Heart Injuries

免疫细胞治疗通过激活或增强机体的免疫系统，在肿瘤治疗领域具有划时代意义，为癌症治疗带来了深远的影响。免疫细胞治疗能够弥补传统肿瘤治疗方法的不足，如手术无法完全清除微小病灶、放疗和化疗对正常细胞的损伤等。它可以帮助清除手术后残留在体内的肿瘤细胞，减少术后复发和转移的风险。同时免疫细胞治疗还可以与其他治疗方法如放疗和化疗联合应用，发挥协同抗肿瘤效应，提高治疗效果。近年来，免疫细胞治疗在肿瘤临床应用中取得了显著进展。例如，CAR-T细胞疗法已经在多种血液系统肿瘤和部分实体瘤患者中显示出良好的疗效。 同时近年来，免疫细胞治疗在非肿瘤领域也取得很多突破，例如在自身免疫疾病、感染性疾病、衰老等，未来非肿瘤领域或许是免疫细胞治疗更大的用武之地与市场所在。 01 自身免疫类疾病 1 SLE（系统性红斑狼疮） SLE（系统性红斑狼疮）一直是临床的难题，传统治疗方法包括糖皮质激素、免疫抑制剂和生物制剂等，在部分重度和难治性患者中的效果非常有限。CAR-T疗法通过靶向B细胞分化产生的自身抗体，达到深度清除致病性B细胞的效果，从而触发免疫“重置”，实现完全缓解疾病，许多患者在接受治疗后无需再使用羟氯喹、激素或免疫抑制剂，达到了接近一次性治愈的效果。 2021年8月，德国埃尔朗根-纽伦堡大学的研究人员在《新英格兰医学杂志》（NEJM）发表研究论文，对一名患有严重系统性红斑狼疮的20岁女性患者进行了CAR-T细胞治疗，这是世界上首次使用CAR-T细胞疗法来治疗系统性红斑狼疮。从治疗后的第三周开始，患者的肾脏和红斑狼疮指标有所改善，所有症状逐渐消失了，治疗团队表示，之前从未有任何药物达到过这种效果。2023年7月底，CAR-T细胞治疗仅仅一个月后，患者已经可以回家了，开始了正常的生活。如今已经一年多了，患者保持良好状态。相关研究成果发表在《柳叶刀》（The Lancet）。 目前国内多家企业也在快速推进此领域的研究。 2 难治性风湿免疫疾病 难治性风湿免疫疾病是临床难题之一。近年通用型CAR-T细胞疗法带来了新的希望。今年7月16日，我国上海长征医院风湿免疫科的徐老师团队，发布了一项令人瞩目的临床研究结果，三名患有严重复发难治性风湿免疫疾病的患者，在接受通用型CAR-T疗法后，病情得到了明显的改善。 这一研究的成果于2024年7月15日晚在线发表在《Cell》上是国际上首次报道通用型CAR-T成功治疗自身免疫疾病的研究成果。标志细胞治疗在该领域的临床研究迈出了突破性的一步。 3 阿尔兹海默病 阿尔兹海默症（俗称老年痴呆症），是一种非常常见的神经退行性疾病。这种疾病主要影响65岁以上的老年人。患者基数巨大，给患者急社会带来巨大的痛苦，当前临床期待更强效的治疗方案，或许免疫细胞疗法能带来更多选择。 研究人员成功在阿尔茨海默病患者中测试了一种名为 SNK01 的免疫细胞疗法的有效性。SNK01是一款非基因修饰的自体NK细胞疗法，其在采集患者的血液后从中分离并筛选出目标NK细胞，再激活NK细胞并促使其扩增。这是一种增强型自然杀伤细胞，可表达激活受体并显示出显着的细胞毒性。这种治疗可以穿过血脑屏障，血脑屏障是防止毒素进入中枢神经系统的一层细胞。 在I期临床试验中，10名阿尔茨海默病患者接受了SNK01的NK细胞治疗。研究的最终数据，进一步证明SNK01耐受性良好，似乎可以降低患者的阿尔茨海默症血液标志物:Aβ42/40淀粉样蛋白，并减轻神经炎症。使用ADCOMS评分显示，90%的患者11周后表现出改善或保持稳定的认知功能，这表明SNK01不止局限于减缓疾病进展。  华盛顿医学院研究者们系统地比较了淀粉样蛋白沉积或tau聚集和神经退行疾病的小鼠大脑中的免疫环境。他们的研究结果揭示了在tau病和神经变性中，激活的小胶质细胞和T细胞相互作用的免疫中枢，可以作为预防阿尔茨海默病和原发性tau病的神经退行性变的治疗方法。 