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。

1 成果简介乳腺癌的发病率占女性全身各种恶性肿瘤的 7-10%，发病率位居大城市女性肿瘤的第一位，已成为最威胁女性健康的疾病，且呈逐年升高、越来越年轻化的趋势。 本成果立足于微电流能够在电极表面产生大量的氧化自由基，通过透化作用进入细胞，以及使得细胞内 Ca2+ 浓度大量增加，从而造成细胞死亡的特点，针对放疗、化疗等肿瘤治疗方法过程复杂、疗效不够理想、治疗后易复发、毒副作用大等问题，研发出利用中频交变微电流抑制乳腺癌的新方法， 所采用中频交变微电流的频率为 100-300kHz，电流大小为101-103μA，电场强度为 2-4 V/cm，相比较电化学疗法，减少了使用者的不愉快感及毒副作用；相比较陡脉冲电场的所采用的高电场强度（ >10 kV/cm），使用更安全；而相比较肿瘤治疗电场需要长时间不间断治疗，作用时间更短，仅为 30 分钟，因此中频交变微电流拥有其自身特有的优势。 该方法证明： 1) 中频交变微电流可以有效地抑制体外人乳腺癌细胞株 (MCF-7) 增殖，促进细胞凋亡和坏死； 2) 中频交变微电流杀伤肿瘤细胞的可能机制为影响细胞周期，改变细胞内部结构，改变细胞外部结构使细胞表面产生电穿孔； 3) 中频交变微电流可有效地抑制荷瘤鼠皮下肿瘤的生长，且辅助化疗的效果更好； 4) 中频交变微电流无化疗明显的毒副作用，安全性好。 目前我们实验室已经完成了两代中频微电流治疗样机的研发， 样机具有双通道，频率范围为 10-500kHz，内置多种刺激模式，多种刺激波形，并且已经系统完成了细胞实验并且取得积极效果，目前正进行动物实验。 上图 样机图片 在中频微电流肿瘤治疗方面，我们是国内唯一的设备研发和实验研究团队，我们研究发现中频微电流能明显抑制乳腺癌等细胞增生和动物肿瘤生长， 对此并发表多篇 SCI 文章，在中频微电流的药物增敏作用方面也做了大量研究并取得积极成果。2 效益分析各种乳腺疾病患者比率达 52.4%，大大高于女性其他慢性常见病，其死亡率在我国妇女恶性肿瘤中位列第一，现有的乳腺癌治疗手段如手术、放疗、化疗等均存在残癌、术后并发症等问题。晚期乳腺癌出现多发转移、 放化疗效果差、 死亡率高。所以，开发新的乳腺癌治疗新技术意义重大，并且前景广阔。3 合作方式转让或者联合推广。4 项目所属行业领域医疗卫生。

考虑到血液循环中的表达PD-1的T细胞（PD-1+T细胞）可以靶向结合aPD-1抗体，然后通过趋化因子的作用主动向炎症或者肿瘤部位聚集，他们设计了一种新的纳米药物递送策略（如上图），不仅可以利用纳米载体递送aPD-1抗体用于免疫检查点的阻断，而且还可以利用T细胞来递送NF-κB信号通路抑制剂用于抗肿瘤T淋巴细胞的募集。由于纳米载体pH的敏感性，肿瘤浸润的PD-1+ T细胞结合的纳米药物在酸性的肿瘤微环境中释放，留下aPD-1封闭抗肿瘤T细胞上的PD-1/PD-L1免疫检查点，新产生的负载NF-κB信号通路抑制剂的纳米药物被肿瘤细胞和肿瘤相关巨噬细胞摄取，从而抑制肿瘤细胞和肿瘤相关巨噬细胞的NF-κB信号通路，进一步增加抗肿瘤T淋巴细胞的募集，这些募集来的T细胞又可以再次作为纳米药物输送的工具输送纳米药物，这种良性的药物递送循环可以显著提升肿瘤内药物的聚集，改善肿瘤中T细胞的浸润，协同提升肿瘤免疫治疗的效果，为一些不响应免疫检查点治疗的肿瘤提供了一个新的方向。

