帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种由于中脑黑质部位多巴胺能神经元变性、缺失，导致黑质-纹状体多巴胺能神经系统失调，而引起的中枢神经系统退行性疾病，并最终导致患者运动功能的障碍，主要临床症状为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿态不稳。药物流行病学显示，到2020年，我国60岁以上人口占总人口的比例将达19.3%，2050年则可能达到38.6%，中国老年人群慢性病患病率已达67.3%。全球有大约600万PD患者，且以每年20万左右的速度在增加，其中总人数的大约一半在中国。多巴胺替代疗法仍是PD治疗的首选策略，但不能有效地改变PD的病理进程，且副作用较多，如症状波动、异动症等，因此研发高效、低毒、新的治疗PD的有效药物迫在眉睫。传统中医表明，中药对PD有一定的治疗作用，副作用较少，因此受到越来越多的关注。 在本项目中，我们成功研发了红花黄酮类滴丸制剂（SAFE）可以作为一种有效的治疗药物来改善PD的治疗方案。我们建立了红花黄酮类提取物和滴丸的制备工艺，具有较好的稳定性和重现性，获得了红花黄酮类提取物的标准指纹图谱（图1），并将总黄酮含量不少于60%，两个指标成份K3R 和 AYB 各自的含量不少于 5%作为质量标准。它可以从多个方面改善PD的症状，包括改善动物行为学、保护黑质部位的多巴胺能神经元（图2-多巴胺能神经元）、并抑制α-synuclein的异常聚集或过度表达（图2-α-synuclein）、抗炎作用（图2-星形胶质细胞）、提高机体的抗氧化能力以及改善黑质部位细胞外间隙结构异常（表格1）等。

该疗法是一项创新的、高效的、服务于耳鸣病人的具有良好前景的智能便携式医疗设备。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 耳鸣（Tinnitus）是指在无内在或外界声源时感知的声音。耳鸣的发生率大约为10%-15%，其中，约10%-20%人口的生活深受耳鸣影响，部分耳鸣患者伴有焦虑和抑郁症状。另外，耳鸣不仅降低患者个体的生活质量，还加重社会经济负担。很多研究者在探寻有效治疗耳鸣的方法，如耳鸣习服治疗，但这些治疗方法对耳鸣症状的改善效果不佳，且个体之间的疗效存在很大差异。目前仍没有完全有效治疗耳鸣的方法,这可能是因为耳鸣确切的神经生理机制仍不清楚。    近年来，随着对耳鸣中枢机制的深入研究，根据耳鸣旁抑制障碍中枢机制学说产生了切迹滤波音乐治疗。该治疗通过滤除以耳鸣频率为中心的一段频率范围，引起切迹范围内频率相应听觉皮层神经活动减弱，而邻近的神经元会被激活并通过旁抑制方式对耳鸣频率相关神经元进行抑制。 有研究表明该方法具有较满意的临床治疗效果，蔡跃新团队早期研究也发现了短期切迹音乐治疗能有效改善耳鸣的主观症状。    迷走神经刺激( vagus nerve stimulation，VNS) 是通过外科手术将线圈放在左颈部内的迷走神经上，调整电刺激参数与模式，自动刺激迷走神经来达到调节大脑皮质兴奋性的作用。Hyvarinen 等研究发现，VNS可以成功调节与耳鸣相关的β波(频率为12～30 Hz)和γ波(频率为30～48Hz)，因此可能作为治疗耳鸣的新方法。同时先前研究通过fMＲI 和脑电路已经证明迷走神经耳支刺激可以激活迷走神经系统。Ylikoski 等分析了97例接受经皮 VNS 刺激15～60 min前后心率变异性( heart rate variability，HＲV) 的变化。因为严重耳鸣患者常常表现出自主神经系统紊乱，而自主神经系统失衡往往表现出 HＲV 的降低，所以 HＲV 可以反映出VNS的治疗效果。研究发现，约3 /4患者的交感神经优势降低，即其对自主神经系统平衡的恢复起到了促进作用。曾祥丽等通过对 64 例慢性耳鸣患者的经皮VNS，发现经皮VNS能减轻患者焦虑障碍，改善睡眠质量，有超过 80% 的患者获得一定程度的主观症状改善。经典的VNS术是在颈部植入迷走神经刺激器，需要手术植入，手术取出，部分患者出现声嘶等并发症。具有一定的手术风险，成本较高。 蔡跃新团队早期研究设计外耳道经皮迷走神经刺激器，结合个性化切迹声治疗方案，是为国际首创，具有独立的知识产权。前期声治疗临床试验表明，在经过3个月治疗后，患者耳鸣严重程度明显降低，且具有较高的接受程度、依从性以及安全性。该疗法是一项创新的、高效的、服务于耳鸣病人的具有良好前景的智能便携式医疗设备。

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种由于中脑黑质部位多巴胺能神经元变性、缺失，导致黑质-纹状体多巴胺能神经系统失调，而引起的中枢神经系统退行性疾病，并最终导致患者运动功能的障碍，主要临床症状为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿态不稳。药物流行病学显示，到2020年，我国60岁以上人口占总人口的比例将达19.3%，2050年则可能达到38.6%，中国老年人群慢性病患病率已达67.3%。全球有大约600万PD患者，且以每年20万左右的速度在增加，其中总人数的大约一半在中国。多巴胺替代疗法仍是PD治疗的首选策略，但不能有效地改变PD的病理进程，且副作用较多，如症状波动、异动症等，因此研发高效、低毒、新的治疗PD的有效药物迫在眉睫。传统中医表明，中药对PD有一定的治疗作用，副作用较少，因此受到越来越多的关注。 在本项目中，我们成功研发了红花黄酮类滴丸制剂（SAFE）可以作为一种有效的治疗药物来改善PD的治疗方案。我们建立了红花黄酮类提取物和滴丸的制备工艺，具有较好的稳定性和重现性，获得了红花黄酮类提取物的标准指纹图谱（图1），并将总黄酮含量不少于60%，两个指标成份K3R 和 AYB 各自的含量不少于 5%作为质量标准。它可以从多个方面改善PD的症状，包括改善动物行为学、保护黑质部位的多巴胺能神经元（图2-多巴胺能神经元）、并抑制α-synuclein的异常聚集或过度表达（图2-α-synuclein）、抗炎作用（图2-星形胶质细胞）、提高机体的抗氧化能力以及改善黑质部位细胞外间隙结构异常（表格1）等。 图1 SAFE指纹图谱 图2 SAFE能抑制多巴胺能神经元的减少，α-synuclein的聚集和星形胶质细胞的活化

本发明物理法细胞破碎的微结构装置的结构为：氮气输入管道、细胞悬浮液输入管道、破碎腔室以及破碎板。采用有机聚合物模塑法加工出破碎腔室及其相连的流道，然后用热键合实现破碎腔室的封接，其他部分可用焊接的方法实现连接。细胞破碎系统利用物理碰撞的方法使细胞发生破裂，提取细胞中目标成分进行下一步实验。细胞悬浮液以喷雾状通过管道出口，喷雾颗粒的粒径大约为5微米。高速载气氮气流速为200?300m/s，将喷雾状微粒子送入破碎腔室，高速撞击破碎板，得以破碎。然后在破碎腔室中收集细胞残留物并从出口输出进行后续微流控实验。

邓宏魁研究团队开创性地建立了化学小分子诱导细胞重编程的新体系，提供了细胞命运调控的新手段，突破了功能细胞制备的关键瓶颈，为再生医学治疗重大疾病开辟了新的理想途径，是我国在该领域前沿的标志性重大成果。

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。