新晋杰青!吉林大学孙天盟教授课题组研究成果集锦!

日期: 2023-09-18 01:34:38 作者: 软件

  国家自然科学基金委员会公布了2023年国家自然科学基金集中接收申请项目的评审结果,吉大一院共获批国家自然科学基金项目54项,其中国家杰出青年科学基金项目1项、面上项目27项、青年科学基金项目26项,立项数和获资经费数额较去年同期分别增长17.4%和22.6 %。获得国家杰出青年科学基金项目资助,这标志着吉大一院在自主培养国家级科技高品质人才领域实现了历史性突破。

  孙天盟,博士,教授,博士生导师。2002-2006年,在中国科学技术大学生命科学学院获得生命科学学士学位;2006-2011年,在合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)获生物材料博士学位(博士学位论文:纳米药物载体输送小干扰RNA和化疗药物用于乳腺癌治疗的研究,导师为王均教授);2012-2014年在美国佐治亚理工学院开展博士后研究工作(合作导师为夏幼南教授)。2014年加入吉林大学,现任器官再生与移植教育部重点实验室副主任和吉林大学免疫学研究所副所长。

  孙天盟教授主要是做纳米药物载体用于肿瘤免疫治疗和抗移植免疫排斥的研究工作,研究方向为开发改造免疫系统功能的智能纳米药物载体用于肿瘤免疫治疗及抗移植免疫排斥的研究。先后获得2014年“国家自然科学基金优秀青年科学基金”、2014年“吉林省长白山学者”特聘教授、2015年“国家自然科学基金面上项目”和2017年“国家重点研发项目(纳米科技,青年专项)”等项目资助。至今在国际学术刊物上发表SCI学术论文70余篇,这中间还包括Science、Science Translational Medicine,Angewandte Chemie International Edition,ACS Nano,Biomaterials等,其中第一/通讯作者身份发表论文30篇,论文被引用4000余次。

  孙天盟教授从药物递送系统、机体免疫系统和疾病三者之间的相互关系入手,利用免疫学原理,创新性地提出时空可控地干预、调整不同疾病状态下的免疫系统功能异常的新策略,提高对机体免疫系统的抗肿瘤能力或免疫耐受能力的可控性,实现安全、高效的肿瘤、自身免疫性疾病和等疾病的免疫治疗。在建立按需调控肿瘤局部免疫细胞组成的新方法、发展调控肿瘤局部免疫细胞功能、诱导特异性免疫耐受的新技术、揭示逆转肿瘤免疫逃逸和免疫细胞分化调控新机制等方面取得了原创性成果和重要进展,为突破肿瘤、自身免疫性疾病和免疫治疗的瓶颈提供了新策略。

  各种宏观/微观生物材料已被开发用于恶性肿瘤联合治疗中的控制药物递送。然而,药物的负载率、释放顺序和时空分布的不确定性阻碍了它们的协同治疗效果和临床应用。

  吉林大学李迪研究员、孙天盟教授和中科院长春应化所丁建勋研究员开发了一种由热敏水凝胶和活性氧(ROS)响应性纳米凝胶组成的肿瘤微环境适应复合材料,用于精确顺序的药物释放,以增强分子靶向治疗和增强免疫激活。LY3200882(LY)是一种选择性转化生长因子-β(TGF-β)抑制剂,可被包裹在ROS响应性纳米凝胶中,并与雷戈非尼(REG)均匀分散在热敏水凝胶(Gel/(REG+NG/LY))中。原位给药后,REG优先从水凝胶中释放,以抑制肿瘤生长并促进ROS的产生,这触发了随后从纳米凝胶中按需释放LY。LY有助于防止TGF-β升高诱导的肿瘤细胞的上皮-间质转化和免疫逃逸。在皮下和原位结直肠癌荷瘤小鼠模型中,Gel/(REG+NG/LY)通过增加CD8+T细胞的肿瘤浸润,减少肿瘤相关巨噬细胞和髓系抑制细胞的募集,并促进巨噬细胞从M2型向M1型的极化,有效抑制肿瘤生长和肝转移,表明其在改善晚期癌症患者预后方面具有非常明显潜力。

