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來源:國家自然科學基金委員會微信公眾號 發布時間:2021/5/31 17:21:19
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趙宇亮院士:“智能納米機器用于重大疾病治療的研究進展”

 

【編者按】2020年11月29日,國家自然科學基金委員會交叉科學高端學術論壇在京召開。來自計算數學、人工智能、生物物理、人因工程、量子計算、納米生物學、地磁學、類腦科學、材料學等跨學科交叉研究領域的32位專家學者出席會議。與會專家一致認為,學科交叉融合是未來科學發展的必然趨勢,是加速科技創新的重要驅動力。為進一步推動交叉學科繁榮發展,《中國科學基金》編輯部會同交叉科學部就本次高端學術論壇組約了“交叉科學前沿與發展”專題,特邀中國科協名譽主席韓啟德院士、吳家睿研究員、張禮和院士、潘永信院士、杜江峰院士、趙宇亮院士、陳善廣研究員(國際宇航科學院院士)、雒建斌院士等專家,分別撰寫了專題文章,以饗讀者。

本次推送《中國科學基金》2021年第2期“交叉科學前沿與發展”專題系列文章之六,趙宇亮院士:“智能納米機器用于重大疾病治療的研究進展”。歡迎廣大讀者轉載、推送、引用。

智能納米機器用于重大疾病治療的研究進展

李素萍1,2 陸澤方1,2 聶廣軍1,2 趙宇亮1,2*

1. 國家納米科學中心 納米生物效應與安全性重點實驗室,北京

2. 中國科學院大學 納米科學與技術學院,北京

趙宇亮 中國科學院院士,發展中國家科學院院士,國家納米科學中心主任。2001年率先提出納米生物安全性問題并創建第一個實驗室,率先揭示了無機和碳納米材料的生物安全性規律與腫瘤納米藥物的化學生物學機制,部分研究成果已被ISO頒布為國際標準。曾兩次獲國家自然科學獎二等獎、中國科學院杰出科技成就獎、何梁何利基金科學與技術進步獎、中國僑界貢獻獎、TWAS化學獎、中國毒理學杰出貢獻獎、全國優秀科技工作者等。創建了中國藥學會“納米藥物”專業委員會、中國毒理學會“納米毒理學”專業委員會,大力推動了納米生物學交叉前沿在我國的起步和發展。此外,在國外期間與日本同事發現113號新元素Nh,是元素周期表中亞洲國家發現的唯一的新元素。

李素萍 國家納米科學中心研究員,博士生導師。國家萬人計劃“青年拔尖”,北京市杰出青年科學基金獲得者。以第一作者或通訊作者在Nature Biotechnology、Nature Biomedical Engineering、Nano Letters、Advanced Materials等期刊發表多篇論文;獲授權發明專利7項(專利轉化2項);主持國家重點研發計劃、國家自然科學基金重大研究計劃—培育項目、中國科學院創新交叉團隊項目等。成果入選2018年中國科學十大進展,入選美國The Scientist 2018 “Top Technical Advances”。

摘 要

我國重大疾病的發生率和致死率居高不下,隨著老年社會程度的不斷加深,需要更強有力的醫藥原始創新動力支撐不斷增長的醫學需求。醫用納米技術作為新興的疾病預防、檢測、成像和治療技術,將是未來醫療體系的重要組成部分。目前我國在納米藥物治療重大疾?。ㄈ缒[瘤、血栓性疾病等)和藥物遞送領域的基礎研究已經處于世界前列。其中,用于疾病治療的智能納米機器作為一個新興的交叉科學,可實現藥物在病灶部位的精準可控釋放,未來有可能成為藥物研發中的變革性力量。但是,智能納米機器在藥物智能化設計、體內外精準操控、體內代謝行為和生物效應評價以及臨床轉化等方面還有待進一步的突破。需要從基礎研究和應用技術兩個方面,為學科領域的進一步快速發展和臨床轉化應用創造條件。本文從國家戰略需求出發,討論了智能納米機器的設計原則與發展趨勢,根據基礎和應用兩方面面臨的挑戰,分析了智能納米機器研究中的關鍵科學問題和未來發展方向,并提出一些建議和發展目標,以加速我國智能納米機器藥物的研究和商業化進程。