02 抗衰老领域  几千年来抗衰老是人类永恒的需求。预计到2030年，65岁以上的老年人将占世界人口的20%。衰老细胞在生命早期就被免疫系统生理清除，利用增强免疫细胞并延长这一过程可能使机体获得更大收益。《自然衰老》杂志发表了抗衰老领域的一项新突破。科学家发现，单次注射由CAR-T细胞组成的抗衰老疗法可以延缓或逆转衰老的特征，并可能在数年内继续提供这些益处。这种方法改善了年老机体的运动能力和代谢功能障碍，如葡萄糖耐量。这项新研究的不同之处在于，它将CAR-T免疫细胞视为一种预防和治疗与衰老相关的变化的方法。此外，这些细胞的持久性表明，即使是一次给药也可能能够治疗与年龄有关的慢性疾病。基于这些突破性成果，研究人员正在寻找能让机体更健康且活得更久的新方案。随着科学研究的进展，科学界离人们梦寐以求的青春之泉又近了一步。 1 巨噬细胞 巨噬细胞是免疫系统中的关键细胞，它们通过吞噬作用清除凋亡细胞和衰老细胞，防止炎症和组织损伤。在动脉粥样硬化等疾病中，巨噬细胞的这种清除功能受损，可能导致疾病的进展。 2 自然杀伤（NK）细胞 NK细胞是免疫系统中的另一类重要细胞，它们通过识别衰老细胞表面的特定分子（如MICA/B和ULBP2）来清除衰老细胞。NK细胞的这种清除功能对于防止肿瘤发展和慢性炎症至关重要。 3 T细胞 T细胞，特别是CD8+细胞毒性T细胞，可以通过识别衰老细胞表面的MHC I分子来直接杀死衰老细胞。此外，通过基因工程改造的CAR-T细胞（嵌合抗原受体T细胞）可以被设计为特异性地识别和清除表达特定抗原的衰老细胞。 4 树突状细胞 树突状细胞是专业的抗原呈递细胞，它们可以吞噬衰老细胞并将其抗原呈递给T细胞，从而激活适应性免疫反应。 03 脏器纤维化 最近的临床前研究表明， CAR-T 细胞可以针对纤维化并在高血压损伤后恢复心脏功能。研究人员注入 anti-FAP CAR-T 细胞可以在心脏损伤后解决纤维化问题，并改善心脏功能。肝脏疾病、慢性肾脏疾病、肺部疾病、骨骼肌疾病等许多其他情况都可以尝试使用抗纤维化 CAR-T 细胞进行治疗。 今年安徽医科大学第一附属医院王华教授团队在Journal of Hepatology上发表题为Chimeric antigen receptor-modified macrophages ameliorate liver fibrosis in preclinical models的研究论文，该研究首次提供了临床前证据，证明靶向uPAR的CAR-Ms可以减轻肝纤维化。 在上文提到的，我国上海长征医院风湿免疫科的徐老师团队，三名患有严重复发难治性风湿免疫疾病的患者，在接受通用型CAR-T疗法后，还有一个新的发现：CT和核磁共振显现心肺等重要器官的纤维化实现损伤逆转，并在6个月的随访期间持续改善。临床通常认为，器官的纤维化是很难逆转的，这个试验貌似打开了脏器纤维化逆转改善，新的一扇窗。 04 抗感染 CAR-T的初衷是为了治疗HIV感染病人。随着 CAR-T 结构的优化，基于二代结构的 CAR-T 也被应用于 HIV 的治疗，相关的临床实验正在积极开展。 同时近期研究测试了 CAR-T 细胞对抗侵袭性肺曲霉病的功效，表明该 CAR-T 细胞在体外和侵袭性肺曲霉病小鼠模型中均显示出抗真菌特性。 目前已有临床研究探讨了 NK 细胞在治疗 HPV 病毒感染中的应用。不少试验表明应用 NK 细胞过继免疫疗法可有效地阻止癌症前状态的进展，对于 CIN 早期与宫颈原位癌的患者具有良好的控制与治疗作用。 2023年8月，国际知名期刊《Open Life Sciences》上曾报道一位肺癌继发败血症患者的案例，患者陷入昏迷状态在采用NK细胞疗法治疗后，逐渐苏醒并恢复身体功能。 