  Sci. Adv.:纳米药物载体递送CD40 siRNA抑制DC和巨噬细胞分化和成熟诱导免疫耐受

  CD40是一种在抗原呈递细胞(APC)上表达的重要共刺激分子,在APC的激活中起着关键作用,为预防同种异体移植物排斥反应提供了一个有前景的治疗靶点。

  吉林大学第一医院器官再造与移植教育部重点实验室杨永广教授和孙天盟教授团队开发了一种可生物降解的纳米颗粒小干扰RNA递送系统(siCD40/NPs),以有效地将CD40 siRNA(siCD40)递送到造血干细胞(HSC)、髓系祖细胞、成熟树突状细胞(DC)和巨噬细胞中。siCD40/NPs的注射不仅下调了DC和巨噬细胞中CD40的表达,而且抑制了HSC和/或骨髓祖细胞向功能性DC和巨噬细胞的分化。此外,siCD40/NPs治疗显著延长了同种异体皮肤移植小鼠模型中的同种异体移植物存活率。除了重申CD40在APC激活中的作用外,该研究结果还强调了CD40在DC和巨噬细胞从其祖细胞分化中以前未被重视的作用。此外,该研究结果支持了siCD40/NPs在抑制同种免疫反应中的有效性,为促进耐受诱导和预防同种异体移植排斥反应提供了一种潜在的手段。

  Sci. Adv.:肿瘤内递送CCL25可通过募集CCR9+ T细胞增强对三阴性乳腺癌的免疫治疗

  趋化因子CCL25(也称为胸腺表达的趋化因子)是CCR9的唯一配体,在正常条件下由胸腺和小肠上皮中的髓质树突状细胞和皮质上皮细胞选择性表达。研究已经发现CCL25/CCR9相互作用对于CCR9+T细胞祖细胞归巢至胸腺以及肠道独特免疫细胞组成的发育和维持至关重要。与这些发现一致,CCL25/CCR9相互作用在炎症性肠病的发病机制中起着及其重要的作用。此外,黑色素瘤患者循环CCR9+CD8+幼稚T细胞增加与生存期延长之间的相关性表明,这些T细胞可能比其他T细胞介导更强的抗肿瘤反应。为了支持这种可能性,在表达CCL25的小鼠肿瘤模型中,用抗CCL25中和抗体治疗可加速肿瘤生长。

  有鉴于此,吉林大学孙天盟教授、杨永广教授和Yanqiu Song等人建立了一种肿瘤酸性响应性纳米颗粒(NP-siCD47/CCL25)递送系统。研究首先发现,人和小鼠TNBC都不表达CCL25。而该递送系统能在肿瘤基质中顺序释放CCL25,并将CD47小干扰RNA(siRNA)释放到肿瘤细胞中。研究证明了在小鼠TNBC模型中,肿瘤内CCL25递送促进了CCR9+T细胞浸润并增强CD47靶向免疫治疗。研究显示,NP-siCD47/CCL25诱导的抗肿瘤作用主要是T细胞依赖性的,并能通过将这种方法与PD-1/PD-L1阻断剂结合来协同增强。本研究深入了解了CCR9+CD8+T细胞的抗肿瘤作用,并提供了一种通过促进CCR9+CCD8+T细胞肿瘤浸润来增强免疫治疗的有效策略。

  Biomaterials:一种用于脑肿瘤靶向siRNA递送和胶质母细胞瘤免疫治疗的优化电离阳离子脂质

  多形性胶质母细胞瘤(GBM)是最常见和最具侵袭性的原发性脑肿瘤,死亡率很高。免疫疗法在多种癌症中取得了有希望的临床结果,但在GBM患者中显示出不令人满意的结果,同时血脑屏障(BBB)的药物递送不良也是阻碍药物疗效的主要限制之一。

