利用工程化红细胞治疗痛风 痛风是成年人中最常见的炎性关节炎，其患病率逐年升高，与生活方式、药物使用、肥胖、性别等有关，目前已成为仅次于糖尿病的第二大代谢疾病，对社会造成巨大的经济负担。痛风在全球范围内的患病率为1％~4％，其中中国大陆的平均患病率约为1.1%，台湾地区更为普遍，发病率高于8%。 痛风是由于体内尿酸单钠晶体（monosodium urate, MSU）的长期积累沉积于组织中形成MSU晶体并引起严重的炎症反应。高尿酸是痛风发展的最强单一危险因素，在痛风患者中，血清尿酸（uric acid, UA）水平普遍超过 0.41 mmol /L。除此之外，痛风发展还与免疫系统有关，包括许多可溶性因子如促炎性细胞因子，脂质介质和补体都与痛风发展有关。 目前，临床上的治疗痛风的药物仍比较匮乏，尤其是后期慢性痛风。不管是传统疗法如一些抗炎药，还是外源性尿酸氧化酶（urate oxidase, UOX），都有各自的问题，无法满足痛风患者的需求，导致病情恶化，严重影响患者的生活质量。因此，亟需开发针对痛风的更为高效安全的治疗方法。 红细胞膜表面无任何尿酸通道蛋白，故要真正实现工程化红细胞代谢尿酸的效果，需选择合适的尿酸通道蛋白。人体中2/3的尿酸盐由肾脏排泄，由于尿酸的排泄量比肾小球的过滤量少，因此尿酸向血液中的重吸收占主导。尿酸通道蛋白（urate transporter, URAT1）是一种尿酸盐阴离子交换剂，可以从尿腔中重吸收尿酸盐。我们将利用我们的体外红系分化平台，通过基因改造上游红系祖细胞使其同时表达人URAT1和黄曲霉（Aspergillus flavus）UOX，随后诱导体外红系分化，最终得到携带有URAT1和UOX的成熟红细胞。这种红细胞可将尿酸盐经由URAT1吸收进入到细胞内并由细胞内UOX代谢，长期在循环系统中清除过饱和的尿酸盐，从而实现治疗效果。 我们将测试利用痛风患者外周血单个核细胞进行体外分化的能力，制备工程化红细胞，同时测试工程化红细胞体外代谢尿酸盐的能力。同时建立瞬时诱导的高尿酸动物模型，用于评估工程化红细胞的体内疗效。 利用工程化红细胞治疗宫颈癌 宫颈癌是危害妇女健康的主要恶性肿瘤之一，在全球妇女恶性肿瘤的发病率与致死率均列第4位。据世界卫生组织（WHO）发布的全球癌症流行病学统计报告显示，2020年全球大约有60万宫颈癌新发病例，34万宫颈癌死亡病例。2020年中国新发病例11万，约占世界宫颈癌新发病例的18.3%。 E6/E7蛋白是宫颈癌最主要的致癌蛋白，在宫颈癌及癌前病变的组织中持续表达，不会因抗原丢失而产生免疫逃逸，在正常组织中不表达，因此以E6/E7蛋白为靶点靶向宫颈癌细胞，可特异性杀灭肿瘤细胞。治疗性HPV16疫苗相对于传统治疗的优势及其已经表现出的良好的疗效，但是多肽、RNA、DNA治疗性疫苗在体内易被降解，半衰期短，诱导免疫应答的效率有待提高，如何增强新生抗原治疗性疫苗的免疫应答效率是亟待解决的重要课题。基于红细胞（RBCs）的新型药物载体系统具有其他传统药物载体不可比拟的优势，近年来倍受关注。 利用我们的天然红细胞工程化改造平台，可稳定实现来源于外周血的红细胞改造（改造效率＞90%），使其表面带上肿瘤特异性抗原-MHC1蛋白；病人外周血样的改造效率与健康人相当（图2）。进一步我们将测试其在体外免疫激活病人HPV16+宫颈癌患者外周血T细胞的效应，以及经过刺激后T细胞的特异性肿瘤杀伤能力。同时建立HPV16荷瘤小鼠模型，评估工程化红细胞在成瘤小鼠中的体内疗效。