虽然CAR-T 在慢性感染方面有着广阔的发展空间，但是对于急性感染，需要紧急反应，当前 CAR-T 离体生产过程还需进一步优化，通用型免疫细胞治疗或是一种更好的选择。 05 传染性疾病 2022年，《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志发表文章，科研人员在这篇文章中也表示，NK细胞是抗病毒的天然武器，在临床研究中也已经证明NK细胞对这类病毒（如甲型流感病毒、新冠病毒、乙肝病毒、丙肝病毒、艾滋病毒等）均有效。 还有研究表明，甲型流感病毒为了防止体内免疫细胞的干扰，它会释放一种名为PB1-F2毒性蛋白从而抑制NK细胞的招募，减少体内NK细胞的数量，从而增加其发病率和致死性。未来NK细胞有望代表一种新型的抗病毒治疗方法。 06 代谢系统疾病 早在几年前，《Science》就有文章大胆预测：调节性T细胞将成为细胞治疗的下一个前沿领域。在治疗代谢性疾病2型糖尿病的过程中，免疫细胞疗法的目标是纠正失衡的免疫状态，保护β细胞免受自身免疫攻击。当前有些研究报告显示，采用免疫调节T细胞疗法后，部分糖尿病前期患者的血糖水平得以稳定，减少了胰岛素需求。 你知道细胞疗法在非肿瘤领域的6个重磅研发方向吗？ 作者 | Yang  审核编辑 | Dr. Tuu ▎2024国际药物研发论坛推荐 瞄准全球最前沿的创新技术，由中关村生命科学园发起的2024国际药物研发论坛将于11月22日在北京召开，聚焦创新药物研发和可持续发展，围绕细胞与基因治疗药物研发及产业化、靶向肿瘤药物的研究进展探讨如何整合各方资源，在新技术上、新靶标、新机制、新化合物等方面寻求突破，打通“基础研究-新药创制-成果转化”三大环节之间的壁垒，努力建设新药创制生态圈，推动我国新药创制事业的源头创新、持续创新和循环创新。 本次论坛邀请了来自中国、英国、日本、瑞士、美国的顶尖基础研究及药物研发领域的科学家，包括罗敏敏教授，Adil Mardinoglu 教授，Shuai Ke教授，Minoru Takasato教授，Maya Zhang博士，Bernd Wollscheid教授，王军研究员等国内外知名专家出席，针对创新药物新技术研究，细胞基因疗法开发，靶向肿瘤药物研究带来最前沿的分享。 *议程以现场实际为准 扫码报名国际峰会了解最新源头创新 2023年国际药物研发论坛往期回顾：

电除颤是一种在短时间内通过强脉冲电流对心脏进行电击，使全部心肌瞬间除极，以终止异位心律，并恢复窦性心律的紧急治疗手段。当前，电除颤被广泛认为是治疗心室颤动的最有效手段，且实施越早，成功率越高。 尽管我们在新闻中常能看到非专业人员在公共场所使用自动体外除颤器（AED）成功救助他人的情况，在实际操作中，许多患者并非一次除颤就能成功，特别是在医院内，部分患者甚至需要反复除颤治疗以终止室颤。 然而，除颤成功并不等同于抢救成功。除颤后的治疗效果不仅体现在即时的心律恢复，还影响复律后24小时、72小时乃至一周内心输出量的恢复情况，以及是否会出现因除颤能量过大导致的心肌损伤等并发症。这些影响长期生存率和治疗后预后效果的问题，与除颤技术的选择息息相关。 放眼当前全球主流除颤技术路径， 起源于1965年的单相波除颤仪，因经心电流大、对心肌损伤大、无法根据阻抗自动调整而被双相波除颤仪取代。在除颤过程中，双相波除颤仪会先后向心脏释放方向相反的电脉冲，相比于单相波更符合心脏的电生理特性。同时，它还能检测出不同的人体经胸阻抗，并对其进行补偿，确保高阻抗患者的除颤成功率。 而双相波则以双相截断指数波（BTE）和双相方波（RBW）为主。其中，双相截断指数波（BTE）技术源自植入式心律转复除颤器（ICD），虽在一定程度上改善了除颤电流的衰减问题，但在对高阻抗患者除颤时，需延长放电时间，过长的的放电时间可能诱发患者的二次室颤，治疗效果受巨大影响，并且仍存在较高的峰值电流，该技术应用在体外时，会对心肌造成一定的损伤。 