1 成果简介乳腺癌的发病率占女性全身各种恶性肿瘤的 7-10%，发病率位居大城市女性肿瘤的第一位，已成为最威胁女性健康的疾病，且呈逐年升高、越来越年轻化的趋势。 本成果立足于微电流能够在电极表面产生大量的氧化自由基，通过透化作用进入细胞，以及使得细胞内 Ca2+ 浓度大量增加，从而造成细胞死亡的特点，针对放疗、化疗等肿瘤治疗方法过程复杂、疗效不够理想、治疗后易复发、毒副作用大等问题，研发出利用中频交变微电流抑制乳腺癌的新方法， 所采用中频交变微电流的频率为 100-300kHz，电流大小为101-103μA，电场强度为 2-4 V/cm，相比较电化学疗法，减少了使用者的不愉快感及毒副作用；相比较陡脉冲电场的所采用的高电场强度（ >10 kV/cm），使用更安全；而相比较肿瘤治疗电场需要长时间不间断治疗，作用时间更短，仅为 30 分钟，因此中频交变微电流拥有其自身特有的优势。 该方法证明： 1) 中频交变微电流可以有效地抑制体外人乳腺癌细胞株 (MCF-7) 增殖，促进细胞凋亡和坏死； 2) 中频交变微电流杀伤肿瘤细胞的可能机制为影响细胞周期，改变细胞内部结构，改变细胞外部结构使细胞表面产生电穿孔； 3) 中频交变微电流可有效地抑制荷瘤鼠皮下肿瘤的生长，且辅助化疗的效果更好； 4) 中频交变微电流无化疗明显的毒副作用，安全性好。 目前我们实验室已经完成了两代中频微电流治疗样机的研发， 样机具有双通道，频率范围为 10-500kHz，内置多种刺激模式，多种刺激波形，并且已经系统完成了细胞实验并且取得积极效果，目前正进行动物实验。 上图 样机图片 在中频微电流肿瘤治疗方面，我们是国内唯一的设备研发和实验研究团队，我们研究发现中频微电流能明显抑制乳腺癌等细胞增生和动物肿瘤生长， 对此并发表多篇 SCI 文章，在中频微电流的药物增敏作用方面也做了大量研究并取得积极成果。2 效益分析各种乳腺疾病患者比率达 52.4%，大大高于女性其他慢性常见病，其死亡率在我国妇女恶性肿瘤中位列第一，现有的乳腺癌治疗手段如手术、放疗、化疗等均存在残癌、术后并发症等问题。晚期乳腺癌出现多发转移、 放化疗效果差、 死亡率高。所以，开发新的乳腺癌治疗新技术意义重大，并且前景广阔。3 合作方式转让或者联合推广。4 项目所属行业领域医疗卫生。

“精确放射治疗系统研制与应用”成果成功研制了用于肿瘤放射治疗的重要设备三维放射治疗计划系统（TPS）和自动多叶准直器（MLC），在国际上首次提出“模拟分子动力学”方法计算X射束的强度分布，首次用“特征线”法计算X束剂量，计算精度高、速度快，其结果与国际同类产品相比处于领先地位。先后获得7项发明专利。研制的TPS软件已在国内外百余家医院应用，占有近20%的国内市场份额，为5万名肿瘤患者进行了放射治疗，取得了良好的社会经济效益。

成果创新点 我们研究发现 LunX（肺特异 X 蛋白）可作为肺癌治疗 的潜在靶点。并在人肺癌移植瘤模型中，发现 LunX 抗体明 显抑制肿瘤的生长和转移，并呈现剂量依赖性；LunX 抗体 治疗能够明显改善转移瘤模型小鼠的生存率；进一步已获 得 LunX 抗体 CDR 序列并构建 LunX 人源嵌合抗体稳转细胞 株，建立了小规模的 GMP 中试生产与纯化体系。完成了体 内外药效学与药理学研究，具备明显的抗

