陈春英,国家纳米科学中心研究员,国家重点研发计划首席科学家,2023年当选中国科学院院士。
陈春英课题组长期从事纳米蛋白冠的分析方法,进而发现了纳米颗粒体内命运的隐身效应、远端效应、生物可利用效应等生物学重要现象,指导纳米佐剂与药物递送系统等应用研究。已在Nature Nanotechnology、Nature Methods、Nature Communications、PNAS、JACS、Angew Chem等国际学术期刊发表SCI论文390余篇。以下为纳米人团队整理的陈春英课题组近年来发表的代表性研究成果,供大家学习和交流~1.Nature Nanotechnology:氧合血红蛋白饱和度NIR-IIb 成像用于评估癌症代谢并预测免疫治疗的反应国家纳米科学中心钟业腾、胡志远、陈春英等人开发了一种受脉搏血氧计启发的体内动态NIR-IIb-sO2成像技术,以直接可视化和定量评估大脑和肿瘤血管的sO2水平。可以实现在1,500–1,700nm NIR-IIb 窗口的体内动态sO2比率成像,这使我们能够通过小鼠头部和皮肤的完整头皮/头骨以及肿瘤组织正确评估血液血红蛋白饱和度,帧速率≥ 30 Hz。肿瘤相关血管sO2水平变化的病理生理机制是复杂的、多因素的,有待进一步研究。然而,对癌症代谢相关的肿瘤相关血管sO2 水平进行无创动态监测,结合肿瘤 PD-L1 表达状态的体内评估,可以促进更准确地预测免疫治疗反应和结果。Fang, Z., Wang, C., Yang, J. et al. Oxyhaemoglobin saturation NIR-IIb imaging for assessing cancer metabolism and predicting the response to immunotherapy. Nat. Nanotechnol. (2023).https://doi.org/10.1038/s41565-023-01501-42. Nature Nanotechnology:纳米胶水,粘住病毒!中国科学院深圳先进技术研究院李洋、李红昌联合国家纳米科学中心/高能物理研究所陈春英、王黎明和昆明动物研究所郑永唐等人开发了一种广谱的抗新冠纳米材料-硫代磷酸铜铟(CuInP2S6,CIPS)纳米片(NSs),一种超薄二维纳米材料,它像胶水一样粘住新冠病毒,其具有强大的抗病毒能力。研究人员将 2D CIPS NS描述为一种有效的纳米胶水,能够通过结合其 S 蛋白选择性地捕获 SARS-CoV-2 病毒,从而抑制宿主细胞的感染。CIPS 是一种安全、生物相容和可生物降解的二维纳米材料,能够抑制感染并促进SARS-CoV-2 的消除。CIPS 与SARS-CoV-2 S 蛋白 RBD 之间的结合比病毒对ACE2 的亲和力强约 10,000 倍,这表明 CIPS 捕获的病毒不会被释放,也不会感染细胞。值得注意的是,CIPS 结合比最好的 mAb 强 23 到 100 倍,其广泛的 RBD 结合能力使其对所有测试的 VOC 以及其他冠状病毒同样有效。其广谱功效、储存稳定性和良好的生物相容性使 CIPS 成为一种很有前途的抗 SARS-CoV-2 候选药物。CIPS 对 SARS-CoV-2 S 蛋白的捕蝇纸状和选择性结合能力也使其特别有希望作为表面涂层材料和去污剂,在实验室和临床环境中控制病毒传播并提高安全性。Zhang, G., Cong, Y., Liu, FL. et al. A nanomaterial targeting the spike protein captures SARS-CoV-2 variants and promotes viral elimination. Nat. Nanotechnol. (2022).https://doi.org/10.1038/s41565-022-01177-23.Nature Nanotechnology:源自纳米材料的钼融入钼酶并影响其体内活性研究人员评估了体内MoS2纳米点的生物动力学和分布,以及MoS2纳米点与生物系统(纳米粒子-蛋白质、纳米粒子-血液、纳米粒子-肝脏和纳米粒子-脾脏)的基本相互作用。该课题组揭示了ApoE是负责组织之间MoS2 @ HSA纳米复合物的运输。经过对体内纳米材料的运输-转化-生物利用度链的全面研究,证明MoS2 @ HSA纳米复合物在肝窦和脾脏红髓中被截获,并且MoS2降解产生的氧化成分最终并入肝中的钼酶中,影响其新陈代谢。因此,本文提出了关于带有必需微量元素的纳米材料的独特体内命运。