用“聪明”生物材料探索精准诊疗

9月底，南京邮电大学传来好消息，该校生物智能材料与诊疗技术国家级重点实验室培育建设点的汪联辉教授、丁显光教授团队与新加坡国立大学团队合作，在自体肿瘤疫苗领域取得新进展，相关成果发表在国际期刊《自然纳米技术》上。今年3月，同样是来自这个实验室的科研成果——智能DNA溶栓纳米机器也发表在《自然材料》上。

半年内在《自然》子刊连发两篇论文，这个实验室有怎样的故事？近日，记者前往探访。

在人体中寻觅“伪装大师”

2021年，中国首个CAR-T免疫细胞治疗药品获批上市，一针超过百万元的价格让这一产品推出后即登上“热搜”。自体T细胞免疫治疗是指通过从患者体内提取免疫细胞，再经过一系列复杂的实验室处理，将这些细胞重新注入患者体内，以激发免疫系统对肿瘤的攻击。然而，尽管这种方法有效，但由于其制备过程耗时、工艺复杂，导致治疗费用高昂。

能不能有更加“经济实用”的方法呢？设计自体肿瘤疫苗，在患者体内激活免疫细胞，成为一种颇有前景的治疗策略。“此次，我们就是从患者自身的肿瘤细胞里面寻找可以唤醒免疫系统的重要抗原，让其成为‘伪装大师’，直达病灶。”汪联辉打比方道。

走进实验室，只见一台电子显示器里，一个个“泡泡”从试管中不停地往外输出。“这就是肿瘤细胞产生的囊泡。”汪联辉告诉记者，肿瘤细胞能够源源不断、高产率生成和释放囊泡到组织液和体液中，这其中就有着大量反映其肿瘤来源的特征蛋白和核酸抗原，富含肿瘤抗原信息。“我们将这种蛋白改造后，就可以为我们所用，成为疫苗原材料。”而从经济性角度来说，癌性囊泡的收集相对简单，不仅可以从临床切除的组织中培养的癌细胞获得，还可以直接从患者的生理、病理体液中大量提取，如恶性腹水或胸腔积液等。

“调控免疫细胞与癌性囊泡之间的生物信号识别，成为有效利用癌性囊泡抗原，研发自体肿瘤疫苗的关键。”丁显光告诉记者，研究团队采用化学生物学手段，在微流控芯片上设计了一种适用于癌性囊泡的可逆免疫信号封装方法，来调控免疫细胞对癌性囊泡的识别。这种技术能够显著提高免疫细胞对癌性抗原的摄取和活化，进而增强对肿瘤的杀伤效果。未来这种疗法运用于临床后，一针疫苗可能只需要几千元。

智能生物材料实现精准递药

2005年，汪联辉从新加坡回到祖国加入复旦大学，一直从事纳米生物学研究。2011年加入南京邮电大学后，他开始组建团队在光电信息科学与生命健康交叉领域开展研究。

“我们发挥学校光电信息与柔性技术、材料的优势，在生物智能材料、生物传感器开发与应用、心脑血管及肿瘤疾病精准诊疗关键技术等方面进行探索。”汪联辉介绍，实验室的任务最主要有两件事——面向重大疾病的诊断、治疗，核心是精准化。

精准诊断和治疗有多关键呢？汪联辉解释，比如前往医院做一个全身体检时，很多时候要抽好几管血。有了精准诊断后，未来可能只需要几滴外周血甚至指尖血，就可以诊断多个生化指标、揭示疾病风险。而在癌症治疗中，精准治疗就更为关键。现在的很多口服或注射靶向药物，真正能够到达病灶的不到1%，大部分在胃里或血液里面被代谢掉，甚至跑到我们正常组织里面“发挥药效”。

想要更多药物精准发挥作用、药到病除，不仅药品的功效很重要，送药的“快递员”和“快递包装材料”也不容忽视，需要送得快、送得准，该释放药效时及时释放。“这个时候，生物智能材料的重要性得以彰显。我们的材料中，有仿生材料，还有不少就来源于人体本身。”汪联辉举例说明，比如，团队此前的成果——用于治疗血栓的能够实现精准递药的智能DNA溶栓纳米机器，就是以人体的四种碱基为基本单元构建智能响应的纳米管，并在其中精确可控转载溶栓药物。同样，此次的成果中，使用的原材料来源于人的体内，是细胞分泌的囊泡。

跨界融合产生更多创新火花

研究成果的接连发表，背后是科研人员数十年的默默付出与积累。“我们是一个年轻的团队，平均年龄只有38岁；也是一个学科交叉的团队，一次次的尝试，都是在科学的基础上进行头脑风暴。”谈及团队，汪联辉充满自豪，“在团队里，有和我一样研究材料的，更多年轻的教授和博士们都有着材料、生物、医学的跨学科背景。大家相互交流，跨界融合，才能产生更多创新的火花。”

汪联辉笑着说，团队在招收研究生时，往往会问到这样一个问题，“你敢不敢接触小白鼠？你对生物医学有了解吗？”而这些对于工科生来说可能是本科4年没有涉及的，因此，团队鼓励更多年轻人找准兴趣方向进行多学科探索，打好基础。实验室与江苏省人民医院、鼓楼医院、南京医科大学附二院、苏州大学附一院等多个医院展开合作。

研究生们需要有多学科基础，实验室的老师们也需要拥有多学科的知识经验和指导能力。团队青年老师丁显光就拥有生物医药和化学的专业背景。“在我们团队，每一名老师都需要与临床医生进行交流和对接，经常见面讨论课题。”丁显光告诉记者，与他合作的临床医生就来自苏州大学附一院等。新药的研发来自于临床和患者的需求，医生也会对他们的研究提供一些宝贵建议。“我们在一次实验中，就没有考虑到需要根据患者的个体因素来进行药品剂量的优化设计问题，正是临床医生的建议，让我们少走了弯路。通过医生了解患者的病情，也能够让我们有更多动力研究出解决患者病痛的方法。”

“我们期待着突破传统生物智能材料的性能局限，建立生物与信息交叉领域创新平台和产业孵化基地，为国家和江苏省创新驱动发展战略提供智力支持。”汪联辉表示。