1、中国科技信息 2023 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-8-科技新闻浙江大学研究团队在动物体内成功植入光合系统在动植物跨界医疗模式方面取得突破方式，吸引越来越多的科学家对光合反应的应用研究产生了浓厚兴趣。那么是否可以利用光合作用来调节动物细胞内 ATP 和 NADPH 含量及浓度，以纠正病理状态下细胞的能量合成或代谢障碍呢？近期，来自我国浙江大学的研究团队在Nature杂志上发表题为“A plant-derived natural photosyntheticsystem for improving cell an
2、abolism”的研究论文。研究团队提取并纯化了菠菜叶绿体中的类囊体，并通过超声和挤压方式获得了新型的纳米类囊体单元(Nanothylakoid units,NTUs)。NTUs 保留了类囊体膜上进行光合作用所需的蛋白质，使其在体外具有类似于类囊体的独立光合功能，并能够在光照下有效合成ATP 和 NADPH。为实现 NTUs的跨物种应用，研究团队采用细胞膜伪装包封的方式给动物细胞移植了 NTUs，利用细胞膜的同型靶向作用避免免疫排斥。进一步研究发现，接受移植 NTUs 后的动物细胞可以在光控下精准产生 ATP 和NADPH，增强了动物细胞的能量合成代谢。为进行概念性验证，研究团队选择了一种常见
3、的衰老退行性疾病骨关节炎作为疾病模型，利用软骨细胞膜对 NTUs 进行伪装包封，通过给予特定强度的光照刺激，提高了退变软骨细胞内的 ATP和 NADPH 水平，从而增强了软骨细胞的能量合成代谢，有利于软骨再生，为退行性骨关节炎疾病的治疗提供了新思路。该研究展示了将天然植物来源的类囊体跨物种移植到哺乳动物细胞的生物医学应用，并且赋予天然光合作用新的改造模式，这一创新性技术有望在医学、能源、材料等领域实现应用。细胞的合成代谢需要消耗足够的腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADPH），而这些关键因子在病理条件下往往不足。在生命科学和临床医学的前沿探索中，一个巨大的挑战就是如何向退行
4、性变及损伤细胞输送能够起效的 ATP 和 NADPH。植物细胞通过光合作用利用光照实现ATP 和 NADPH 的自主合成，为植物生命活动提供所需的能量和物质。这种已在地球进行了十多亿年的能量转换的-9-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 8 期科技新闻多国科研团队合作发现阿尔茨海默病的新型生物标志物我国研究团队合作设计智能仿生递药系统改善肿瘤免疫治疗疗效常 染 色 体 显 性 遗 传 性 阿 尔 茨 海 默 病（ADAD）是由淀粉样前体蛋白、早老素 1 或早老素 2 基因的致病突变引起的。ADAD 的病
5、理生理改变在出现临床症状的几十年前就已经开始了，早期诊断有助于医生施用药物减缓患者病情。近期，来自卡罗林斯卡医学院、冰岛和英国的科学家发现，一种名为胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的蛋白质可能是该疾病早期阶段的生物标志物。研究成果发表在Brain期刊，标 题 为“Plasma biomarker profiles in autosomal dominant Alzheimers disease”。研究人员首先将 33 名突变携带者（MC）和 42 名非携带者（NC）的 164 份血浆样本纳入探索性纵向分析，所有样本均来自瑞典的一项 ADAD 前瞻性队列，该队列数据收集于免疫检查点阻断（immune