近日，上海大学的赵春华教授团队在中国科学院科技论文预发布平台ChinaXiv发表重要工作，在7名新冠肺炎患者中进行临床实验，发现间充质干细胞移植疗法能迅速、显著改善重症及危重症患者的预后，有效规避细胞因子风暴，且无明显副作用，为新冠肺炎患者的临床治疗提出新思路。目前认为，由于ACE2受体在肺泡2型细胞、血管内皮细胞等高度、广泛表达，因此新冠病毒一旦入侵人体即迅速扩散，并容易过度刺激免疫系统，产生IL-2、IL-6、GSCF、IP10、MCP1等分子，进而触发细胞因子风暴甚至导致死亡。最近发表在柳叶刀上的研究也显示，重症监护室中的新冠肺炎重症患者血浆细胞因子水平显著升高，提示细胞因子风暴在新冠病毒致死过程中扮演的重要角色。针对这种情况，临床采用激素治疗抑制细胞因子的产生；采用非载体抗炎药和大剂量维生素C降低炎症反应的程度；或直接采用IL-6等细胞因子的单克隆抗体，减弱免疫系统的攻击性。但是这些手段主要针对免疫反应的下游，作用较为片面，免疫调节作用不强。因此，研究者将目光转向间充质干细胞（MSCs）移植：这是一项成熟可靠的技术，已在移植排异和系统性红斑狼疮等免疫介导的炎症疾病治疗中得到广泛应用。间充质干细胞存在于骨髓、器官间质等结缔组织中，具有极强的分化能力；可通过干扰抗原提呈细胞的激活和成熟、抑制 T 淋巴细胞的增殖、诱导活化T细胞凋亡和影响树突状细胞的风化，进而起到免疫调节和免疫抑制作用。在2020年1月23日至2月16日期间，研究者共征集了首都医科大学附属北京安佑医院的7名COVID-19患者，其中包括1名危重症患者、4名重症患者和2名轻症患者，探究间充质干细胞移植后14天内，患者的免疫系统和炎症系统功能变化，以及副作用的发生情况。新冠肺炎患者移植时间轴1. 无显著不良反应间充质干细胞移植前，患者存在高烧（38.5°C±0.5°C）、虚弱、呼吸急促和低氧饱和度的症状；移植后2?4天，所有患者的所有症状均消失，安静时血氧饱和度上升至95％以上。此外，移植后两小时内未观察到急性过敏反应，此后也未出现迟发性超敏反应或继发感染，初步证明该疗法的安全性。2. 迅速显著改善患者临床症状和生化指标研究中1例危重症患者存在高血压史，一度达到3级高血压，1月31日接受间充质干细胞移植，疗效尤其显著。其直接效应表现在：移植后2周内，血浆淋巴细胞水平明显下降，血浆C反应蛋白水平从105.5 g/L（2月1日达峰191.0 g/L）降低10倍左右，恢复到10.1 g/L，表明炎症反应迅速缓解；在不额外吸氧的情况下，血氧饱和度从89%升高至98%，表明肺泡换气功能基本恢复。间充质干细胞移植有效阻止免疫系统对器官的攻击。2月1日，患者血浆天冬氨酸转氨酶、肌酸激酶活性和肌红蛋白分别激增至57 U/L、513 U/L和138 ng/ml，表明肝脏和心脏遭受严重损害；但这些功能性生化指标的水平均在移植后2?4天降至正常参考值，2月13日恢复至正常水平，分别为19 U/L，40 U/L和43 ng/ml。另外，MSC移植能显著加快治疗进程。移植后4天，新冠肺炎危重症患者呼吸频率降至正常范围、发烧和呼吸急促等症状消失。移植后9天，胸部CT成像显示毛玻璃样混浊和肺炎浸润已大大减少。危重患者肺部影像学显示症状改善3. 有效规避细胞因子风暴研究者通过质谱流式分析发现间充质干细胞移植后，导致细胞因子风暴的元凶——过度活化的免疫细胞CXCR3 + CD4 + T细胞、CXCR3 + CD8 + T细胞和CXCR3 + NK细胞在3-6天内消失。另外，CD14 + CD11c + CD11bmid调控的树突状细胞数量急剧增加。另外，与安慰剂对照组相比，MSC治疗组的TNF-α水平显着降低而IL-10水平升高。以上结果在重症患者中尤其显著。轻症和危重症患者外周血细胞分析4. 间充质干细胞本身不会感染新冠病毒研究者对患者体内移植的间充质干细胞作RNA测序，发现其不表达新冠病毒受体ACE2或TMPRSS2。此外，抗炎和营养因子如TGF-β、HGF、LIF、GAL、NOA1、FGF、VEGF、EGF、BDNF和NGF等在MSC中高表达，进一步证明了其免疫调节和保护功能。此外，SPA和SPC在MSC中也高度表达，提示MSC后续分化为新冠病毒易感的肺泡2型细胞的潜在可能性。 移植患者血浆细胞因子的改变本研究为新冠肺炎重症患者提出了除激素治疗、抗炎治疗以外的新思路，运用成熟的间充质干细胞移植技术有效规避细胞因子风暴，大大减少副作用，并显著促进治疗的进展。该方法的安全可靠性已经临床实践检验，为降低新冠重症、危重症患者的死亡率提供新的希望！参考文献：Zikuan Leng, et al. Transplantation of ACE2- mesenchymal stem cells improves the outcome of patients with COVID-19 pneumonia. ChinaXiv. 28 Feb, 2020.张礼翼，等. 间充质干细胞在器官移植中发挥免疫抑制作用及机制探讨的研究进展. 器官移植. 2019.点击查看原文

