生物医药研究部

生物药与生物检测工程研究部由6名研究员，共51名科研工作人员组成。研究部聚焦于生物技术药物和疫苗研发和产业化的工程科学挑战，开展病原或危险因子先进检测与监测、药物分子设计、抗失活纯化制备和制剂筛选，以及临床前评价的全过程研究，形成核心工艺和成套化装备系统，同时为生物安全和应急工程建设提供重要保障。

2023年研究部发表学术论文40余篇，其中SCI论文27篇，IF>10的7篇，最高影响因子39.3（Signal Transduction and Targeted Therapy 2023,8,30），授权发明专利10项，制定行业/团体标准6项。获省部级科技奖励2项。主持或参与国家级项目19项，院和省部级项目12项，横向项目46项。

重点进展一：探究ArhGAP11A在AD病理发展中的作用机制，提出降低神经元内ArhGAP11A的表达用于治疗AD的新策略

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是由聚集的β淀粉样蛋白（β-Amyloid，Aβ）和tau蛋白在60岁以上老年人群中诱发的慢性神经退行性疾病。Aβ在AD的发生发展中发挥着关键作用，但引起Aβ产生增多、Aβ寡聚的原因尚未完全明确。刘瑞田研究员团队发现，在AD病人血清和脑组织中，Rho-GTP酶激活蛋白11A（ArhGAP11A）水平显著高于同龄正常老年人，ArhGAP11A可通过影响RhoA/ROCK/Erk1/2信号通路提高转录因子p-c-Fos和SP1的水平，进而促进神经元内淀粉样前体蛋白（APP）、β分泌酶（BACE1）和γ分泌酶（PS1）的表达，显著提高Aβ的产生。另一方面，ArhGAP11A通过与转录因子p53直接结合，促进p53向细胞核内转移，增加p53下游凋亡相关蛋白Bax、Puma和Noxa的表达，促进神经元凋亡。同时，Aβ寡聚体还可提高转录因子E2F1水平，增加神经元内ArhGAP11A表达，从而形成恶性循环，促进AD病理的发展。上述发现表明，ArhGAP11A在AD病理的发生发展中发挥重要作用（图1），降低神经元内ArhGAP11A的表达产生有可能成为靶向AD病因治疗的一个新策略。相关研究成果发表在Cell Reports期刊上（DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112624.）

图1 ArhGAP11A促进AD病理发展的作用机制

重点进展二：mRNA固相加帽新工艺实现高加帽效率、高回收率和抗RNase稳定性

针对体外转录（IVT）大规模制备带有5'-帽结构的mRNA 过程中mRNA容易降解和损失的难题，张松平研究员团队提出了一种在固相载体上对mRNA加帽的新技术。该技术包括通过poly dT亲和介质从IVT体系中捕获mRNA，然后添加加帽酶对结合在固相介质上的mRNA 5'端进行原位加帽，最后从固相介质上洗脱具有帽结构的mRNA。团队以编码EGFP的mRNA为模型系统，新策略大大简化了mRNA的制造过程，使操作时间缩短了2倍，整体mRNA回收率提高了1.76倍，而且新技术大大提高了mRNA耐受核酸酶的稳定性。研究结果表明，新型柱上加帽工艺可以作为一种简单、高效平台技术，适用于大规模生产加帽的mRNA并可显著提高过程经济性。该工作已发表在Biotechnology & Bioengineering（DOI: 10.1002/bit.28560）上，并已申请中国发明专利和PCT专利（CN 2022116590592；PCT/CN2023/136692）。

图2 mRNA固相加帽工艺

重点进展三：基于液质联用的胶原蛋白分析关键技术研究与应用获中国分析测试协会科学技术二等奖

张贵锋研究员课题组基于胶原蛋白氨基酸序列差异，从分子层次上实现了胶原蛋白的溯源分析，并筛选出不同类型胶原蛋白的特征多肽，建立了精确的胶原蛋白高通量定量分析方法。该方法不受样品类型的影响，可同时实现胶原蛋白类型识别和定量分析。该技术获得中国分析测试协会科学技术奖（二等奖）；同时将该技术应用于胶原基材料的体内降解规律研究（Separations; 2023,10(1): 7）以及动物体内不同类型的胶原蛋白比例及含量随年龄的变化研究（Regen Biomater 2023;10: 1-9）。

图3 中国分析测试协会科学技术二等奖

重点进展四：多学科交叉创新生物安全关键技术，实现成果装备化、体系化

针对疾病疫情控制、院内感染监测、食品安全预警、生物安全防护等领域对数字化、系列化、组合化生物安全监测检测装备的“创新-转化-能力”的迫切需求，周蕾研究员团队在“食品安全关键技术研发”、“生物安全关键技术研究”两项国家重点研发计划重点专项及其他国家、地方项目持续资助下，依托纳米材料、微纳器件、智能传感多学科交叉融合，研发了“单生物粒子荧光捕捉/识别/计数”“微生物空气动力捕获/富集/杀灭”“光量子微流通道多路采集抗扰/超敏/即时”“矩阵微流阵列并行探测智能/剥离/定量”等关键技术。团队开发的手持式生物气溶胶报警器、手持式生物快速检测器、生物病原体侦检仪、生物气溶胶预警系统、生物气溶胶自动监测装置、生物危害侦检仪、全自动生物气溶胶侦检系统、生物检验箱组、病原微生物现场快速检测箱组，形成了具有远程值守操控、数据加密传输、AI智能分析处理功能的数字化、系列化、组合化的生物安全监测检测装备体系。为疾控、临床、食安、生安等领域，提升早期监测检测、精准预警报警、智能处置决策能力提供了技术保障。