而双相方波（RBW）可自动测量人体经胸阻抗，并在放电过程中快速调节除颤仪内部的数控阻抗，保持总阻抗（机内阻抗+经胸阻抗）不变，从而维持除颤电流和放电时间的“恒定”，极大减少了诱发二次室颤的风险，在高阻抗病人的治疗中有明显的成功率的改善。并且，其消除了峰值电流，确保在低阻抗病人除颤过程中更好地保护心肌 基于双相方波的优势，瑞新康达研发出了“低能量双相方波（RBW）”技术。与传统的双相截断指数波（BTE）相比，低能量双相方波（RBW）技术首次除颤能量仅为120J，实现了更低的峰值电流、更高的平均电流和恒定的放电时间。不仅提高了除颤成功率，还降低了心肌损伤，改善了患者预后，减少了再次诱发心律失常的风险。  低能量双相方波波形 目前，公司自主研发的自动体外除颤器RCD-600（适用于成人）和RCD-600E（适用于成人和儿童）均已获得NMPA批准。 瑞新康达的RCD-600系列产品 “低能量”≠“低效率”，“低能量”≠“降低除颤成功率” 在深入探讨瑞新康达的低能量双相方波（RBW）技术前，我们首先要澄清两个关键概念： ■ “低能量”并不等同于“低效率” “低能量”一词在公众认知中往往容易引发误解，被误认为是“低效率”的代名词，尤其在国内低能量除颤尚未广泛普及的背景下，这种误解更为普遍。然而，事实并非如此。 “低能量”对应的是“高平均电流”和“高效”。保障除颤成功率的并不只是能量，而主要取决于平均电流。120J 的低能量双相方波（RBW）技术更低的能量就能够达到相同的除颤成功率，这便是“高效”的体现。 美国心脏协会复苏指南中明确指出：“尽管在操作除颤器时，医务人员选择的是除颤能量（焦耳J），但是真正使心肌去极化的是电流（安培A）。虽然能量一词在目前的行业说法中根深蒂固，但实际上能量与除颤过程的生理变化并不直接相关。”[1] 也就是说，在除颤过程中，真正决定是否成功的是除颤过程的“平均电流”强度，而由于人体存在阻抗，电能在人体传递的过程中必然会产生热量的转化，而这部分能量会对心肌造成一定程度的损伤，应尽量减小。 ■ “低能量”并不意味着“降低除颤成功率” “波形才是真正决定低能量的关键。” 瑞新康达创始人张耀松指出，除颤器通过产生电流来中止室颤，使心脏恢复窦性心律。而除颤的效果主要取决于平均电流，用户选择能量只是一种表现形式，是电流实际在对心肌细胞去极化。不同的波形进行除颤所产生的电流也不同，而电流大小和峰值会直接影响除颤的效果和安全性。 “拥有高首次除颤成功率、且能有效的降低心肌损伤的低能量，才是真正的低能量。”张耀松总结道。 首次除颤能量仅120J，除颤率高、心肌损伤小，改善患者预后，实现高稳定、低能量柔性除颤 张耀松告诉动脉网，双相波除颤技术其实40多年前就有了，但如何在放电过程中降低峰值电流以及进行阻抗补偿，至关重要。而要同时实现峰值电流降低、平均电流提高以及阻抗补偿，核心难点在于在一瞬间的放电时间里对流经心脏的电流进行精准控制。 瑞新康达潜心十年，研发出国际领先的120J低能量双相方波（RBW）除颤技术，其首次除颤能量仅需120J，实现更低的峰值电流、更高的平均电流和恒定的放电时间，大幅提升除颤成功率。同时也有效减轻了心肌损伤和周围组织的热损伤，能够改善患者除颤预后效果[2]，这对于一些患有心脏疾病或其他健康问题的患者来说尤为重要。 当遇到如运动员、体型健壮、气胸等高阻抗病人时，该技术依靠先进的阻抗补偿技术，依然有较高的平均电流且放电时间恒定，更有效提高了除颤成功率。 自动体外除颤器RCD-600系列是瑞新康达的拳头产品。RCD-600采用双相方波（RBW）技术，首次除颤能量120J，在保证高除颤成功率的同时，可以降低因过高的峰值电流对心肌细胞造成的损伤，还能避免过长的尾波电流诱发二次室颤的风险。 