Cao, M., Cai, R., Zhao, L. et al. Molybdenum derived from nanomaterials incorporates into molybdenum enzymes and affects their activities in vivo. Nat. Nanotechnol. (2021).https://doi.org/10.1038/s41565-021-00856-w4. Nature Nanotechnology:肺部长期暴露于多壁碳纳米管会增强乳腺癌的级联转移碳纳米管具有类似石棉的纤维结构和物理性质,最近在人类的肺组织中被发现。而关于碳纳米管诱导的肺部病理研究大多局限于肺部或邻近组织的炎症或肿瘤病变。中国科学技术大学朱涛教授团队和国家纳米科学中心陈春英团队合作,证明了肺部长期暴露于多壁碳纳米管后可显著增强血管生成和原位乳腺癌的侵袭性,进而导致其向肺部和其他器官的转移。其机理在于暴露于多壁碳纳米管后会刺激产生局部和全身性炎症,这有助于形成转移前和转移性小生境。这一研究结果表明,纳米材料诱发的肺部病变会对肿瘤的发生发展产生复杂而长期的影响。Xuefei Lu , ChunyingChen, Tao Zhu . et al. Long-term pulmonary exposure tomulti-walled carbon nanotubes promotes breast cancer metastatic cascades. NatureNanotechnology. 2019https://doi.org/10.1038/s41565-019-0472-45. Adv. Mater.:新型动态响应水凝胶可使细胞“重返青春”诱导多能干细胞(iPSC)在疾病建模、个性化医学和组织工程中有着广泛的应用。然而,利用传统方法在体细胞中产生iPSC成本极高。国家纳米科学中心聂广军研究员和陈春英研究员基于合成生物学策略制造了动态响应水凝胶。(1)这一细胞重塑响应水凝胶具有动态生物响应性,在细胞重塑过程中可及时感知代谢重塑和细胞外酸化,并可通过适当改变其自身机械性质进行响应。(2)该水凝胶的机械性质变化可以合理诱导Yes-associated protein(YAP)生物分子凝聚物的形成,从而可比传统细胞重塑方法更快、更有效地生成iPSC。 Fei Zhu, et al. Cell Reprogramming-Inspired Dynamically Responsive Hydrogel Boosts the Induction of Pluripotency via Phase-Separated Biomolecular Condensates. Advanced Materials. 2023DOI:10.1002/adma.202211609https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211609纳米材料(NMs)作为诊断和治疗各种疾病的纳米药物具有巨大的潜力。研究人员竭尽全力设计具有新颖纳米结构和智能有效载荷的多种纳米药物。但是纳米药物在靶位点发挥作用前后的稳定性如何?我们能做什么来最大限度地提高纳米医疗的效率?过去二十年来,这些问题一直困扰着研究人员。鉴于此,国家纳米科学中心陈春英研究员等认为纳米材料的体内代谢过程是理解纳米药物安全性和有效性(终点)的关键因素。对这些过程的澄清可以弥合纳米药物的载体(结构设计)和终点(功效和/或安全性)之间的差距。(1)基于微量元素的NMs(TENMs)是潜在的生物活性物种。TENMs的精确结构设计和蛋白质电晕吸附的控制对于微量元素的传递和利用至关重要。(2)TENMs作为活性生物分子的生物利用度可能会导致有益的后果,尤其是在病理条件下。因此,在设计治疗性纳米平台时,应更加关注其命运、生物动力学行为和体内生物利用度,以及其药物功效的潜在机制。Mingjing Cao, Chunying Chen, National Science Review, Volume 9, Issue 10, October 2022, nwac119.https://doi.org/10.1093/nsr/nwac1197. JACS:纳米药物的蛋白冠的化学和生物物理特征国家纳米科学中心陈春英研究员对纳米药物的蛋白冠的化学和生物物理特征相关研究进行了综述。(1)在纳米医学的应用过程中,蛋白冠是一个难以解决的障碍,它是一种在生命系统中由纳米粒子自发“收集”的生物分子物种。蛋白冠状体在组成上是动态的,其可能会提高纳米颗粒的水分散性,也有可能会降低纳米颗粒的靶向递送性能。这种非特异性蛋白质组合有多少是由纳米颗粒的化学性质及其表面功能化决定的,又有多少是由体内时空变化的生物环境决定的?如何在不显著影响纳米药物的诊疗功效的情况下,实现与蛋白冠的“和谐”共存并对其进行有效利用?