  吉林大学孙天盟教授、杨永广教授和中国科学院化学研究所汪铭研究员等人制备了一种新的阳离子脂质纳米颗粒(LNP),它可以有效地将siRNA递送穿过血脑屏障和靶向小鼠大脑,用于调节GBM免疫治疗的肿瘤微环境。通过设计和筛选具有不同可电离胺头基的阳离子LNP,研究鉴定出一种具有最佳酸解离常数(pKa)的脂质(BAMPA-O16B),该脂质可显著增强小鼠GBM细胞中siRNA脂质体的细胞摄取和内体逃逸。更重要的是,BAMPA-O16B/siRNA脂质体非常有效地将抗CD47和PD-L1的siRNA通过血脑屏障递送到小鼠的颅骨GBM中,并下调肿瘤中的靶基因表达,从而协同激活原位GBM中的T细胞依赖性抗肿瘤免疫。总之,这项研究通过优化LNP的物理化学性质,为脑靶向siRNA递送和基因沉默提供了一种有效的策略。GBM调节免疫环境的有效性可以进一步扩大,用于其他脑肿瘤的潜在治疗。

  Biomaterials:光动力疗法通过同时诱导索拉非尼在肿瘤内的释放来增强抗肿瘤免疫治疗的疗效

  光动力疗法(PDT)可以破坏局部肿瘤细胞并诱导有效的抗肿瘤免疫反应,已应用于浅表性实体瘤患者的治疗。然而,PDT的许多全身副作用,如疼痛和皮肤光敏性,限制了这种治疗选择。此外,免疫抑制性肿瘤微环境已被发现是PDT诱导的抗肿瘤免疫的另一个关键屏障。因此,有效增强低剂量PDT对肿瘤细胞的细胞毒性,抑制肿瘤免疫抑制的肿瘤微环境,可能是克服PDT这些缺点的可行策略。

  吉林大学孙天盟教授、杨永广教授、Xianying Meng和华南理工大学杨显珠教授等人开发了索拉非尼和氯化氢e6共负载活性氧(ROS)响应性纳米颗粒(NP-sfb/ce6),通过在PDT时肿瘤内释放索拉非尼来改善抗肿瘤反应。在660nm激光照射下,氯化氢e6(ce6)产生的ROS破坏纳米颗粒,导致索拉非尼级联释放增加。快速释放的索拉非尼与低剂量PDT协同作用,通过诱导强烈的T细胞依赖性局部和全身抗肿瘤免疫反应,重新编程肿瘤免疫微环境,并限制细胞毒性CD8+T细胞和免疫抑制细胞之间的相互作用,抑制肿瘤生长。本研究为级联放大光动力疗法的抗肿瘤作用提供了新的途径。

  Biomaterials:抑制内在凝血可提高阳离子固体脂质纳米颗粒的安全性和肿瘤靶向药物递送

  阳离子固体脂质纳米颗粒(cSLNs)是一种很有前途的药物控释纳米颗粒。增加表面电荷和/或降低PEG密度可在体外增强cSLNs的细胞摄取,但其未能改善体内药物递送的能力,并且这方面的机制解释还尚未被发掘。

  吉林大学杨永广教授和孙天盟教授发现cSLNs在体内存在着全身血小板活化和聚集的风险,并且这种毒性作用能够最终靠增加表面电荷和降低PEG密度来明显地增强。此外,血栓性毒性显著减少血液循环时间和体内细胞对cSLNs的摄取。机制研究表明,内源性凝血途径是cSLN诱导的血小板活化的原因。更重要的是,用肝素(一种临床批准的内源性凝血抑制剂)预处理受体小鼠,在预防毒性、延长cSLN的循环时间、改善基于cSLN的抗肿瘤药物递送和荷瘤小鼠的治疗效果方面很有效。这项研究为提高基于cSLN的抗癌疗法的安全性和有效性提供了指导。