今年4月，在杭州钱塘女子马拉松-男子护跑半马赛道上，瑞新康达AED成功拯救了一位男性跑者的生命，仅一次除颤患者便成功复律，并在当天顺利出院 打造“除颤+生命支持”完整急救产品线，与沃尔沃汽车、亚马逊全国数据中心达成合作 瑞新康达立志成为中国心脏复苏领域的执牛耳者。在整体产品布局上，以除颤类产品为主，结合生命支持类产品，形成了完整的急救产品管线。 除上述介绍的面向B端的RCD-600系列，公司也致力于拓宽产品管线，布局了自动体外除颤器RCD-500，并同步研发可穿戴除颤器WCD；在生命支持类产品线上，公司研发的自动心肺复苏机、急救呼吸机等产品已相继进入审批。 瑞新康达不仅关注患者治疗，也同样重视除颤后患者的长期预后，希望打造国内心脏骤停救治生态链。除硬件产品外，公司也在长期跟踪患者预后数据，并打造致命性心电数据库，以期能在心脏骤停发生前用AI实现判断和预警，将现有的致命性心脏病的事后干预治疗变成事前干预。 瑞新康达携手沃尔沃品牌启动道路使者联盟活动 凭借柔性除颤、安全性高、治疗效果可靠、操作简便的优势，瑞新康达与沃尔沃达成合作，成为其车载急救设备的合作伙伴。此外，公司还与亚马逊全国数据中心、中国联通、中国石化等业内巨头达成合作，为其提供从安装到远程智能管理到救助后数据分析的全流程支持。 亮眼的商业表现也让瑞新康达在今年9月完成由弘润创投独家投资的数千万元Pre-A轮融资。 最后，张耀松表示，国产AED已经解决了从无到有的问题，接下来瑞新康达将一如既往跟踪国际前沿科学，立足解决致命性心脏病临床痛点，真正让国产心肺复苏设备的技术水平跟国际接轨，确保更多全球领先的心肺复苏技术落地中国。 * 参考资料： [1] AHA Guidelines 2005. Circulation. 2005; 112[suppl IV]. [2] Li, Y et al. A Comparison of Defibrillation Efficacy Between Different lmpedance Compensation Techniques in High Impedance Porcine Model. Resuscitation. Nov 2009. [3] Huang, J et al, Ascending-Ramp Biphasic Waveform Has a Lower Defibrillation Threshold and Releases Less Troponin l Than a Truncated Exponential Biphasic Waveform. Circulation. Sep 2012. 如果您想对接文章中提到的项目，或您的项目想被动脉网报道，或者发布融资新闻，请与我们联系；也可加入动脉网行业社群，结交更多志同道合的好友。 近 期 推 荐 声明：动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。 动脉网，未来医疗服务平台

▎药明康德内容团队编辑 每年的10月是诺贝尔奖公布的时间，在这一年一度的科学盛典举行前，预测最终大奖花落谁家一直是领域内外的观众都乐此不疲的事情。不久后，我们将迎来2024年诺贝尔奖的揭晓。那么，哪些杰出科学家有望荣膺这一殊荣呢？药明康德内容团队根据近期《细胞》子刊Cell Chemical Biology所做出的预测、各类诺奖风向标奖项的最近评选结果，以及历年获奖的可能规律，为大家介绍几位备受瞩目的“种子选手”，他们在生理学或医学奖、化学奖的角逐中拥有很高的竞争力。 