6、 checkpoint blockade,ICB）治疗是通过解除肿瘤细胞或其他免疫细胞上共抑制性分子对 细胞的抑制，恢复细胞抗肿瘤免疫反应的治疗策略。实体瘤中淋巴细胞的浸润数量及其杀伤肿瘤细胞的能力都会影响 ICB 疗效的发挥。因此，促进肿瘤局部淋巴细胞浸润、提高淋巴细胞杀伤能力是改善ICB 疗效的关键核心。近期，中国科学院上海药物研究所、复旦大学和上海交通大学等研究团队合作，设计并构建了一种巨噬细胞膜包裹的吉西他滨纳米递药系统（macrophage membrane-coated nano-gemcitabine system,MNGs）。由于巨噬细胞膜的仿生特性，MNGs 能够在乳腺癌肿瘤
7、部位蓄积并渗透进入深部癌细胞区域，通过上调淋巴细胞趋化因子的分泌,促进淋巴细胞浸润到达瘤内癌细胞区域。1994 年至 2018 年期间。其次，研究人员使用单分子免疫阵列技术测量了血浆磷酸化 tau（P-tau181）、总 tau（T-tau）、神经丝轻链（NfL）和 GFAP 的浓度。研究结果显示，与 NC 相 比，MC 的 血 浆 蛋 白 P-tau181、NfL 和 GFAP 的 浓 度 更 高；GFAP 的 浓 度在 ADAD 症状出现前 10 年左右开始增加，P-tau181和NfL浓度在接近症状出现时增加。此外，研究人员还分析了这些新型血浆生物标志物浓度与脑脊液中生物标志物 P-ta
8、u181，T-tau 和各种-淀粉样蛋白的相关性。研究结果表明，血浆 P-tau181 水平与脑脊液中P-tau181 与 T-tau 的水平相关联。总之，该研究发现的血浆 GFAP 有望成为ADAD 早期诊断的生物标志物，这对于 ADAD的早期发现和及时干预意义重大。此外，通过上调淋巴细胞细胞程序性死亡配 体 1（programmed cell death 1 ligand 1,PD-L1）的表达，可促进其与抗 PD-L1 单克隆抗体的结合，重新激活淋巴细胞的抗肿瘤杀伤功能。相关研究成果发表在ACS Nano杂 志，题 为“Macrophage Membrane-Coated Nano-Ge
9、mcitabine Promotes LymphocyteInfiltration and Synergizes AntiPD-L1 toRestore the Tumoricidal Function”。该研究设计了一种智能仿生递药系统，MNGs 单独使用可促进瘤内淋巴细胞浸润，当其与抗 PD-L1 单克隆抗体联合使用时，亦可进一步恢复淋巴细胞的抗肿瘤杀伤能力。实验还证实，该技术在多种肿瘤模型中均产生了可观的治疗效果。因此，MNGs 为改善肿瘤的免疫治疗，尤其是ICB治疗的疗效提供了新思路和新工具。中国科技信息 2023 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY
10、INFORMATION Apr.2023-10-科技新闻我国科研团队发现外泌体对雷公藤甲素的靶向递送中国科学技术大学研究团队揭示光调控血糖代谢的神经机制雷公藤始载于本草纲目拾遗，临床主要用于治疗红斑狼疮、类风湿关节炎、肾炎等自身免疫性疾病。研究发现，雷公藤甲素是雷公藤的主要活性成分，具有较强的抗炎和免疫抑制等作用，但是其对肝、肾等多脏器具有毒性，限制了其成药性及进一步开发应用。树突状细胞是雷公藤甲素的主要靶点诱导免疫抑制，其产生的外泌体对母细胞具有天然亲和性，可以选择性地进入树突状细胞。近期，中国中医科学院与首都医科大学附属北京友谊医院的研究团队共同合作在 British 光照的昼夜节律性对机
11、体代谢具有重要调节作用。大量公共卫生调查数据显示，夜间过多光源暴露可显著增加糖尿病等代谢性疾病的患病风险。但是，光作为重要的外部环境因素，是否直接参与了血糖的代谢调控及调控机制尚不清楚。近期，中国科学技术大学研究团队揭示了光通过抑制棕色脂肪组织的适应性产热影响血糖代谢的神经机制。利用神经环路示踪和基因操控等技术，发现光信息通过作用于内在光敏性视网膜神经节细胞-下丘脑视上核-下丘脑室旁核-孤束核-中缝苍白核的多级神经环路，抑制支Journal of Pharmacology 杂 志 上 发 表 了题 为“Targeted delivery of triptolide by dendritic c