關鍵詞:智能納米機器;藥物遞送;精準醫學;臨床轉化;交叉科學

1 醫用納米技術的戰略意義

近年來我國的醫療水平不斷提升,人口壽命不斷延長。2000至2015年,我國人口平均預期壽命由71.40歲上升至76.34歲,但與之伴隨的則是人口的深度老齡化,2019年,65歲及以上人口突破12%,是世界上人口老齡化速度最快的國家之一[1]。人口老齡化不僅沖擊經濟建設和社會福利保障體系,同時也給醫療結構帶來新的挑戰。1990—2017年,我國傳染病和新生兒疾病致死率大幅降低,疾病譜轉變為以心腦血管疾病、惡性腫瘤為代表的非傳染性疾病[2];同時,全社會對疾病預防、檢測、成像和治療提出新的要求。然而,目前我國的重大疾病藥物和高端醫療器械高度依賴于進口,造成嚴重的醫療負擔。特別是新型冠狀病毒全球大流行,更是將應急反應和傳染病防控能力,包括疫苗研發和新藥研發能力推至全球的焦點。2020年9月,近平書記在《求是》雜志發表重要文章強調 “集中力量開展核心技術攻關,持續加大重大疫病防治經費投入,加快補齊我國在生命科學、生物技術、醫藥衛生、醫療設備等領域的短板”,將生命安全和生物安全領域的重大科技成果提升到國之重器層面。因此,我國亟需進一步加強藥物原始創新能力,促進由仿制藥到原研藥的轉變,同時進一步在關鍵醫藥創新領域加強原始創新能力,減輕國家醫療負擔,維護國家生物安全。

在新藥研發中,除了在新機制、新靶點和新型藥物分子的激烈競爭外,藥物遞送貫穿新藥研發的始終,成為世界各大制藥公司競爭的熱點和前沿[2]。通過前藥策略、聚乙二醇(PEG)化以及抗體藥物偶聯等方式,可以改善部分藥物的水溶性、體內分布及代謝動力學性質,但對于惡性腫瘤和心腦血管等復雜病理環境,需要藥物克服長循環難題,跨越多道生理病理屏障,滲透至栓塞或腫瘤組織深處,發揮溶栓與血管保護、腫瘤殺傷與免疫激活等多種協同作用;而單一的對藥物分子進行改造或修飾的策略不足以滿足此類需求。

納米載體和/或納米藥物,作為創新型的藥物制劑的重要形式,本身具有獨特的器官靶向和循環性質,通過集成創新,實現多種藥物的共負載、靶向遞送和可控釋放。在眾多臨床疾病中,惡性腫瘤病理微環境復雜、治療難度高,是納米藥物研究的重要內容。自1995年第一款納米藥物—阿霉素脂質體Doxil被FDA批準以來,進入臨床的傳統抗腫瘤納米藥物大體經歷了兩個代際的發展。第一代納米藥物主要包括Doxil等以脂質體為主要載體的納米藥物,載帶小分子化療藥物,通過腫瘤血管自身高滲透和滯留效應(Enhanced Penetration and Retention, EPR)使納米藥物被動富集到腫瘤組織,降低化藥的毒副作用;第二代納米藥物Abraxane和Genexol-PM等主要利用膠束、白蛋白等生物相容性好的分子作為材料合成納米載體,載帶的藥物類型除了包括化療藥物之外,還有核酸、多肽和蛋白類藥物,同時對載體表面進行PEG修飾延長血液循環時間,用于腫瘤的基因治療、免疫治療以及聯合治療等。還包括ThermoDox、BIND-014等在納米載體中引入主動尋靶和環境響應性分子單元,以實現藥物的主動靶向和可控釋放,以及一些無機納米材料為代表的其它應用。而近幾年興起的第三代納米藥物是智能化的時代,我們概括地稱之為智能納米機器。廣義上說包含了臨床前研究中的外泌體(exosome)、細胞膜、細菌外膜囊泡、微顆粒等天然材料,以及DNA框架自組裝、DNA折紙等精準可控載體合成技術制備的納米機器藥物[3-8],以實現多種致病因素的共消除和疾病微環境的有效調控。這些具備環境響應性、病灶主動識別和特異性響應特征的納米藥物已初具智能納米機器的雛形,不僅能改善傳統納米藥物的療效與安全性平衡的挑戰,同時也為包括mRNA藥物和疫苗、基因編輯、干細胞治療和個性化腫瘤疫苗等新興技術的體內應用奠定了廣泛的科學和技術基礎,具有較強的臨床應用價值和前景。