  Biomaterials:肿瘤酸性活化TAT靶向纳米药物用于放大荧光/磁共振成像引导光动力治疗

  同时整合光敏剂和诊断剂的纳米粒子代表了一种新兴的成像引导光动力治疗(PDT)方法。然而,纳米颗粒的诊断敏感性和治疗效果以及肿瘤的异质性对临床成像引导的PDT治疗提出了巨大挑战。合肥工业大学杨显珠教授、吉林大学孙天盟教授和安徽医科大学Yue Yu成功开发了一种具有肿瘤酸性(pHe)可激活TAT靶向配体的聚合物纳米颗粒,该配体包封了光敏剂氯离子e6(Ce6)和螯合造影剂Gd 3+,用于荧光/磁共振(MR)双模型成像引导的精确PDT。明确的证据说明,所得到的纳米颗粒DATAT-NP[其TAT赖氨酸残基的胺被2,3-二甲基马来酸酐(DA)修饰]通过掩蔽TAT肽有效地避免了网状内皮系统(RES)的快速清除,从而显著延长了血液中的循环时间。一旦在肿瘤组织中积累,DATAT-NP被肿瘤酸性重新激活,以促进细胞摄取,导致荧光/MR成像信号强度增大,并提高体内PDT治疗效果。这一概念为设计用于成像引导的癌症治疗的肿瘤酸性活化靶向纳米颗粒提供了新的途径。

  开发小干扰RNA(siRNA)作为癌症药物的一个主要障碍是对扩散癌细胞的胞内递送。单链片段化抗体(ScFv)和带正电荷肽的融合蛋白能够将siRNA递送到特定的靶细胞中。然而,ScFv介导的siRNA递送在癌症中的治疗潜力尚未得到评估。

  中山大学宋尔卫教授、中科大王均教授与哈佛大学Judy Lieberman教授(孙天盟为共同第一作者)等人测试了与Her2-ScFv-鱼精蛋白肽融合蛋白(F5-P)复合的Polo-like kinase 1(PLK1)siRNA是不是能够抑制原位乳腺癌症模型中的Her2+乳腺癌症细胞系和原发性人类癌症。F5-P转移的PLK1-siRNA在体外抑制靶基因表达,减少增殖,并诱导Her2+乳腺癌症细胞系和原代人癌症细胞凋亡,而不触发干扰素反应。静脉注射F5-P/PLK1-siRNA复合物在原位Her2+乳腺癌症异种移植物中浓缩,并持续至少72小时,导致PLK1基因表达抑制和肿瘤细胞凋亡。静脉注射的siRNA复合物延缓了Her2+乳腺肿瘤的生长,减少了转移,延长了生存期,但无显著的毒性。F5-P介导的PLK1、CCND1和AKT siRNA混合物的递送比同等剂量的PLK1 siRNA单独递送更有效。这一些数据表明F5-P可用于递送siRNA以治疗Her2+乳腺癌症。

  在医学领域,纳米技术引发了人们迅速增长的兴趣,因为它有望解决与传统治疗剂相关的许多问题,包括水溶性差(至少对大多数抗癌药物而言)、缺乏靶向能力、非特异性分布、全身毒性和低治疗指数。在过去的几十年里,在开发和应用工程纳米颗粒以更有效地治疗癌症方面取得了显著进展。

  佐治亚理工学院夏幼南教授(孙天盟为第一作者)发表综述,首先讨论了输送很多类型(亲水性、疏水性和高电荷)癌症治疗剂的纳米颗粒载体的关键需求。然后,作者提出了一系列基于扩散、侵蚀和刺激响应触发的策略,以调节药物从纳米颗粒载体中的释放。在此之后,文章强调了在体外和体内的要求,包括内吞作用、细胞内转运、生物分布、生物相容性、生物降解性和全身清除。然后,依据各种应用的要求,文章详细阐述了纳米颗粒载体的设计、合成/制造和功能化。最后,作者通过关注一些选定的纳米颗粒载体实例,包括蛋白质偶联物、脂质体、树枝状聚合物,以及由有机聚合物、水凝胶、相变材料和无机材料组成的纳米颗粒,来说明纳米医学的概念是怎么来实现的。

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