这些问题也是纳米医学领域在未来的发展过程中所亟需解决的难题。(2)作者在文中详细介绍了蛋白冠的化学和生物物理特征,并对纳米医学领域所面临的挑战和发展前景进行了讨论。Jiayu Ren. et al. Chemical and Biophysical Signatures of the Protein Corona in Nanomedicine.Journal of the American Chemical Society. 2022DOI: 10.1021/jacs.2c02277https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02277陈春英,中国科学院院士,国家纳米科学中心研究员、博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者,中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室副主任,先后担任国家重点研发计划“纳米科技”重点专项、“纳米前沿”重点专项首席科学家。1996年在华中科技大学获得博士学位,之后在中科院高能物理研究所、瑞典卡罗林斯卡大学诺贝尔医学生物化学研究所从事博士后研究工作。2002年在中科院高能所纳米生物效应与安全实验室,任课题组长。2006年6月加入国家纳米科学中心。先后主持科技部国家重点研发计划“纳米科技”重点专项和“纳米前沿”重点专项、国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金委重大研究计划重点支持项目、欧盟第六、第七框架计划(EU-FP6&FP7)、欧盟“地平线2020”计划、德国联邦教育与研究部合作项目、丹麦战略研究委员会项目、丹麦科技与创新局项目、国际原子能机构协调研究计划(IAEA)等多项国内与国际合作项目。先后当选中国化学会会士、美国医学与生物工程院会士、英国皇家化学会会士。应邀担任著名国际组织ISO、WHO和OECD的专家。被Nature Nanotechnology评价为该领域Leading Scientist(引领科学家),并被Nature人物专访。担任ACS Nano副主编以及 Science Bulletin, Bioconjugate Chemistry, Engineering, Metallomics, Nano Today, Nanoscale Horizons, Nanoscale, Nanotoxicology, Particle and Fibre Toxicology和Current Drug Metabolism等多个期刊的编委或顾问编委等。两次荣获“国家自然科学二等奖(2018年排名第一,2012年排名第二)”;2019年作为纳米生物效应与安全性研究集体的“突出贡献者”获“中国科学院杰出科技成就奖”;2023年获“IUPAC化学化工杰出女性奖”;2022年获“中国科学院大学领雁奖”;2021年获“中国科学院优秀导师奖”,“全国五一巾帼标兵”,英国皇家化学会“Environment Prize”,美国化学会“Bioconjugate Chemistry讲座奖”;2020年获“发展中国家科学院TWAS化学奖”(2022年颁奖);2019年获得“中国毒理学杰出贡献奖”;2018、2017、2014年分别入选Clarivate Analytics公布的“全球高引用科学家”;2017年获中科院第五届“十大杰出妇女”;2014年获第十一届“中国青年女科学家奖”,入选“国家百千万人才工程”,获得“有突出贡献中青年专家”称号;2011年被评为“中国标准化杰出人物-创新人物”;2008年获“北京市科学技术进步奖二等奖(第二获奖人)”。目前主要从事纳米蛋白冠的分析方法及其化学生物学效应、纳米材料生物体内行为的检测方法与机制、纳米佐剂与递送系统研究。研究成果在Nature Nanotechnology、Nature Methods、Nature Communications、PNAS、JACS、Angew Chem等国际学术期刊发表SCI论文390余篇,有37篇入选ESI-TOP 1%高被引论文,研究成果被引用>4.3万次,H-Index为109(Google学术)。2019年应邀为Nature Nanotechnology撰写Nanomedicine领域Correspondence文章,评述纳米生物医学研究方法学进展。中国授权发明专利45项,国际授权PCT发明专利1项(美国、欧盟、日本)。主编中英文专著8部,分别由英国RSC、德国Wiley、科学出版社和冶金工业出版社出版。(简介源自国家纳米科学中心官网)