我们研究发现 LunX（肺特异 X 蛋白）可作为肺癌治疗的潜在靶点。并在人肺癌移植瘤模型中，发现 LunX 抗体明显抑制肿瘤的生长和转移，并呈现剂量依赖性；LunX 抗体 治疗能够明显改善转移瘤模型小鼠的生存率；进一步已获得 LunX 抗体 CDR 序列并构建 LunX 人源嵌合抗体稳转细胞株，建立了小规模的 GMP 中试生产与纯化体系。完成了体内外药效学与药理学研究，具备明显的抗肿瘤效果 

智能负压伤口治疗仪是一种用急慢性患者伤口快速治疗的医疗设备。美国等国家的许多研究已经证明负压治疗的有效性。我国地域庞大，易发生地震等自然灾害，造成的伤害尤其多，可以大幅度减少急性和慢性性创伤的愈合时间，减少医疗费用的支出。小型便携式负压伤口治疗仪还可以应用于紧急情况下伤员伤口的快速处理与治疗。

脑胶质母细胞瘤是世界性的医学难题，存在迫切的临床需求，申请人发明的新药 ACT001 能够穿过血脑屏障，可在脑原位胶质母细胞瘤动物模型上抑制 87%的肿瘤生长，并延长生存期 172%。其口服胶囊制剂已进入澳洲临床 I 期试验，在已服药的多位病人中没有观察到副作用，药代数据支持足够的安全性与疗效。因此， ACT001 有望成为中国创造的“First-in-Class”胶质瘤孤儿药海内外上市，有望为脑胶质母细胞瘤这一世界性的医学难题提供新的治疗手段，并且为靶向癌症干细胞的药物研究提供新的探索内容。 项目特色： 发明的新药 ACT001（即 DMAMCL）可选择性杀灭癌症干细胞，且可以透过血脑屏障，在脑部中的浓度达到血液中的 1.8 倍。临床前动物试验显示其对脑胶质瘤动物的生存延长期为 172%，由于 ACT001优异的安全性和治疗效果以及临床上的迫切需求，ACT001 只用了 3个月获准进入发达国家临床 I 期试验。创新点如下： 1. ACT001 是采用“双缓”策略的药物，口服后缓慢吸收，体内缓慢释放药物，推荐剂量下，无毒副作用。 2. ACT001 正在进行澳洲临床 I 期试验,目前已有多位患者服用，没有药物相关的毒副作用，PK 数据优于临床前的动物试验。 3. ACT001 的可从天然产物小白菊内酯制备而来，而小白菊内酯在西方传统草药小白菊中的含量很低（0.1%）。我们发现我国特有的中药山玉兰根皮中，小白菊内酯的含量高达 9.6%，从而实现ACT001 的大量生产。 4. ACT001 是以癌症干细胞为靶点筛选和开发的药物，其在临床上的试用，将为探索靶向癌症干细胞的新药提供重要参考价值

