近日

西安電子科技大學

生命科學技術(shù)學院鄧宏章教授團隊

以創(chuàng)新性非離子遞送系統(tǒng)

成功破解“毒性-效率”死鎖

為基因治療裝上“安全導航”

該成果不僅發(fā)表于國際頂級期刊

《美國國家科學院院刊》（PNAS）

被評價為“基因遞送領(lǐng)域的范式革新”

也使得課題組在基因遞送領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)

從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越

在生物醫(yī)藥技術(shù)迅猛發(fā)展的今天

mRNA療法以其巨大的潛力和迅猛的發(fā)展

速度成為醫(yī)學領(lǐng)域的焦點

從新冠疫苗的全球應用

到腫瘤精準治療的突破

mRNA技術(shù)正逐步重塑現(xiàn)代醫(yī)療的版圖

然而，這一領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)——

如何安全高效地遞送mRNA至靶細胞

始終是制約其臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵瓶頸

傳統(tǒng)脂質(zhì)納米顆粒（LNP）

依賴陽離子載體的遞送系統(tǒng)雖廣泛應用

卻伴隨毒性高、穩(wěn)定性差等難題

亟需一場技術(shù)革命

鄧宏章教授團隊合影

鼎故革新：AI驅(qū)動非離子遞送系統(tǒng)問世

mRNA作為攜帶負電荷的親水性大分子，需借助載體穿越細胞膜的靜電屏障并抵御RNA酶的快速降解。傳統(tǒng)LNP依賴陽離子脂質(zhì)與mRNA的靜電結(jié)合，雖能實現(xiàn)封裝，卻因電荷相互作用引發(fā)炎癥反應和細胞毒性，且存在靶向性差、體內(nèi)表達周期短等缺陷。鄧宏章團隊另辟蹊徑，通過人工智能篩選出硫脲基團作為關(guān)鍵功能單元，構(gòu)建基于氫鍵作用的非離子遞送系統(tǒng)（TNP）。

與傳統(tǒng)LNP不同，TNP通過硫脲基團與mRNA形成強氫鍵網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無電荷依賴的高效負載。實驗表明，TNP不僅制備工藝簡便，更具備多項突破性優(yōu)勢：mRNA體內(nèi)表達周期延長至LNP的7倍；脾臟靶向效率顯著提升；生物安全性達到極高水平，細胞存活率接近100%。尤為值得一提的是，TNP在4℃液態(tài)或凍干狀態(tài)下儲存30天后，mRNA完整性仍保持95%以上，為破解mRNA冷鏈運輸依賴提供了全新方案。

機制揭秘：從胞吞到逃逸的全路徑優(yōu)化

為揭示TNP高效遞送的底層邏輯，團隊通過超微結(jié)構(gòu)解析和基因表達譜分析，繪制出其獨特的胞內(nèi)轉(zhuǎn)運路徑。首先，TNP通過微胞飲作用持續(xù)內(nèi)化，巧妙規(guī)避Rab11介導的回收通路，胞內(nèi)截留率高達89.7%（LNP僅為27.5%）。進入細胞后，硫脲基團與內(nèi)體膜脂質(zhì)發(fā)生相互作用，引發(fā)膜透化效應，使載體攜完整mRNA直接釋放至胞質(zhì)，避開溶酶體降解陷阱。

這一“智能逃逸”機制不僅大幅提升遞送效率，更顯著降低載體用量。鄧宏章對此形象地比喻，“傳統(tǒng)LNP像‘硬闖城門’的士兵，難免傷及無辜；而TNP則是‘和平訪問’的來客，以最小代價達成使命。”目前，團隊已基于該技術(shù)開發(fā)出多款靶向遞送系統(tǒng)，并在腫瘤免疫治療、罕見病基因編輯等領(lǐng)域進入動物實驗階段。

非離子遞送系統(tǒng)示意圖

厚積薄發(fā)：醫(yī)工交叉鍛造人才高地

成果背后是西電醫(yī)工交叉團隊多年的深耕。依托學校信息學科優(yōu)勢，鄧宏章團隊率先將機器學習引入載體設(shè)計，構(gòu)建“AI預測-實驗驗證-臨床轉(zhuǎn)化”的全鏈條研發(fā)模式。“在AI時代，科研必須跳出經(jīng)驗試錯的窠臼，用數(shù)據(jù)驅(qū)動創(chuàng)新”，鄧宏章強調(diào)。團隊開發(fā)的算法模型可精準預測脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與遞送性能的關(guān)聯(lián)，將載體優(yōu)化周期從數(shù)月縮短至數(shù)周。

在平臺建設(shè)上，團隊引進流式細胞儀、全自動快速色譜儀等尖端設(shè)備，搭建起國際一流的納米藥物研發(fā)平臺。近五年，團隊在《自然·通訊》《先進材料》等頂級期刊發(fā)表SCI一區(qū)論文29篇，7篇入選ESI高被引論文，斬獲IAAM國際生物材料獎、陜西省自然科學獎等多項榮譽。更令人矚目的是，團隊培養(yǎng)的碩士、博士生中，超80%獲國家、學業(yè)獎學金或省級創(chuàng)新獎項，多名畢業(yè)生進入全球頂尖藥企研發(fā)核心崗位。

使命擔當：從實驗室到健康中國的橋梁

“讓每個學生既能用Python解析基因密碼，也能用電鏡捕捉納米世界的精妙。”這是鄧宏章對復合型人才的培養(yǎng)理念。團隊推行“矩陣式”培養(yǎng)體系：博士生主導前沿課題攻關(guān)，碩士生參與技術(shù)轉(zhuǎn)化，本科生通過大創(chuàng)項目提前接觸科研實戰(zhàn)。有團隊成員感慨，“這里沒有‘流水線式’教育，每個人都在解決真實世界的難題中成長。”

在產(chǎn)學研融合方面，團隊與多家生物醫(yī)藥企業(yè)合作，推動TNP技術(shù)向凍干制劑、口服遞送等場景拓展。2023年以來，團隊相關(guān)技術(shù)已申請專利12項，估值超數(shù)千萬元。“我們的目標不僅是發(fā)論文，更要讓成果走出實驗室，惠及千萬患者”，鄧宏章說。

從破解遞送“死鎖”到鍛造人才高地

西電生科院團隊

正積極推進生物醫(yī)藥邁向未來

隨著非離子遞送技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化加速

基因治療的成本有望進一步降低

也為罕見病、慢性病等患者

提供了更可及的治療方案

在“健康中國”戰(zhàn)略指引下

這支兼具科學家思維與工程師執(zhí)行力的團隊

將繼續(xù)書寫屬于中國生物醫(yī)藥的新篇章

來源 / 生命科學技術(shù)學院

通訊員 / 王偉鵬

編輯 / 王冠玉

責編 / 王 格

出品 / 黨委宣傳部〔融媒體中心〕

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