早期納米藥物臨床實踐與當前不斷涌現的智能納米機器研究都表明,以臨床需求為導向,研究納米藥物的精準組裝、智能響應、體內生物學效應、生物安全性等內容,促進納米藥物的臨床轉化,對于提升我國的醫療水平、維護國家生物安全具有重要意義。通過多學科深度交叉,“產學研醫藥”結合,醫用納米技術將為一系列“卡脖子”技術提供解決方案,是我國實現重大技術趕超的重要機遇。

2 第三代納米藥物——醫用智能納米機器的設計原則和發展趨勢

納米技術廣泛地滲透到疾病預防、檢測、成像、治療的方方面面,例如納米孔用于長程核酸測序以早期檢測疾病相關的DNA甲基化,微流控芯片/生物條碼使用少量樣品即可檢測多個疾病標志物,量子點、微囊泡和Fe3O4納米顆粒增強光學、超聲與核磁成像等[9-11]。在治療方面,微針貼片局部透皮給藥可以解決長效緩釋問題,同時提供了一種全新的無痛給藥與體液抽取方式,入選世界經濟論壇和《科學美國人》共同評選出的2020年十大新興技術進步。

然而由于生物體內的復雜性,藥物如何到達病灶部位并發揮預期效果是更大的挑戰。智能納米機器為解決這一挑戰提供可能:理想的納米藥物載體應當可以在體內長循環,自發或在引導下到達病灶區,精準識別細胞或病原體上的疾病特異性標志物,針對不同的病理環境釋放對應的報告分子與藥物,我們形象的稱其為“納米機器人”。

利用智能納米機器人治療疾病是人類長久以來的美好愿望。1959年諾貝爾獎得主理查德·費曼曾暢想“吞下外科醫生”(即納米尺度的微型智能機器人);28年后在科幻電影《驚異大奇航》中展示了人類乘坐微納機器人進入體內的奇幻場景,獲得奧斯卡最佳視覺效果獎。在實際應用中,納米機器人應當包含四個(或更多)基礎模塊:靶向模塊、載藥模塊、響應模塊和動力模塊(圖1)。靶向模塊是納米機器的天線,可由抗體片段、多肽、核酸適配體和葉酸等小分子組成,介導納米載體在病灶區的主動聚集和與靶細胞的結合。對于需要穿過多道生理病理屏障的納米機器(如治療腦部疾病和用于口服藥物遞送,需要穿過血腦屏障和腸粘膜屏障),可以修飾多個靶向配體以實現多級跨屏障遞送。載藥模塊是納米機器的艙室,納米載體通過主客體相互作用、親疏水相互作用、靜電吸附、物理包埋、化學偶聯和配位交聯等方式將貨物分子載帶至顆粒內部或表面,通過富集藥物的方式,增加藥物療效同時減少毒副作用。響應模塊是納米機器的CPU,針對疾病相關特異性升高的生物標志物,疾病微環境中酸/堿、氧化/還原、酶、乏氧、血流剪切力等理化特征,外部施加的光、聲、熱、電、磁信號,以及內部裝載貨物引起的酶、活性氧、氫離子和特定序列核酸濃度的變化,通過一系列分子鎖與邏輯運算實現納米載體變構和貨物的可控可逆釋放。動力模塊是納米機器的能源,可以將外界施加的光能、聲能、磁能和體內的生物能轉化為納米載體定向運動的動能,在目標區域克服血液流動對納米載體的沖擊,增加載體在靜止細胞間液或致密胞外基質中對病灶深處的滲透。