图片来源：诺贝尔奖官网 诺贝尔生理学或医学奖的获奖研究预测（排名不分先后） 获奖研究预测1： 环鸟苷酸-腺苷酸合酶（cGAS）-干扰素基因刺激因子（STING）通路的发现 陈志坚教授、Glen Barber教授、舒红兵教授 ▲陈志坚教授（左）、Glen Barber教授（中）、舒红兵教授（右） 早在一百多年前，被誉为细胞先天免疫之父的Ilya Mechnikov教授在获得诺贝尔生理学或医学奖后的演讲中曾敏锐地指出，核酸可以刺激免疫反应，引来一支“吞噬细胞保护大军”抵御病原微生物。然而，这个过程的确切机制成了持续一个世纪的未解之谜。 2008年，迈阿密大学医学院的Glen Barber教授和武汉大学的舒红兵教授团队各自独立发现了干扰素通路中的关键蛋白。Barber教授将这种蛋白命名为STING，它能刺激细胞加速产生I型干扰素。次年，Barber教授团队报告称DNA会启动这一过程。然而，尽管STING非常重要，但它并不能直接感知DNA。陈志坚教授在得州大学西南医学中心的实验室于2012年发现了cGAS蛋白。他们的研究表明，当细胞质中出现DNA时，cGAS能够与这些双链DNA结合，并且改变自身的构象。这会激活cGAS的酶活性，使用cAMP和cGMP为原料，生成名为环鸟腺苷酸（cGAMP）的信号分子。这种信号分子会激活免疫系统。而cGAS的独特之处在于，任何双链DNA都可以激活它，从而引发免疫反应和炎症。值得一提的是，陈志坚教授获得今年的拉斯克基础医学研究奖，以表彰他在cGAS发现方面的贡献。 cGAS及其通路的发现也为医学研究和疗法开发上开辟了新途径。例如，研究人员发现cGAS-STING的异常激活与自身免疫疾病有关，免疫系统会错误地攻击人体自身的组织。因此，cGAS抑制剂可能可以治疗此类疾病。相反，激活该通路可以增强免疫系统对抗癌症或感染的能力。该通路在炎症和免疫中的作用使其成为药物开发的关键靶标，对癌症免疫与自身免疫疾病治疗，以及传染病的控制具有重要意义。 获奖研究预测2： CAR-T（嵌合抗原受体T细胞）疗法治疗癌症 Michel Sadelain教授、Steven Rosenberg教授和Carl June教授 ▲Michel Sadelain教授（左）、Steven Rosenberg教授（中）、Carl June教授（右） Michel Sadelain教授、Steven Rosenberg博士与Carl June教授是CAR-T疗法开发的先驱。在纪念斯隆-凯特琳癌症中心，Sadelain教授团队的工作重点是增强CAR-T细胞的功能性和持久性。该团队通过设计具有共刺激域（如CD28和4-1BB）的CAR做出了重大贡献，这些修改提高了CAR-T细胞在体内的增殖和存活率，这使T细胞能够更有效地攻击癌细胞并维持其抗肿瘤活性。 Rosenberg博士则在将CAR-T疗法推向癌症治疗的前沿工作上发挥了重要作用。在担任美国国家癌症研究所外科分部主任期间，Rosenberg博士及其团队率先将包括CAR-T在内的过继细胞转移疗法转化为临床治疗。该实验室的研究重点是使用转基因T细胞治疗晚期癌症，为CAR-T在小规模患者试验中治疗实体瘤的潜力提供了突破性证据。Rosenberg博士领导的临床试验证明了CAR-T细胞的可行性和有效性，为其在免疫疗法中的应用奠定了基础。 June教授在CAR-T细胞疗法的开发上具有关键贡献。June教授在宾夕法尼亚大学实验室的研究专注于改造表达CD19 CAR的T细胞，这些经过改造的细胞在成功用于慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者治疗时，取得了重大突破。这一临床成功证明了CAR-T细胞在血癌治疗方面的有效性，从而引起了人们对该领域的广泛关注与投入。June教授团队的工作推动CAR-T细胞疗法从实验室走向临床，并最终促使美国FDA批准首款用于治疗血液癌症患者的CAR-T疗法，促进癌症治疗进入了一个新纪元。 