在人体正常的心血管系统的腔室，心脏瓣膜和血管内壁覆盖着一层由内皮细胞构成的完整内膜。以往认为,内皮细胞(Endothelial cells，简称EC)只是为心血管系统血液接触面提供一个光滑的内表面，是血管内外物质交换的机械屏障。近来人们发现内皮细胞可以合成和分泌多种活性介质，参与免疫、凝血和纤溶过程的调节，是机体十分重要的内分泌细胞。 在体内的EC总是处于血流动力学的环境中。血流影响EC的主要因素中，以往的研究主要是集中的切应力(Shear stress)。事实上，除切应力外，EC还受到垂直于流动方向的正应力(即血压)的作用，我们发现，正常人体内的正应力15996/10664Pa(120/80mmHg)是切应力2Pa数值的5300-8000倍。显然正应力是影响EC的一个不容忽视的因素，所以在本装置设计中加以了考虑。     本课题应用流体力学及血流动力学理论和计算方法，设计了可精确控制切应力水平、正应力水平的模拟在体血流动力学环境的层流流动装置。 为更接近人体内血流环境，本装置采用脉动泵—蓄能器—后负载系统以模拟血管中的脉动流。 主要指标和参数 1.模拟正应力：收缩压：120～180mmHg；舒张压：60～120mmHg。 2.模拟切应力：1～300dynes/cm2 3.脉动频率范围：60～120次/分 4.流量范围：20～600ml/min。

不同细胞之间的相互作用和信息传递在包括 免疫 响应 、 器官 发育、神经传导 在内的众多生命活动中都扮演 着 关键角色 。目前， 研究 细胞互作 的方法 大 都 需要 已知参与 的 细胞类型 ，难以在复杂的活体环境下发现或研究未知的细胞 间 相互作用 。 为了解决这一难题，陈鹏课题组 借助“定向进化”技术和“ 邻近标记 ”策略，实现了 细胞 之间 动态相互作用的 原位捕获。这一被命名为 EXCELL （ Enzyme- m ediated proximal cell labeling ） 的技术，通过将 作者 定向进化得到的分选酶（ mg SrtA ） 展示在 待研究的 细胞表面， 能够对与其 相互作用 的 细胞 进行原位捕获与鉴定 ，为研究细胞 - 细胞相 互作用提供了有力的工具 。 源自 金黄色葡萄球菌 的 分选酶 Sortas e  A   （ SrtA ） 能够 催化 分选肽 （ LPETG ） 和寡聚甘氨酸 的 共价连接。近期有文献报道将 SrtA 用于监测小鼠体内特定受体 - 配体介导的免疫 细胞互作 过程 1 。但是该方法 需要将 SrtA 与 寡聚甘氨酸分别融合在相互作用 的 配体和受体 细胞 上， 因此需要预知 相互作用的 细胞 类型，并对两类细胞 同时进行 基因 改造 ，因此无法捕捉未知的细胞间相互作用 。本研究突破了这一瓶颈， 建立了 对 SrtA 进行定向进化的高通量 荧光 筛选 平台，并成功 获得 了 对单一甘氨酸进行标记的 高活性 SrtA 突变体 - mgSrtA ， 能够 实现对 任意 细胞类型的有效标记。