圖1 智能納米機器人的設計構想

由于納米機器人的復雜性與前瞻性,在臨床試驗中尚未有納米機器人成功應用的報道。在臨床前研究中,納米機器人藥物的設計可分為三類:(1) 自下而上的分子自組裝,根據病灶微環境特性設計生物響應性載體;(2) 自上而下的生物信息利用,直接使用或功能改造生物來源的、具有特定功能的天然納米機器,例如蛋白復合物或納米囊泡載藥;(3) 二者結合,整合合成納米載體與生物載體的優勢,構建復合載體。

分子自組裝更側重于材料學和化學基礎,根據疾病與治療相關的內外源刺激,一一對應功能模塊,如可斷裂敏感鍵、電荷反轉、可脫離/降解殼層等,實現對納米機器的時空控制(圖2a)。聚合物分子有大量可供反應的活性基團,在單體聚合前后都可以連接小分子藥物,引入敏感與靶向模塊,實現病灶特異性富集以及pH響應、谷胱甘肽響應、活性氧響應、溫度響應和乏氧響應等功能,通過調節親疏水比例以形成納米結構(圖2b)。與聚合物類似,多肽也是在分子合成過程中引入功能模塊,通過親疏水相互作用/氫鍵形成納米球或納米纖維,在血液循環中保護藥物免受血漿蛋白的干擾(圖2c)。不同的是多肽序列本身就可以發揮靶向、酸響應、酶響應和藥理功能,合成與修飾工藝也更加成熟,故而更適合大規模制備。除分子級別的自組裝外,力學、化學與光學刺激下的納米顆粒二次組裝與解組裝,在血栓或腫瘤部位實現粒徑變化,對于增加藥物在病灶區域的滯留有重要意義(圖2d)。DNA折紙納米載體的出現將疾病相關的蛋白標志物水平升高納入刺激因素,部分互補配對的核酸適配體與其靶向蛋白或小分子結合后,與互補鏈解離打開分子鎖,引起折紙結構構象改變,暴露或釋放內部藥物;通過精準控制核酸適配體單鏈、分子鎖的數量和位置,可以設計多個標志物的濃度限以及響應間的邏輯關系,從而更加精確的識別靶細胞;在內部裝載特定核酸序列,與分子鎖進行鏈置換或鏈交聯,可實現藥物釋放的正負反饋,釋放可控可逆更加貼近納米機器的理念,目前已初步驗證DNA納米機器的體內應用,以腫瘤血管內皮表面特異性上調的核仁素受體為靶標和刺激,控制DNA納米機器暴露凝血酶堵塞腫瘤血管(圖2e)[8]。然而DNA納米機器在增加核酸體內穩定性、拓寬核酸適配體文庫、降低合成成本以及設計具有完整邏輯電路的多合一納米機器等方面還需進一步完善。最后,對于可以響應外部刺激,如光、聲、磁信號,報告納米機器位置或狀態的類型,其特殊意義在于圖像引導下的病灶局部納米機器變構或響應,釋放、暴露內含物,或者利用納米材料本身的性質產生聲、熱以及自由基殺傷,同時監測治療進程,可視化納米機器的體內分布與代謝動力學行為,為銜接后續療法提供更為精確的治療窗口。但是,這類納米機器需要綜合考慮外界刺激的作用類型、可及深度、分辨率以及能夠響應這些刺激的納米材料的短期和長期毒性,在疾病類型的選擇上有較高的挑戰。