参考阅读：《自然》重要发现：CAR-T疗效可持续10年！ 获奖研究预测3： 人工智能（AI）加速科学发现 Demis Hassabis博士和John Jumper博士 ▲Demis Hassabis博士（左）、John Jumper博士（右） 蛋白质是生命的基本组成，它们的功能取决于其三维（3D）结构，也就是蛋白质的折叠模式。长久以来，生物学界一直面临的一个重大挑战是如何根据线性的氨基酸序列来预测蛋白质的三维结构。而在2020年底，谷歌旗下DeepMind公司所开发的人工智能深度学习系统AlphaFold2首次实现了能够与实验结果媲美的结构预测。在接受检验的近100个蛋白靶点中，AlphaFold2对三分之二的蛋白靶点给出的预测结构与实验手段获得的结构相差无几。从那时起，已有数亿个部分或完整的蛋白质结构被成功预测，几乎涵盖多个生物体的完整蛋白质组，每个预测结果都附带有精度评估和置信度分析。 Hassabis博士是DeepMind的创始人兼首席执行官，同时也是AlphaFold项目的负责人。Jumper博士则是AlphaFold项目的首席高级研究员。两位科学家共同主导开发了AlphaFold以及后来的AlphaFold2。2021年，Hassabis博士和Jumper博士与欧洲分子生物学实验室的欧洲生物信息学研究所（EMBL-EBI）合作，发布了AlphaFold预测的蛋白结构数据库（AlphaFold Protein Structure Database）。这个数据库涵盖了人类和20种常用生物模型的35万个蛋白质结构，并且对98.5%的人类蛋白质结构进行了准确预测。在此之前，科学界解析的蛋白结构只占人类蛋白序列的17%。人工智能预测蛋白质结构领域的一系列突破，也被《科学》评选为2021年的年度科学突破。 这些突破对基础生物学产生了深刻的变革性影响，揭示了蛋白质结构和复杂分子机制之间的全新联系，促进了新的蛋白质工程设计，并为分析人类疾病的遗传学奠定了重要基础。高精度的三维蛋白质折叠预测彻底改变了我们理解蛋白质损伤（如突变、化学结合、修饰等）如何导致细胞功能失调并引发疾病的方式，因此成为当今几乎所有药物开发项目的核心要素。 诺贝尔化学奖的获奖研究预测（排名不分先后） 获奖研究预测4： 开发新一代测序（NGS）技术 Shankar Balasubramanian教授、David Klenerman教授 ▲Shankar Balasubramanian教授（左）、David Klenerman教授（右） 剑桥大学的Shankar Balasubramanian教授和David Klenerman教授是开发新一代测序技术的代表人物。他们的发明最终被应用在Solexa-Illumina测序技术中，该技术通过大大提高效率和降低DNA测序成本，彻底改变了该领域的研究。在他们开发的新型测序技术出现之前，测序完整的人类基因需要耗时数月，耗费数百万美元。得益于他们的发明，同样的任务在一天之内，仅需大约600美元就能实现。 两位科学家的思路是边合成边测序：将一条DNA链固定，利用DNA聚合酶构建新的DNA链，而该过程使用的脱氧核苷酸经过了荧光标记，因此可以在测序的同时检测荧光信号、获得序列信息。Balasubramanian教授的贡献对于利用化学见解实现大规模平行测序至关重要，这成为下一代测序技术的基石。Klenerman教授则在开发测序平台所依赖的单分子检测和成像技术方面发挥了重要作用。他在生物物理技术和仪器方面的专业知识使设计出能够同时分析数百万个DNA片段的系统成为可能，大大提高了测序的可扩展性。他在光学和工程方面的工作促进了对DNA合成的实时观察，这对于该发明的商业化至关重要。Balasubramanian教授和Klenerman教授的贡献共同改变了基因学的研究，使从个体化医疗到大规模流行病学研究的广泛应用成为可能。 