恶性肿瘤是威胁人类健康的第二大杀手，主要原因是缺乏精准诊断的分析检测方法。肿瘤精准诊断分析的瓶颈问题之一是缺乏能同时满足细胞、病理组织、活体多层次的肿瘤标志物蛋白质的精准分析需求的系统性的分析手段，致使临床分析结果在分子水平上难以相互对比。我校威尼斯wns.8885556化学与生物系高学云教授团队基于金属团簇，在恶性肿瘤精准诊断分析领域取得重要突破—在国际上率先构建了一系列适用于恶性肿瘤蛋白质分析的金属团簇探针（已获得美国发明专利授权：US 20110118441A1），为肿瘤相关蛋白相对表达量评估提供了系统性的分析手段。此外，该团队利用金属团簇在治疗新冠肺炎药物创制方面也取得了重大突破——研制的新冠肺炎治疗药物有望克服疫苗或抗体药物对突变毒株低效或失效的风险。
该团队将团簇探针原位标记技术与同步辐射双能软X射线Nano-CT成像技术相结合，进行了单细胞水平整合素蛋白的三维分布与定量研究，同时也实现了单细胞高分辨三维无损成像。相关成果发表在Analytical Chemistry (2021,93,1237-1241)。
基于同步辐射成像技术的整合素单细胞表达量及分布分析
针对复杂病理组织样本中蛋白原位定量分析难题，该团队在精准构筑金属团簇探针的基础上，通过对临床肺癌病人原发瘤病理组织样本上金属基质蛋白酶的二维质谱定量分析，结合影像学诊断，实现了对临床肺癌患者转移风险的定量评估。相关研究成果已发表在ACS Nano (2018,12,11139-11151)。
肺癌患者病理组织中金属基质蛋白酶二维质谱定量分析
为进一步建立系统性肿瘤相关蛋白分析方法，受天然金属酶启发，该团队在天然蛋白内部空腔精确构筑活性中心为团簇的人工金属酶。利用团簇独特的活体类酶催化性质，实现了高表达整合素的人肺癌裸鼠皮下移植瘤的长寿命、灵敏化学发光成像，为肿瘤相关蛋白相对表达量评估提供可视化的分析手段，证实了与肿瘤侵袭转移相关的整合素在肿瘤生长过程中的持续高表达。相关研究成果发表在国际权威期刊Science Advances (2020,6,eabb1421)。
人工金属酶引发化学发光评估蛋白相对表达量
新冠肺炎患者死亡的主要原因是新冠病毒引发人体自身免疫风暴，破坏肺组织和导致呼吸窘迫。有效的免疫调节药物可抑制免疫风暴进而挽救病人生命，是研发新冠肺炎药物的重点方向之一。该团队前期针对自身免疫性疾病特点和诊疗需求，利用已经构建的金属团簇专利文库，结合探针的靶点识别与内在生物活性，筛选出具有特定分子结构的金团簇作为抑制炎症细胞因子的潜药(Advanced Science,2019,1801671-1801684；Theranostics,2019,9,1825-1836)。
金团簇在体内治疗炎性骨破坏的生物学机制
在以上研究工作的基础上，高学云教授团队近日在治疗新冠肺炎的药物创制方面取得了关键性突破。该“新冠肺炎治疗药物”以冠状病毒保守的主蛋白酶为靶点，有望克服疫苗或抗体药物对突变毒株低效或失效的风险，并通过免疫调节抑制免疫风暴。该药物前期在中国疾病预防控制中心的动物评价中已初步显示出具备优于瑞德西韦和干扰素的巨大潜力。目前该技术成果已申请了中国、美国专利，并将通过PCT途径进入全球主要国家。此外，威尼斯wns.8885556与海南普利制药股份有限公司已正式签约，将快速推进“新冠肺炎治疗药物”项目实施成果转化。
来源：威尼斯wns.8885556科学技术发展院
