她,今天当选院士!
奇物论 2021-11-20
今日,中国科学院发布了2021年中国科学院选举产生了65名中国科学院院士和25名中国科学院外籍院士。依照惯例,奇物论编辑部近期会对今年的与生物医学材料相关领域的院士的近期研究进行整理,供大家学习和交流。



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今天我们介绍的是过程工程研究所的马光辉研究员

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马光辉研究员,博士生导师,过程工程研究所生化工程国家重点实验室主任。她课题组主要的研究方向为:尺寸均一、结构可控的生物颗粒制备及其在生物分离和制剂工程中的应用。目前在Nat. Mater., Nat. Biomed. Eng., Sci. Adv., Nat. Commun., JACS, Adv. Mater.等国际著名学术期刊上发表SCI论文400余篇,他引超过12000次。

以下为马光辉研究员课题组近期发表在Nature、Science系列期刊上的部分研究成果,供大家学习和交流。

1. Nature Nanotech.:基于铁蛋白的砷靶向递送至多种白血病类型具有强大的抗白血病治疗效果

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白血病一直是人类健康的严重威胁,成人和儿童的存活率都很低。迄今为止,化疗仍是临床上的主要治疗方式,针对不同的白血病类型,已经建立了许多基于化疗药物及其组合的方案。离子型的三氧化二砷(ATO)在体内的药物利用率较低,迫切需要开发新策略以有效地将 AsIII 输送到不同的白血病类型。

于此,过程工程研究所马光辉、魏炜,北京大学马丁和南方医科大学李玉华等人开发了一种基于铁蛋白(Fn)的纳米药物,用于靶向递送砷(As)并有效治疗多种白血病类型。As@Fn 纳米药物对结合具有高 CD71 表达的 HL-60 AML 白血病细胞表现出高亲和力,发挥比 ATO 更强的细胞毒性作用。

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Wang, C., Zhang, W., He,Y. et al. Ferritin-based targeted delivery of arsenic to diverse leukaemiatypes confers strong anti-leukaemia therapeutic effects. Nat. Nanotechnol.(2021).
https://doi.org/10.1038/s41565-021-00980-7

2. Nature Commun.: 基于 MOFs 的纳米试剂通过氧化应激和钙超载在协同抗肿瘤治疗中实现双重线粒体损伤

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靶向具有多级损伤的亚细胞细胞器在抗肿瘤治疗中显示出巨大的前景。于此,中科院化学科学学院田志远、过程工程研究所魏炜、马光辉等人报告了一种核壳型纳米试剂,以铁 (III) 羧酸盐金属有机骨架 (MOF) 为壳,上转换纳米粒子 (UCNP) 为核,可实现近红外 (NIR) 光触发协同增强氧化应激和线粒体的钙超载。

MOFs壳上的叶酸修饰使细胞能够有效吸收纳米制剂。基于 UCNPs 的上转换能力,NIR 光介导 Fe3+ 到 Fe2+ 的还原,同时激活封装在 MOFs 腔中的光酸产生剂 (pHP),从而分别释放游离 Fe2+ 和酸化细胞内微环境。线粒体中过度表达的 H2O2、高反应性 Fe2+ 和酸性环境协同加强芬顿反应以产生致命的羟基自由基 (•OH),而血浆光酸化诱导钙内流,导致线粒体钙超载。在体内细胞和患者来源的肿瘤异种移植模型中,纳米药物的基于双线粒体损伤的治疗效力已得到明确证实。

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Bao, W., Liu, M., Meng, J. et al. MOFs-based nanoagent enables dual mitochondrial damage in synergistic antitumor therapy via oxidative stress and calcium overload. Nat Commun 12, 6399 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41467-021-26655-4

3. Nature Biomed. Eng.: 自愈性微球用于狙击白血病!

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作为血液系统恶性肿瘤之一,白血病严重威胁人类健康。急性髓细胞性白血病(AML)的5年总生存率仅约为27%。尽管对于急性淋巴细胞白血病(ALL),该值可以提高到约40%,但对于老年患者,预后总是不理想(5年总生存率通常低于20%)。这强调了迫切需要开发安全和高性能抗白血病治疗方法的方法。
鉴于此,南方医科大学珠江医院李玉华和中国科学院过程工程研究所马光辉、魏炜等人开发了一种治疗性疫苗,可将表位肽和PD-1抗体共封装在自愈性的微胶囊中,以治疗白血病。该疫苗的安全性和高性能,再加上使用FDA批准的聚乳酸材料,以及针对多种白血病细胞和抗原的多功能性,强烈表明该疫苗可以作为一种有前景的免疫疗法用于治疗白血病。