圖2 自下而上的分子自組裝納米機器在疾病治療中的應用

(a) 疾病微環境和生物體內的刺激響應要素[12];(b) 用于腫瘤光動力治療的二級靶向聚合物膠束納米機器[13];(c) 用于抗腫瘤血管新生治療的多肽自組裝納米機器[14];(d) 用于溶栓治療的顆粒二次組裝納米機器[15];(e) 用于腫瘤血管栓塞治療的DNA納米機器[8]

自下而上的自組裝納米機器優勢在于明確遞送過程中的困難并針對性開展設計;伴隨著對疾病病理了解的進一步提升,模塊化的納米機器可以快速調整合成策略并有望發展為平臺技術。但是這種問題與解決方案一一對應的策略也限制了藥物遞送效率;即由于每一模塊的靶向或響應效率都不可能達到100%,引入的模塊越多,其按照設計執行功能的可能性越低。一方面,需要加強對納米結構構效關系的基礎研究,取得在限制遞送效率關鍵問題上的突破;另一方面,納米機器的設計需要向細胞生命過程中的各個環節學習。在分子層面上,天然納米機器有在微絲、微管上運輸物質的馬達蛋白,在亞細胞層面上有翻譯蛋白的核糖體和運輸化學介質的胞外囊泡等,除了在分子生物學上理解天然納米機器的工作原理以幫助人工設計,直接利用天然納米結構遞送藥物也是一個主要發展方向。天然蛋白質可由真核/原核系統表達大規模生產,其疏水空腔可用于裝載小分子藥物(圖3a)。由于體內本身存在這些蛋白,因此可能的免疫原性較低,同時利用蛋白與其配體的相互作用以及pH、ATP引起的蛋白變構,可實現靶向和響應功能,是最小的醫用納米機器人[16, 17]。蛋白納米機器人由于空腔尺寸限制,對大分子藥物的包載難度較大,而內涵體胞吐出的外泌體和由質膜脫落的微顆??赏ㄟ^電穿孔或基因工程等方式攜載藥物。由于胞外囊泡攜帶細胞生物信息,介導與特定細胞類型相互作用,因此它也是良好的天然智能納米機器的代表類型(圖3b)。目前許多大型制藥企業已關注到胞外囊泡遞送核酸藥物的潛力,僅在2020年6月就發生了超過10億美元的外泌體藥物載體相關交易[18]。此外,細胞和細菌膜與其生理效應息息相關,提取膜結構并用合成納米顆粒作為支撐,發揮藥物遞送、免疫刺激和毒素清除的作用,為納米機器模擬細胞功能提供了新思路(圖3c)。

圖3 自上而下的天然載藥納米機器人

(a) ATP響應的天然蛋白質納米機器遞送化療藥物用于腫瘤治療[17];(b) 以外泌體為代表的胞外囊泡納米機器用于藥物遞送;(c) 血小板膜包裹的納米機器清除病原體[4]