真核细胞具有复杂而高度有序的空间结构，研究生物大分子的亚细胞定位，对于阐明其生物学功能有着重要意义。核酸分子在细胞中的特异性分布直接影响基因表达的效率，在蛋白质翻译调控、学习与记忆形成等一系列生物学过程中扮演了重要角色。针对亚细胞区域中RNA组份的研究，传统手段依赖于化学交联、免疫沉淀、离心分离等技术，不但需要预先破坏细胞的天然结构，而且还局限于少数能够被机械分离的亚细胞区域，缺乏普适性。 本研究提出“邻近核酸标记”的策略。该策略的核心是在活细胞中利用酶促反应形成大量高活性的自由基，与酶邻近的核酸分子发生共价加成反应，从而实现空间特异性标记。从工程改造的过氧化物酶APEX2出发，邹鹏课题组首先设计并合成了十余种与生物素偶联的酶底物，并从中发现生物素-苯胺探针的核酸标记活性最高。他们进一步以线粒体、核纤层和核仁等亚细胞结构为例，建立了在活细胞中开展邻近核酸标记的方法，并通过定量PCR与高通量测序分析证实了标记方法具有良好的空间特异性。邻近核酸标记技术操作简单、具有普适性，为日后研究核酸的亚细胞定位与功能关系提供了必要的工具。

全血中检测细胞因子的含量和动态分泌过程有助于在分子水平阐明免疫调节机制，为临床生物分析新方法的开发与疾病的诊断、监测和治疗提供有力支持。 酶联免疫分析法（ELISA）简单迅速，可高度定量化且易于标准化，是生物医学研究和临床诊断中最为常用的体外检测的方法。

本发明的心房肽基因转染细胞微囊，涉及医药中的基因制品。旨在解决心房肽基因治疗疾病带来的免疫耐受、安全、使用时间和剂量限制等问题。本发明的微囊在中空的聚己内酯微囊或聚氨酯微囊中包被人类心房肽基因编码序列转染永生化细胞，上述聚己内酯微囊或聚氨酯微囊的囊体上的孔径为5-10nm，人类心房肽基因编码序列是人ANPcDNA(CANP)编码全部序列，即核苷酸1到456。永生化细胞是CHO细胞、COS细胞、EVC304人脐静脉内皮细胞、骨髓基质细胞、3T3TK成纤维细胞和人胚肺细胞中的一种。本发明的微囊适用于植入人体，能长时间不断地释放人类心房肽，治疗高血压、心力衰竭、肾功能不全等疾病。

需要相关的高层次专家给予细胞培养方面技术以及原理方向上的支持。

脐带血造血干细胞的优势 采集安全无痛 HLA配型要求低 病毒感染风险低 免疫原性弱 移植排异反应小 实物存储 再生和修复能力强 脐带血 新生儿娩出断脐后从脐静脉采集获得。 来源广泛，采集时无痛苦和风险 实物储存，治疗时间迅速 排异反应发生率低、程度轻 污染几率低 非血缘配型度高 骨髓/外周血 经硬膜外麻醉后，骨穿采集骨髓血 经细胞动员剂动员后，经大静脉穿刺采集外周血。 来源复杂，采集时供体有疼痛感 临时采集治疗时间无法保证 排异反应发生率高、程度重 污染几率高 非血缘配型度低 脐带血基础知识 脐带血是胎儿娩出断脐后，尽量短时间内从脐静脉中采集获得的血液。含有大量造血干细胞，可以重建血液系统和免疫系统，拯救患者生命。造血干细胞是我国唯一准许应用于临床的干细胞，移植技术成熟且应用广泛。

本项目采用化学生物学手段，筛选出特异性成环标记5-醛基胞嘧啶（5fC）的化合物——叠氮茚二酮和丙二腈，并且标记产物在随后的PCR扩增过程实现胞嘧啶（C）到胸腺嘧啶（T）的转变，可实现全基因组5-醛基胞嘧啶的单碱基分辨率检测。用叠氮茚二酮标记作为标记化合物，可实现对含有5-醛基胞嘧啶DNA片段的先富集再测序，将测序成本大大降低。用生物相容性很好的丙二腈作为标记化合物，可实现单细胞水平的5-醛基胞嘧啶单碱基分辨率检测。血液中细胞外游离DNA上的核酸修饰可以作为人类癌症的生物标记物，本项目涉及的核酸修饰检测技术，不会造成DNA降解，适应于临床小量珍贵样品，在癌症的液态活检上具有重大潜力。