记忆是大脑最重要的功能之一，也是人类研究最多的脑功能之一。记忆随时在发生，而遗忘如影随形。 海马体位于大脑丘脑和内侧颞叶之间，是负责记忆的编码和存储的一个重要脑区。在这里，记忆信息被编码于一些神经元中，称之为记忆印迹细胞。随着科学研究的发展，科研人员发现印迹细胞的重新激活是记忆提取的“发动机”，印迹细胞间的突触联系是储存记忆的“仓库”。 海马脑区中记忆是如何随着时间而消退的呢？这个问题在科学界一直没有得到充分的研究。经过3年多的努力，浙江大学医学院谷岩研究员课题组和王朗副研究员课题组首次发现，用于免疫的小胶质细胞通过清除突触而引起记忆遗忘，并且进一步发现补体信号通路参与了小胶质细胞介导的遗忘，并且依赖于记忆印迹细胞的活动。 这项研究，北京时间2月7日在国际顶级期刊《科学》在线发表。论文共同第一作者为医学院2016级博士生王超和2017级博士生岳惠敏，论文通讯作者为谷岩研究员和王朗副研究员。 遗忘被“遗忘”了 记忆与遗忘就像是一个硬币的两个面，不可分割。但是长期以来，科研人员对人脑记忆的产生、储存、调取始终表现出浓厚的兴趣，研究也比较深入，但对于遗忘这一现象关注的就不是很多。就算是讨论记忆丢失的原因，也多是从记忆存储和调取过程中出现问题这个角度来考虑。 遗忘被“遗忘”了。不过，谷岩倒是对这个问题很好奇，他开玩笑说：“我自己记性差，所以对遗忘方面的研究很感兴趣。” 如何算出记忆保留了多少？课题组在小鼠记忆遗忘实验中用的是经典的条件恐惧记忆行为学模型。科研人员通过在一个场景中给小鼠施加电击刺激，使其建立对这个环境的记忆。在35天后，让受过电击的小鼠再次重返这一场景中，看小鼠是否会回想起电击的痛苦进而表现出害怕。  “这个行为学范式本来是用来检测恐惧行为的记忆的，但换一个角度看就是遗忘”，谷岩介绍，正常的小鼠对于环境总是充满好奇四处活动，但是如果留有恐惧记忆，它就会因为害怕而呆在那里不动（即freezing状态），“我们就通过计算单位时间内小鼠处于静止不动的时间，来衡量小鼠记忆保留的情况。”图1. 记忆的遗忘随着时间而逐渐发生。研究人员发现，训练35天后，小鼠freezing的时间显著低于5天时的检测结果，表明时间越久，记忆的遗忘越显著。 像“探案”一样做研究 从小鼠的实验中，研究人员发现，记忆随着时间的推移而消退。记忆在海马中提取的主要途径，是通过编码这些记忆信息的记忆印迹细胞的激活。通过标记记忆印迹细胞，研究人员发现，遗忘的同时伴随着印迹细胞的激活率的下降。那么是什么导致了印迹细胞激活率的下降？研究人员关注到大脑中的另一种细胞——小胶质细胞。 小胶质细胞约占大脑细胞总数的10-15%左右。此前科学家已经明确，小胶质细胞是中枢神经系统中的主要免疫细胞。当大脑受伤感染，细菌进入皮层后，小胶质细胞作为重要的“防卫兵”负责“抵御杀敌”。越来越多的研究表明，小胶质细胞不仅参与神经系统的免疫调控，而且对于神经系统发育、神经元活动以及神经环路功能都有重要的调节作用。 研究人员特异性地清除了脑内的小胶质细胞，发现不仅遗忘被抑制了，同时印迹细胞的重新激活率的下降也被抑制了。“这个发现其实非常偶然，我们将清除小胶质细胞的小鼠进行了一系列的实验，包括记忆的形成和提取、焦虑等，但结果对记忆遗忘的影响非常显著。”去除小胶质细胞的小鼠的恐惧反应要比对照组更加明显，处于静止状态的时间是对照小鼠的2倍 多。为此，课题组继续深入开展实验，并发现当清除小胶质细胞时，记忆印迹细胞的激活不再出现明显的下降。图2. 清除小胶质细胞抑制了遗忘。A-B：用CSF-1抑制剂PLX3397（PLX）特异性清除小胶质细胞后，小鼠的遗忘被抑制了。C-D：PLX抑制了伴随遗忘的印迹细胞激活率的下降。 