囊泡或膜包被納米機器的制備過程中,磷脂和蛋白成分的改變可能降低藥物遞送效率和藥理作用;另一方面,這類納米機器往往缺乏響應模塊,無法實現藥物的可控釋放。因此,將自下而上和自上而下的兩種策略結合,可以最大化的發揮各自的優勢。一種簡單的策略是將刺激響應性磷脂與天然膜結構融合組裝納米機器,充分整合各自的響應和靶向優勢;另一種相對復雜的策略是將納米機器負載在細胞或細菌表面。當前的納米載體的病灶特異性富集仍依賴于被動捕獲,即通過尺寸效應和蛋白間相互作用使納米載體停留在病灶區,少數研究利用酶促、化學以及超聲空化產生氣泡推進納米載體增加在病灶部位的滲透深度,但這些策略存在運動方向無法控制、運動時間持續較短等問題,即使利用磁場控制納米載體的定向移動也受到磁場精度的限制。因此,納米機器尚不能像細胞一樣,利用趨向因子濃度梯度主動向病灶區富集。將納米顆粒負載在細胞或細菌表面,由細胞/細菌提供靶向和動力,納米顆粒提供藥物包載和靈敏響應,如趨磁細菌沿磁感線和氧氣梯度向乏氧區域移動攜帶納米顆粒至腫瘤核心[19],T細胞表面納米顆粒響應T細胞受體激活引起的細胞表面巰基水平升高, 釋放藥物增強或抑制免疫[20, 21],此類研究為目前實現治療型納米機器人的四大功能提供了重要參考。不過這一策略也面臨負載納米顆粒對細胞/細菌的影響,微米級細胞/細菌在組織內滲透,對納米顆粒的早期內吞以及免疫原性等問題。未來隨著對材料學、生物學、生理和病理學理解的進一步深入,模擬或使用天然的感應器與效應器設計醫用納米機器人,可實現自上而下與自下而上的統一。

3 智能納米機器藥物研究的關鍵挑戰和瓶頸問題

智能納米機器是多學科交叉的產物,既有大量的多學科的基礎研究問題,又有巨大的臨床需求為導向的技術挑戰。因此,從基礎和應用兩方面,智能納米機器的研究需要突破幾個重要的評價和挑戰。

3.1 醫用納米機器基礎研究中的關鍵科學問題

盡管目前已有各種智能納米機器的設計,但納米機器的生物效應和構效關系方面的研究仍不夠深入。安全性是藥物使用的前提,因此醫用納米機器的生物效應,尤其是毒理的研究是醫用納米材料的應用基礎。在健康和疾病動物模型水平,用多種方式標記和檢測納米機器及其降解產物的吸收、分布、代謝和排泄,詳細繪制納米機器從進入到排出活體的時空分布;在組織層面,除了傳統的病理切片,用質譜流式和單細胞多組學等新興技術細致地描繪細胞類型分布以及受影響的信號通路;在細胞水平,充分研究納米機器的內吞途徑以及對炎癥通路、程序性死亡和功能調節通路的影響。該系列問題的深入研究,不僅是醫用納米機器臨床前研究的必要環節,也是評價環境及商品中存在納米材料生物安全性的重要方法。

體內外納米機器的表征手段尚不完善,即納米機器的理化性質,包括材料、粒徑、電荷、形狀、比表面積、硬度、可變形性、表面配體修飾類型與密度對于顆粒表面蛋白冠的形成、單核吞噬細胞系統的清除、體內分布代謝、病灶區的富集滯留以及靶細胞的內吞方式的影響,這些未知的問題阻礙了不同構筑策略間的橫向比較和對納米機器發展路線的進一步挖掘。因此,逐步建立一套醫用納米機器構效關系的評價體系具有重要意義,在此基礎上構建數據庫,計算機學習并預測新設計的納米機器的遞送效率,可極大地推進智能納米機器的發展進程。

3.2 智能納米機器應用研究中的關鍵技術挑戰

智能納米機器的應用研究是利用現有的材料、生物技術,針對臨床實踐中的具體需求,結合藥物作用位點、給藥方式,設計精巧實用和巧妙的納米載體。工業生產與實驗室小體系合成的動量、熱量和質量傳遞都不同,擴大體系過程中會面臨未知的風險;同時,臨床應用對納米藥物的均一性和批次間穩定性提出了更高的要求,因此納米機器的設計需要在功能性和復雜性兩方面作好平衡,篩選更合適的適應癥和患者是智能納米機器轉化過程中的關鍵問題。