12、ell-derived exosomes for colitis and rheumatoid arthritis therapy in murine models”的研究论文。科学家们利用来源于树突状细胞的外泌体封装雷公藤甲素，实现雷公藤甲素向树突状细胞的靶向递送，从而降低多脏器毒性。该研究成果为雷公藤甲素的开发应用提供了新策略，也为自身免疫性疾病的治疗提供了新的思路。配棕色脂肪的交感神经活动，降低脂肪组织的适应性产热（即抑制脂肪组织的糖摄取和代谢），导致血糖上升。相关研究成果在线发表Cell杂 志 上，题 为“Light modulates glucose metabolism by a
13、retina-hypothalamus-brown adipose tissue axis”。该研究揭示了光调控机体血糖代谢的神经机制，增进了对光适应机制的理解，为防治光污染导致的血糖调节紊乱及相关疾病治疗提供了理论依据与潜在的干预靶点。我国科研团队合作开发了将秸秆高效转化为淀粉的新方法全球人口快速增长和气候变化可能引发新的粮食危机。将农业废弃物资源高效转化为人造粮食是缓解粮食危机的重要途径，将非食用植物的纤维素转化为可食用的淀粉是其中重要方法之一。近期，中国科学院天津工业生物技术研究所体外合成生物学中心研究团队和中国农业科学院生物技术研究所研究团队合作，基于合成生物学，研究开发了一种玉米秸秆
14、高效合成人造淀粉和微生物蛋白的新技术。利用体外多酶分子体系和酿酒酵母进行一锅法生物转化，将预处理玉米秸秆中的纤维素进行酶水解合成人造淀粉，同时在有氧条件下发酵生产微生物蛋白。该研究实现了最关键的两个技术突破：一是首次创建了利用成本低的商业化纤维素酶实现了高效纤维素水解；二是将多酶分子体系生产成本降低到接近最低理论生产成本，且酶的发酵生产规模可达50吨。该成果以题为“Biosynthesis of artificial starch and microbial protein from agricultural residue”在科学通报英文版Science Bulletin上发表。采用该方法以
15、秸秆为原料生物转化淀粉成本较低，且实现农业废弃物高效利用，有望满足人造淀粉和微生物蛋白生物合成的经济性要求，可为实现未来粮食安全提供新的方向。-11-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 8 期科技新闻多科研团队合作成功获得长春花叶片单细胞转录组图谱长春花为夹竹桃科长春花属植物，在中草药用途上，全草入药有止痛、消炎等功效。单萜类吲哚生物碱（MIAs）是植物中最多样的特殊代谢产物，具有重要的药用价值。长春花能够合成130 多种 MIAs，是研究单萜吲哚生物碱合成的模式药用植物，其所含生物碱，如长春碱、长春新
16、碱等被用来临床治疗白血病、霍奇金淋巴瘤等，在药用植物研究领域备受关注。中国医学科学院药用植物研究所、成都中医药大学和法国图尔大学多家团队联合开展研究，利用单细胞转录组学探讨长春花叶片中 MIAs代谢的空间分布规律，并首次定位 20 个 MIAs基因的转录，成功解析长春花中 MIAs 合成路径 30 多个酶促反应步骤，并通过 RNA 原位杂交技术对部分基因表达定位进行验证，更新了 MIAs 生物合成模型。相关研究成果发表在NaturePlants 期刊。该研究不仅为阐明单细胞分辨率下生物过程的时空分布提供了通用路线图，而且为研究植物药和中药有效成分的生物合成、转运和储存机制开辟了新途径。我国多科研团队合作发现与多发性硬化症相关的新基因多发性硬化症（MS）是一种慢性炎症性、脱髓鞘的中枢神经系统退行性疾病，影响了全球超过 230 万人。由于 MS 的临床特征不同且现有治疗效果差，因此鉴定 MS 的生物标志物以帮助早期诊断和治疗非常重要。近期，四川大学华西医院、成都医学院第三附属医院与海南省人民医院的一项联合研究发现，SHMT1，FAM120B 和 ICA1L 基 因 可 能 与 MS 的 发