既然小胶质细胞确实影响了记忆印迹细胞的激活，并导致了遗忘，那么它们又是如何引起了印迹细胞激活率的下降呢？是不是通过破坏记忆印迹细胞之间的信息传递呢？此前的研究表明，小胶质细胞能够清除婴幼儿大脑发育中过多的突触，并调节神经元之间突触连接的动态变化。那么在成年的大脑中，小胶质细胞是否也具有同样的功能呢？ 因此研究人员继续破案，通过免疫染色和高分辨率成像，他们发现海马的小胶质细胞“肚子”里，存在着突触特异性的成分，如位于突触前的synaptophysin分子和位于突触后的PSD95分子，并且与小胶质细胞中的溶酶体共定位（共定位：两个蛋白位于同一空间位置的细胞学佐证），表明成年海马中的小胶质细胞仍然具有“吃掉”突触结构的能力。当抑制小鼠的小胶质细胞吞噬作用时，记忆的遗忘被显著阻断。这些结果表明小胶质细胞通过“吃掉”突触而介导了遗忘。图3. 在小胶质细胞中发现了突触特异性成分，如突触前蛋白synaptophysin（Syn，A）和突触后蛋白PSD95（B），并且与小胶质细胞的溶酶体标记物Lamp1共标。 遗忘的机制始于分子的“导航” 研究人员发现，记忆在印迹细胞组成的这条“公路”上激活传递，这其中记忆印迹细胞之间的突触不仅是公路间相联系的“桥梁”，而且也是储存记忆的“仓库”。小胶质细胞就像是“拆迁队”， 把“桥梁”给拆掉了，储存在其中的记忆信息也就无法继续传递下去，最终导致了记忆遗忘。 那么具体是什么分子机制让本来是大脑“防卫兵”的小胶质细胞“兼职”成为了“拆迁队”了呢？研究人员通过高分辨率显微镜发现补体分子C1q不仅与印迹细胞的一些树突棘共定位，还与PSD95一起存在于小胶质细胞溶酶体中，这提示补体信号通路可能介导了小胶质细胞对记忆印迹细胞突触的清除。 研究人员通过对比，发现在印迹细胞中阻断补体信号通路可以十分有效地抑制记忆的遗忘和印迹细胞激活率的下降。而C1q-补体信号通路就像是猎人的小狗，寻找并在记忆印迹细胞的一些突触做上标记，这样小胶质细胞就像有了导航图一般，可以瞄准目标展开攻击，一吃一个准。 “复习不易忘”有了科学依据 生活中的一个常识，学习了一个新知识，假如总是复习，就不容易遗忘，而不去复习的话很快就会忘记。 研究人员通过实验证明了这一点。课题组特异性地在记忆痕迹细胞中导入了药理遗传学受体，通过注射药物CNO后，可以选择性抑制记忆印迹细胞的活动，让它们没有那么兴奋。这个时候研究人员发现，记忆的遗忘被加速了，就像不复习就容易遗忘。而这种加速的遗忘也可以被清除小胶质细胞或者阻断补体通路所抑制。 从另一个角度来看，复习就是让记忆印迹细胞和相应的突触联系更加活跃，好像把突触这座桥梁用钢筋混凝土加固了一样。而如果不复习，“桥”就会年久失修，就会被小胶质细胞这个“拆迁队”识别并拆除。 小胶质细胞的突触清除可能是介导遗忘的一种普遍机制 海马的齿状回可以不断产生新生的神经元，称之为神经发生（neurogenesis）。根据此前《科学》杂志报道，齿状回中持续产生的新生神经元的整合会导致海马神经环路中大量突触的重组与替换，从而导致先前建立的记忆被遗忘，尤其是在婴儿期。为了找出小胶质细胞介导的遗忘和神经发生介导的遗忘之间的关系，研究人员同时操纵了海马神经发生和小胶质细胞，发现小胶质细胞介导的突触清除既参与了神经发生引起的遗忘，也参与了和神经发生无关的遗忘。因此，小胶质细胞的突触吞噬作用可能是在有神经发生的大脑区域，或缺乏神经发生的哺乳动物大脑中介导遗忘的一种更为普遍的机制。 谷岩表示，随着研究的深入，未来可能对疾病导致的记忆损伤和记忆丢失有更清楚的理解。从长远来看，这项工作也为研究长期记忆的巩固和不良记忆的消除提供了前瞻性的基础铺垫。