4 加速智能納米藥物領域發展的若干思考

目前納米藥物領域發表的納米遞藥相關研究成果中,50%以上屬于抗腫瘤治療領域。這可能是由于腫瘤的廣泛性與嚴重性、抗腫瘤藥物的龐大市場、臨床上抗腫瘤納米藥物的廣泛應用、人們對腫瘤細胞及其微環境了解的深入以及相對成熟的抗腫瘤納米藥物生物學評價體系。但是,納米藥物從進入血管到被腫瘤微環境中的細胞吞噬面臨多道限速步驟,需要設計構建多功能的納米機器。相對而言,適合用納米機器治療的疾病應當具有如下特征:

(1)與臨床上的標準治療方案相比,通過納米遞送的方式可以增加藥物在病灶區的富集或改變給藥方式減輕病人痛苦,增加依從性;

(2)藥物起效部位應當易于到達,如對于靜脈輸注的納米機器,血管內起效藥物優于胞外起效優于胞內起效;

(3)與周圍正常組織相比,病灶區有較為明顯的生化性質改變;

(4)已存在有潛力的治療方案但缺乏體內應用遞送載體。這些疾病的給藥方式并不全都是靜脈輸注;因此,研究經鼻、口服、滴眼納米藥物到達病灶區的特殊屏障,并與臨床需求緊密結合明確適應癥,探索治療的可行性,可以拓寬納米藥物的適用范圍,加速臨床轉化。

精準給藥是病人用藥的大趨勢。在治療前檢測病人體內的標志物,對于選擇合適的治療方案至關重要。由于影響納米機器體內遞送的因素眾多,因此納米機器的配套檢測手段不能僅僅以生物標志物作為指標。一個思路是設計與載藥納米機器結構相同、攜帶報告分子的空載體,當納米機器打開時報告分子激活發出信號,可視化納米機器的體內運行情況,據此對病人進行分級,可能增加納米藥物臨床試驗的成功率。

5 促進醫用納米技術行業發展的若干建議

智能納米機器藥物是高度交叉的多學科融合的領域。結合臨床實踐和交叉學科發展的內在動因,促進醫用納米技術的基礎研究與臨床應用更好地結合,在未來形成我國在醫藥衛生領域的關鍵核心技術體系。

(1)進一步促進多學科交叉融合。智能納米機器作為未來醫療的重要組成部分,應當與醫療器械、臨床治療經驗緊密結合,融入疾病診療流程。目前醫用納米材料研究者的背景主要是物理、化學、材料、生物和醫學,著眼于納米藥物本身,而來自數學、計算機、機械、微電子等領域的新鮮血液可以為開發新型智能納米機器及其配套醫療器械、操控軟件注入活力。培養一批具有多學科交叉背景的學術帶頭人,協調不同背景的研究者集中突破重大科學問題??梢灶A見,未來的部分智能納米機器將實現納米藥物、設備硬件以及人機交互界面的集成,提供一整套臨床治療方案。

(2)構建醫用納米技術產業生態圈。學習美國NCI Alliance和蘇州納米所—生物納米科技園—納米城三位一體的先進經驗,圍繞納米科技人才聚集地布局納米科技產業園,鼓勵科研成果轉讓,釋放基礎研究優勢,促進一批初創企業的快速成長,增加本土醫療器械與制藥企業的國際競爭力。

(3)監管機構與納米醫藥行業從業者共同完善關于醫用納米材料產品的技術要求,推出指導原則,降低納米醫藥產品開發的政策風險。

(4)推動醫用納米材料監管、科研和產業領域的國際交流合作。不同地區的納米醫藥開發各有所長,相互學習經驗方法對于促進我國醫用納米技術商業化有重要意義。

參 考 文 獻

[1] 總報告起草組, 李志宏. 國家應對人口老齡化戰略研究總報告. 老齡科學研究, 2015, (3): 4—38.

[2] Zhou MG, Wang HD, Zeng XY, et al. Mortality, morbidity, and risk factors in China and its provinces, 1990—2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet, 2019, 394(10204): 1145—1158.