获奖研究预测5： 蛋白质折叠机制的发现 Franz-Ulrich Hartl教授、Arthur Horwich教授 ▲Franz-Ulrich Hartl教授（左）、Arthur Horwich教授（右） Franz-Ulrich Hartl教授是马克斯·普朗克生物化学研究所细胞生物化学系主任。直到20世纪80年代末，蛋白质折叠过程一直被认为是自发的。但是，Hartl教授与耶鲁大学的Arthur Horwich教授合作，首次证明了细胞内蛋白质的折叠实际上需要伴侣蛋白的协助。这项开创性的工作揭示了伴侣蛋白在蛋白质折叠中的重要作用。1992年，Hartl教授提出了伴侣蛋白接力的概念，这表明不同的伴侣蛋白在蛋白质折叠过程的不同阶段承担不同的功能。 Horwich教授是耶鲁大学医学院的遗传学和儿科教授。他的早期研究涉及蛋白质如何被导入线粒体，进而发现了线粒体内伴侣蛋白——热休克蛋白60（Hsp60）。通过使用遗传学、生物化学和生物物理学的方法，Horwich教授成功解析了伴侣蛋白的运作机制。近年来，Horwich教授的研究聚焦于肌萎缩性侧索硬化（ALS）中蛋白质折叠异常的影响。 Hartl教授与Horwich教授的研究对医学疗法的开发产生了深远影响。他们关于蛋白质折叠的发现为理解许多与折叠错误相关的疾病病理学提供了基础，推动了新型治疗策略的发展。特别是在神经退行性疾病的研究中，他们的工作为开发干预蛋白质折叠过程的新药物开辟了道路。 获奖研究预测6： 揭示自由基与抗氧化剂在人体疾病中的重要作用 Barry Halliwell教授 ▲Barry Halliwell教授 新加坡国立大学的Halliwell教授在自由基与抗氧化剂研究领域做出了开创性贡献。他与合作者于1976年提出了广为人知的Foyer-Halliwell-Asada循环，揭示了植物如何通过抗坏血酸盐-谷胱甘肽循环来清除过氧化物，保护叶绿体免受损伤。这一发现不仅对植物生物化学产生了重大影响，也为研究自由基在生命系统中的作用奠定了基础。 Halliwell教授进一步将研究重心转向自由基与人类疾病的关联，开创性的研究揭示了金属催化自由基反应在疾病中的作用。他指出，在氧化应激条件下，释放的铁可催化细胞内自由基反应，削弱抗氧化酶的保护作用，引发一系列氧化损伤。这包括铁过剩、心肌损伤、癌症免疫疗法导致的毒性及炎性病变等情况，为疾病机制提供了新的视角。 此外，Halliwell教授在自由基检测方法的开发上也取得了突破。他与团队建立了基于芳环羟基化及DNA损伤化学“指纹”等技术的新检测方法，尤其是质谱分析技术，帮助解读不同自由基造成的损伤特征。这项技术已用于解析帕金森病及阿尔茨海默病中的氧化损伤，深化了对DNA氧化损伤在多种疾病中的作用理解。Halliwell教授的这些研究，为神经退行性疾病的机制研究与疗法开发提供了重要线索。 ▲欲了解更多前沿技术在生物医药产业中的应用，请长按扫描上方二维码，即可访问“药明直播间”，观看相关话题的直播讨论与精彩回放 参考资料： [1] The next Nobel Prize in chemistry or in physiology or medicine. Retrieved October 3, 2024 from https://www.cell.com/cell-chemical-biology/abstract/S2451-9456(24)00362-3 免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。 版权说明：本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。 分享，点赞，在看，聚焦全球生物医药健康创新