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张强教授研究团队在《ACS Nano》发表重要研究进展

201956日,纳米领域国际权威学术期刊《ACS Nano》在线发表了我院张强教授研究团队的最新研究成果:“Transferrin Functionization Elevates Transcytosis of Nanogranules across Epithelium by Triggering Polarity-Associated Transport Flow and Positive Cellular Feedback Loop”。博士研究生杨丹为论文第一作者,张强教授何冰讲师为责任作者。研究工作得到了国家973计划和国家自然科学基金创新群体等项目的支持。这也是北京大学药学院第一次在该杂志上发表学术研究论文。

      

该论文代表着团队在纳米系统生物学领域的一项重要研究。纳米系统生物学重点关注纳米体系与生物体系的相互作用以及对彼此的结构组成和功能的影响。张强、何冰团队近年来重点研究基于纳米药物-肿瘤细胞相互作用的纳米系统生物学。以前人们主要从纳米角度考虑纳米-生物相互作用(Nano-Bio Interaction),如通过各种功能化增加纳米粒的细胞摄取,但实际上相互作用过程中细胞并不是被动的,细胞对纳米药物细胞转运也具有明显的调控作用。

该论文的第一个发现就是:在受体极性分布不同的两种细胞中,转铁蛋白(Tf)功能化纳米颗粒(Tf-NG)的细胞转运途径和程度明显不同。研究首先证实,两种上皮细胞模型上转铁蛋白受体(TfR)的极性分布存在天然差异,其中Caco-2细胞为双极性分布,而MDCK细胞为单极性分布。然后研究发现,Tf-NG的细胞摄取、细胞内转运和跨细胞转运等因TfR极性分布的不同而异;只有在TfR呈双极性分布的细胞系上,Tf-NG的细胞转运可形成完整的“从进到出”的转运流(polarity-associated transport flow),这非常有利于增加纳米粒的跨膜转运。

论文的第二个发现是:上皮细胞会对纳米粒的转运做出明显的响应。通过定量蛋白质组学的研究发现,Tf-NG的细胞转运改变了蛋白质的表达谱,其中与内吞和跨膜转运相关的蛋白质出现特异性上调;有趣的是,在TfR呈双极性分布的细胞系上,Tf-NG的细胞转运不仅诱导更多的内吞和跨膜转运相关蛋白上调,而且后者进一步加速Tf-NG的内吞和跨膜,即形成所谓“细胞正向反馈环”(positive cellular feedback loop)的现象。

总之,该研究揭示了纳米药物-肿瘤细胞相互作用的新机制,为靶向纳米药物跨上皮屏障的高效转运提供了思路。

 

论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b07231

 

【张强教授简介】 

张强,教授,博士生导师。毕业于北京医学院,华西医科大学药学博士,日本福冈大学客座研究员。973首席科学家,北京市重点实验室主任,教育部创新团队负责人。现任中国药学会常务理事、中国药学会药剂专业委员会名誉主任委员、中国药学会纳米药物专业委员会副主任委员、国家药典会委员制剂专业委员会副主任、中国药学杂志(中英文版)和药学学报(中英文版)副主编、J Controlled Release等国际杂志编委等。曾任世界控释协会(CRS)中国分会首任主席、中国药学会药剂专委会主任委员、天然药物及仿生药物国家重点实验室副主任等。