[3] Tian YH, Li SP, Song J, et al. A doxorubicin delivery platform using engineered natural membrane vesicle exosomes for targeted tumor therapy. Biomaterials, 2014, 35(7): 2383—2390.

[4] Hu CM, Fang RH, Wang KC, et al. Nanoparticle biointerfacing by platelet membrane cloaking. Nature, 2015, 526(7571): 118—121.

[5] Schwechheimer C, Kuehn MJ. Outer-membrane vesicles from Gram-negative bacteria: biogenesis and functions. Nature Reviews Microbiology, 2015, 13(10): 605—619.

[6] Liang QL, Bie NN, Yong TY, et al. The softness of tumour-cell-derived microparticles regulates their drug-delivery efficiency. Nature Biomedical Engineering, 2019, 3(9): 729—740.

[7] Wang C, Piao JF, Li YJ, et al. Construction of liposomes mimicking cell membrane structure through frame-guided assembly. Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59(35): 15176—15180.

[8] Li SP, Jiang Q, Liu SL, et al. A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo. Nature Biotechnology, 2018, 36(3): 258—264.

[9] Lee I, Razaghi R, Gilpatrick T, et al. Simultaneous profiling of chromatin accessibility and methylation on human cell lines with nanopore sequencing. Nature Methods, 2020, 17(12): 1191—1199.

[10] Xianyu YL, Wu J, Chen YP, et al. Controllable assembly of enzymes for multiplexed Lab-on-a-Chip bioassays with a tunable detection range. Angewandte Chemie International Edition, 2018, 57(25): 7503—7507.

[11] Yang MZ, Zhang W, Yang JC, et al. Skiving stacked sheets of paper into test paper for rapid and multiplexed assay. Science Advances, 2017, 3(12), eaao4862.

[12] Lu Y, Aimetti AA, Langer R, et al. Bioresponsive materials. Nature Reviews Materials, 2016, 2(1): 16075.

[13] Zhang WJ, Hu XL, Shen Q, et al. Mitochondria-specific drug release and reactive oxygen species burst induced by polyprodrug nanoreactors can enhance chemotherapy. Nature Communications, 2019, 10(1): 1704.

[14] Zhang LJ, Qi YQ, Min H, et al. Cooperatively responsive peptide nanotherapeutic that regulates angiopoietin receptor Tie2 activity in tumor microenvironment to prevent breast tumor relapse after chemotherapy. Acs Nano, 2019, 13(5): 5091—5102.

[15] Korin N, Kanapathipillai M, Matthews BD, et al. Shear-activated nanotherapeutics for drug targeting to obstructed blood vessels. Science, 2012, 337(6095): 738—742.

[16] Liang MM, Fan KL, Zhou M, et al. H-ferritin-nanocaged doxorubicin nanoparticles specifically target and kill tumors with a single-dose injection. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2014, 111(41): 14900—14905.

[17] Yuan Y, Du C, Sun CJ, et al. Chaperonin-GroEL as a smart hydrophobic drug delivery and tumor targeting molecular machine for tumor therapy. Nano Letters, 2018, 18(2): 921—928.

[18] Zipkin M. Big pharma buys into exosomes for drug delivery. Nature Biotechnology, 2020, 38(11): 1226—1228.

[19] Felfoul O, Mohammadi M, Taherkhani S, et al. Magneto-aerotactic bacteria deliver drug-containing nanoliposomes to tumour hypoxic regions. Nature Nanotechnology, 2016, 11(11): 941—947.

[20] Eskandari SK, Sulkaj I, Melo MB, et al. Regulatory T cells engineered with TCR signaling-responsive IL-2 nanogels suppress alloimmunity in sites of antigen encounter. Science Translational Medicine, 2020, 12(569): eaaw4744.

[21] Tang L, Zheng YR, Melo MB, et al. Enhancing T cell therapy through TCR-signaling-responsive nanoparticle drug delivery. Nature Biotechnology, 2018, 36(8): 707—716.

 
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