纳米诊疗系统方面的基础和应用研究。2020年在国际权威期刊Advanced Science（IF = 15.8）、Chemical Engineering Journal（IF = 10.6）和Biosensors and Bioelectronics（IF = 10.2）上连续发表5篇代表性文章，其系列研究成果如下。
1.用于阿尔茨海默病联合治疗的新型靶向高效纳米系统
阿尔茨海默病（AD）又称老年性痴呆，是最常见的神经退行性疾病，目前尚无有效的治疗方法。据报道，金属离子触发的淀粉样β肽（Aβ）聚集和乙酰胆碱失衡是AD发病的可能因素。因此，需要一种既能抑制和减少Aβ聚集，又能同时调节乙酰胆碱失衡的联合治疗来实现阿尔茨海默病的治疗。本工作报道了一种共载Clioquinol（金属离子螯合剂氯碘羟喹）和Donepezil（乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐），并修饰了TAT（跨膜肽）和GM1（具有靶向Aβ功能的单唾液酸四己糖神经节苷脂）的人血清白蛋白纳米粒（dcHGT NPs）对阿兹海默病治疗机制的研究。研究结果显示：（1）TAT和GM1可显著效提高载药人血清白蛋白药物递送纳米系统的入脑效率和脑内滞留能力。（2）dcHGT纳米粒可在体外显著抑制和消除Aβ聚集，减轻小胶质细胞乙酰胆碱相关的炎症反应，并减轻Aβ寡聚体对原代神经细胞的毒性。（3）在阿尔兹海默病小鼠模型中，dcHGT纳米粒可有效减少Aβ沉积，改善神经元形态学改变，挽救记忆障碍并显著提高乙酰胆碱调节能力，从而减缓疾病的发病进程。该研究有望提供一种多功能、高效协同、生物安全性好的阿尔兹海默病治疗新候选方案。该文章发表于Advanced Science（Adv. Sci., 2020, DOI: 10.1002/advs.201902906）。论文第一作者为天津大学生命科学学院博士生杨涵，论文通讯作者为天津大学生命科学学院常津教授、武晓丽老师和天津医科大学总医院陶华英副研究员。
2.抑制肿瘤生长的复合免疫治疗纳米系统
近年来，免疫治疗已成为一种有效的肿瘤疗法。光热治疗（PTT）、化疗与免疫治疗的有机结合可用于抑制恶性肿瘤的发生和发展。本研究开发了一种用于原发和远端肿瘤协同免疫治疗的纳米系统。该纳米系统由两部分组成：一部分是介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）共载吲哚青绿（ICG）和凋亡抑制蛋白Survivin抑制剂（YM155），刺激树突细胞（DC）成熟以及免疫因子分泌，PTT/化疗/免疫治疗三者的有机结合有效抑制了原发性肿瘤生长；另一部分是抗CD47抗体（anti-CD47）修饰的二氧化硅包覆的磁纳米颗粒MNP@nSiO2，对远端肿瘤呈现较强的抗肿瘤免疫效果。体外和体内实验结果表明，该协同免疫治疗的纳米系统能有效抑制原发和远端肿瘤的生长，提供了一种有前景的抑制肿瘤生长策略。该文章发表于Chemical Engineering Journal（Chem. Eng. J., 2020, 380, 122472）。文章第一作者为天津大学生命科学学院博士研究生张英英，通讯作者为天津大学生命科学学院常津教授和王汉杰副教授。
3.新型抗肿瘤多功能纳米光敏剂
聚集诱导发光（AIE）光敏剂表现出良好的肿瘤光动力治疗效果。然而，由于缺乏靶向性，小分子光敏剂会引起正常细胞的细胞毒性。尽管研究人员使用纳米载体改善光敏剂的靶向性以减少对正常组织的毒副作用，但这也可能会带来纳米载体的安全性问题。在这项研究中，该团队开发了由小分子两亲性AIE光敏剂自组装的新型pH响应无载体AIE纳米光敏剂（AIE-NPS）。这种无载体的AIE-NPS克服了纳米载体的安全性问题，并通过AIE分子羧基的质子化和去质子化赋予了AIE-NPS pH响应性。同时，AIE-NPS的ROS产生效率高达56.7％，优于临床常用的光敏剂。研究结果显示AIE-NPS在低功率白光辐射下在体外显示出显著的光动力治疗效果。荷瘤小鼠模型表明，AIE-NPS可以有效地在实体瘤中蓄积并抑制肿瘤生长。这项工作为AIE光动力治疗的设计和开发提供了一种新策略。该文章发表于Chemical Engineering Journal（Chem. Eng. J., 2020, 390, 124447）。文章第一作者为天津大学生命科学学院博士研究生程国辉，通讯作者为天津大学生命科学学院常津教授和王汉杰副教授。
4.治疗糖尿病性白内障的纳米滴眼液
糖尿病性白内障（DC）是一种糖尿病眼部并发症，最终可导致失明。目前可控制DC进程的药物干预研究相对较少，尤其是基于非侵入性途径的滴眼液。本研究开发了一种强抗氧化剂Pt纳米簇与细胞跨膜肽（TAT）修饰的葡聚糖双亲性高分子形成的纳米粒子DTPNCs。将纳米粒子DTPNCs分散在0.1%的普朗尼克F127（W/V）中形成滴眼液，其具有角膜渗透能力。研究结果表明，0.1%的普朗尼克F127（W/V）的存在阻止了泪膜对纳米粒子DTPNCs的清除，而TAT修饰的葡聚糖双亲性高分子则通过静电相互作用促进了纳米粒子DTPNCs与角膜屏障的相互作用和渗透。更重要的是，纳米粒子DTPNCs具有有效的抗氧化能力，可以通过清除ROS来保护晶状体上皮细胞免受氧化应激并干预α-晶状体蛋白的糖基化和交联，因此可以进一步减缓DC的进程。这项工作将为DC治疗提供一种有前景且无创无痛的方式。该文章发表于Chemical Engineering Journal（Chem. Eng. J., 2020, 398, 125436）。文章第一作者为天津大学生命科学学院硕士研究生李露，通讯作者为天津大学生命科学学院常津教授和宫晓群副教授。