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Xie, X., et al. Therapeutic vaccination against leukaemia via the sustained release of co-encapsulated anti-PD-1 and a leukaemia-associated antigen. Nat Biomed Eng (2020).
https://doi.org/10.1038/s41551-020-00624-6

4. Science Translational Medicine:巨噬细胞-肿瘤嵌合外泌体在淋巴结和肿瘤中积累以激活免疫反应和肿瘤微环境

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由于免疫抑制性肿瘤微环境,癌症免疫疗法,例如过继性T细胞疗法,其对实体瘤的疗效仍然有限。为了解决这些问题,过程工程研究所马光辉、魏炜等人将从肿瘤中分离出的细胞核引入活化的巨噬细胞,以产生嵌合外泌体,这些外泌体归巢于淋巴结中以局部引发 T 细胞活化,并在原发性实体瘤小鼠模型中诱导消退。

此外,这些外泌体与抗PD-1 治疗的组合延长了转移性和术后肿瘤复发小鼠模型的生存期。这些嵌合外泌体代表了一种针对实体瘤的个性化免疫治疗的有前景的策略,值得进一步的临床探索。

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Macrophage-tumor chimeric exosomes accumulate in lymph node and tumor to activate the immune response and the tumor microenvironment. Science Translational Medicine 2021.
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abb6981

5. Science Advances:近红外光触发血小板库用于联合光热免疫治疗癌症

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为了解决癌症治疗中长期存在的肿瘤渗透和靶向性问题,中科院过程工程研究所魏炜、马光辉、化学科学学院田志远等人开发了一种基于抗癌血小板的仿生制剂(N+R@PLTs),将光热纳米颗粒(N)和免疫刺激剂(R)整合到血小板(PLT)中。

利用血小板的聚集特性和高光热容量,N+R@PLTs通过靶向有缺陷的肿瘤血管内皮细胞,在由N-生成的局部热疗引起的急性血管损伤部位以正反馈聚集级联的形式聚集,起到军火库的作用,随后分泌纳米级的血小板(NPLT)将活性成分输送到肿瘤组织深处。

免疫刺激剂增强了切除肿瘤释放的抗原的免疫原性,诱导更强的免疫反应来攻击残留、转移和复发的肿瘤。通过低功率近红外光照射激活后,光热和免疫成分在九种模拟一系列临床要求的小鼠模型中协同提供极高的治疗效果,最显著的是,基于人源化小鼠和患者来源的异种肿瘤移植的复杂模型。

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Near-infrared light–triggered platelet arsenal for combined photothermal-immunotherapy against cancer. Science Advances 2021.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abd7614

个人简介:
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马光辉研究员,博士生导师,生化工程国家重点实验室主任。中国科学院院士,基金委创新群体首席,中国颗粒学会理事,中国化工学会生物化工专业委员会副主任委员,中国生物工程学会理事,国际期刊J Microencapsulation、IEC Res等期刊编委,Particuology、Eng Life Sci领域编辑。

研究方向为均一生物微球和微囊的制备及其在生化工程和医学工程中的应用,研究和开发用于生化分离、药物载体、免疫佐剂(疫苗递送系统)、细胞培养微载体等创新产品。在Nat. Mater., Nat. Biomed. Eng., Sci. Adv., Nat. Commun., JACS, Adv. Mater.等国际著名学术期刊上发表SCI论文400余篇,他引超过12000次,出版中英文专著11部,撰写学术书章节22篇,其中包括美国著名的化学工程师手册《Perry's Chemical Engineer's Handbook》(中国学者首次参加撰写)。中国发明专利授权88项,国际专利授权12项,专利技术和产品在国内外500多家单位得到应用。

主要获奖情况:国家技术发明二等奖(2009年),北京市科学技术一等奖(2005年)、中国化工学会科学技术奖基础研究成果奖一等奖(2020年),中国颗粒学会自然科学奖一等奖(2020年),中国科协全国优秀科技工作者(2016年),中国化工学会侯德榜化工科技创新奖(2014年)。



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