常凌乾老师课题组
研究方向
 细胞治疗 -------------------------- 最新基因和抗体疗法，如基因编辑（CRISPR，2020诺贝尔奖）、免疫疗法（PD-L1, 2018诺贝尔奖）等，为诸多重大疾病带来曙光，使临床对基因、抗体等大分子药物递送的需求逐年增多。但这些大分子采用常规药物递送（循环递送）时，存在明显问题：（1）效率低：由于器官和细胞屏障，向器官/细胞递送时‘效率低、稳定性差’；（2）安全风险：循环递送导致大分子在非靶器官滞留聚集，引起非靶器官毒性、癌变等问题。 为解决上述问题，课题组成员提出了器官原位高效递送生物芯片：（1）设计柔性、全植入纳米电穿孔（NEP）器官芯片，利用纳米通道内分子电泳提高药物递送效率，通过细胞分电压减低安全风险，将在体递送效率由< 1% 提高到 >30%，实现了真皮细胞重编程为血管内皮细胞，促进旁支血管再生和血流，延缓组织坏疽（Nature Nanotechnology, 2017，12，974）；（2）肠道损伤修复（Nature Electronics, 2024）；（3）进行内器官（如乳腺和肝脏）高效原位基因递送，首次观察到乳腺癌由单细胞突变到肿瘤生成的演变信息（Revision）。 细胞检测 ------------------------------- 快速、精准的癌细胞靶向治疗评估，采用NEP技术将新型荧光探针快速递送到肿瘤细胞内，提高细胞内基因检测的速度和效率；利用生物芯片构建单细胞阵列，提高检测的时空特异性，实现实时、定量分析(Nature Photonics, 2024)。在北京大学肿瘤医院开展了71例肺癌病人监测随访：该策略与病人治疗效果的预测吻合度>90%，显著优于组织活检（50%）(PNAS, 2024)，且检测时间由常规1天缩减到30分钟。同时开展多维度分析，分析癌细胞外泌体内容物和基因调控的关系(J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 9443)；基因突变和细胞耐药性的关系（Nano Letters, 2021, 21, 4878，封面文章）；癌细胞内mRNA调控和细胞迁移、耐药性的关系（Nano Letters, 2016, 16, 5326）；癌细胞内基因调控和力学、迁移率的关系（Small, 2022, 18, 2016196）；癌细胞内蛋白表达差异和细胞迁移率的关系（Biosensors & Bioelectronics, 2022, 210,114281） 癌症和重大传染病的病灶细胞内外环境中均存在特异性标记物分子、如DNA、mRNA、蛋白质等，为疾病早诊提供多维度信息。但在疾病早期，标记物分子含量极低，且获取困难，给临床诊断技术带来‘精准性、检测速度’等挑战。纳米电穿孔技术已证明该了高效安全地向胞内递送，反其道而行之，反向纳米电穿孔电场，发现细胞膜可以快速穿孔，同时胞内的分子标记物可以被电场快速牵引到胞外，实现活细胞原位、动态取样和检测一体化，达到分子快速检测（< 30分钟）和高灵敏度（< 100拷贝/ ml），在多场景中实现应用，包括：传染性病原体（新冠、流感）实时检测和感染程度分析（Nature Comm., 2023）；水环境中病原体快速富集和检测（Science Advances, 2023）肺癌病人EGFR突变ctDNA高效富集和检测（ACS Nano, 2023）；汗液重要生化分子（如葡萄糖、乳酸）连续监测（Nano Energy, 2021, 92, 106786）；新冠病毒高通量、现场快检（Research, 2021, 2813643）； 肺癌单碱基突变快检（Biosensors & Bioelectronics, 2022, 214,114496）；结核杆菌快速检测（Biosensors & Bioelectronics, 2022, 195, 113663）。 细胞取样 -------------------------- |