5.帕金森相关miRNA快速核酸检测试纸条
帕金森病（PD）对全球2-3％的老年人群产生了重大影响，近来一些研究表明，miRNA-5010和miRNA-331在神经退行性疾病尤其是帕金森病人的全血样本中显著上调，因此，准确定量miRNA-5010和miRNA-331对帕金森病的早期筛查与诊断具有重要意义。本研究设计了一种黑洞淬灭剂（BHQ2）标记的茎环DNA（BHQ2-hDNA），通过金巯键反应构建了AuNP@hDNA-BHQ2纳米探针，该纳米探针同时包含AuNP及BHQ2，因此可进一步猝灭更多荧光信号，显著增强探针的荧光猝灭特性，提高了试纸条的检测灵敏度。该试纸条通过与链置换等温扩增技术结合产生大量生物素（或地高辛）标记的检测产物，使得试纸条对miRNA的检测灵敏度得到进一步提高。通过在不同的测试线（T线）上分别标记Cy5和Cy3荧光分子，可在同一试纸条实现miRNA-5010和miRNA-331的共同检测。这项工作为帕金森相关两种miRNA核酸标志物提供了一种的快速、灵敏、特异和便携同步的检测方法。文章发表于Biosensors and Bioelectronics（Biosens. Bioelectron., 2020, 165, 112278）。文章第一作者为天津大学生命科学学院博士研究生陈明慧，通讯作者为天津大学生命科学学院常津教授和宫晓群副教授。
上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的支持。
常津教授，享受国务院政府特殊津贴专家。现任天津大学生命科学学院纳米生物医学研究所所长，天津市微纳生物材料与检疗工程技术中心主任，中国颗粒学会副理事长，中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会主任，天津市生物医学工程学会理事长。多年来主要从事纳米生物医学材料和技术在肿瘤和老年痴呆等重大疾病诊疗方面的基础和应用研究。已承担国家重点研发计划、863重点项目、国家自然科学基金等项目50余项。累计科研经费3800余万元。在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Science、ACS Nano、Chemical Engineering Journal、Biomaterials、Biosensors and Bioelectronics 等国内外杂志发表学术论文300余篇，其中SCI论文200余篇，累计SCI影响因子>1000。获得国家授权发明专利36项；主编和参编国内外学术专著3部；荣获天津市自然科学一等奖1项， 天津市科技进步一等奖3项，被中国科协授予“全国优秀科技工作者”称号。已培养博士和硕士研究生120余名。团队荣获“天津市教育系统劳动竞赛示范集体”、“天津大学劳动竞赛示范集体”和“天津大学金牌活力实验室”称号。
相关文献：
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[2] Y. Zhang, H. Chen, H. Wang*, T. Wang, H. Pan, W. Ji, J. Chang*, A synergistic cancer immunotherapy nano-system for preventing tumor growth, Chemical Engineering Journal, 2020, 380, 122472
[3] G. Cheng#, H. Wang#*, C. Zhang, Y. Hao, T. Wang, Y. Zhang, Y. Tian, J. Chang*, Multifunctional nano-photosensitizer: A carrier-free aggregation-induced emission nanoparticle with efficient photosensitization and pH-responsibility, Chemical Engineering Journal, 2020, 390, 124447
[4] L. Li#, S. Li#, S. Wang, X. Xing, Y. Zhang, L. Su, X. Wu, H. Wang, J. Chang*, X. Gong*, Antioxidant and anti-glycated TAT-modified platinum nanoclusters as eye drops for non-invasive and painless relief of diabetic cataract in rats, Chemical Engineering Journal, 2020, 398, 125436
[5] M. Chen#, H. Li#, Z. Shi, W. Peng, Y. Qin, D. Zhou, X. Gong*, and J. Chang*. High Fluorescence Quenching Probe-Based Reverse Fluorescence Enhancement LFTS Coupling with IS-primer Amplification Reaction for the Rapid and Sensitive Parkinson Disease-associated MicroRNA Detection. Biosensors and Bioelectronics, 2020, 165, 112278
