光子技术研究院/药学院联合团队在肿瘤诊疗方面取得重要进展
近日，暨南大学光子技术研究院关柏鸥教授团队和药学院张冬梅教授团队合作在肿瘤诊疗方面取得重要进展，实现了肿瘤在体原位快速诊断与治疗一体化技术，研究成果以“Fiber‐Optic Theranostics (FOT): Interstitial Fiber‐Optic Needles for Cancer Sensing and Therapy”为题发表在国际期刊Advanced Science(IF:16.81)上。
如何战胜恶性肿瘤，是现代科技面临的重大挑战性课题之一。人们一直在努力寻找更快捷的肿瘤诊断技术和更有效的肿瘤治疗手段。关柏鸥教授团队和张冬梅教授团队进行跨学科合作，以光纤为载体构建肿瘤诊断与治疗技术。光纤只有头发丝般粗细，能够近乎无创地被引导到达体内病变部位。到达肿瘤病灶后，光纤不仅能够进行肿瘤原位检测，还能对肿瘤加热杀死癌细胞。
肿瘤检测是通过光纤荧光传感器实现的。研究团队研制了一种肿瘤微环境响应荧光探针，将荧光探针修饰在光纤前端，光纤到达病变位置后荧光探针能够对肿瘤做出快速响应，响应时间小于20秒。如果肿瘤是恶性的，荧光探针会发出荧光，荧光信号经由光纤传递出来。
肿瘤治疗利用了光热效应，光纤前端一小段光纤中掺有稀土离子，稀土离子吸收光纤中光能转化为热量。肿瘤细胞比正常细胞对热更敏感，在42.5～43℃下正常细胞不会受到损伤，而肿瘤细胞则会损伤坏死。光纤前端还内置了布拉格光栅温度传感器，能够实时监测靶区温度，从而控制热疗剂量。小鼠实验表明，该技术对人胰腺癌移植瘤、人肝癌原位移植瘤、人乳腺癌原位移植瘤都能够有效治疗，肿瘤抑制率达到100%。
我校光子技术研究院冉洋研究员、王维副研究员、药学院陈敏锋副研究员、医学部徐志远博士后为共同第一作者，光子技术研究院关柏鸥教授和药学院张冬梅教授为共同通讯作者。此外，美国圣约翰大学陈哲生教授为该项研究做出了贡献。该工作得到了国家自然科学基金、广东特支计划本土团队项目、暨南大学学科交叉专项等项目的资助。
关柏鸥表示，“这项技术治疗恶性肿瘤效果非常好，属于从0到1的原创成果，希望这项成果得到更多关注，最终能走向临床应用。”
官全龙课题组在人工智能领域
取得新的进展突破
近日，暨南大学以第一完成单位在计算机领域的国际顶级期刊《Pattern Recognition》（简称PR）以“Molecular Substructure Graph Attention Network for MolecularProperty Identification in Drug Discovery”为题发表最新研究成果。Pattern Recognition是中科院SCI（计算机科学）一区TOP期刊，最新影响因子为7.740。
该成果面向人工智能和药学交叉学科前沿领域，由暨南大学信息科学技术学院研究团队完成，2019级硕士研究生叶贤斌和导师官全龙教授为共同第一作者，罗伟其教授、方良达副教授为合作作者，数学系副教授赖兆荣为通讯作者。
药物分子性质预测是药物研发中的关键环节，基于传统图神经网络的方法只考虑原子之间的交互信息，忽略了分子的层次结构信息。根据化学和药学的知识，分子的子结构与其理化性质和结合亲和力密切相关。由于传统模型很少考虑分子的子结构，分子的子结构信息没有得到充分利用，特别是对于含有多环结构的药物分子，导致它们的预测精度有限。
（MSSGAT整体结构）
在本论文中，官全龙课题组针对分子子结构信息缺失的问题，提出了三种子结构特征提取的策略，并针对分子多层次的特征设计了层次化的结构信息融合模型，与传统的图网络模型相比，强化了子结构间相互作用信息的融合。在13个来自公开数据库的有关药物性质预测的基准数据集上，大量的实验表明了该模型在多个药物性质预测评价指标上均取得先进的水平，特别对含有多环结构的药物分子，具有较高的预测精度。另外，通过注意力机制对分子进行可视化，发现模型在预测过程中能够重点关注对性质影响较大的子结构或官能团，在一定程度上为药物研发提供了新的思路。
基础医学与公共卫生学院杨光教授与环境学院曾永平教授合作发表研究论文
3月15日，基础医学与公共卫生学院病原生物学系杨光教授与环境学院曾永平教授合作在Journal of Hazardous Materials（影响因子：10.588）在线发表题为“Exposure to polystyrene microplastics reduces regeneration and growth in planarians”的研究论文。
该研究将涡虫暴露于不同粒径与浓度的微塑料后，发现微塑料抑制涡虫的生长和再生，减少全能干细胞的比例，影响细胞凋亡，促进氧化应激。微塑料作用下涡虫干细胞标记基因piwiA、piwiB和增殖相关基因PCNA表达受到抑制。
通过蛋白质组学测定，该研究还发现微塑料损伤干细胞可能依赖于Notch和TGFβ/SMAD信号通路，证明环境中广泛存在的微塑料对干细胞产生损伤，为探索微塑料与相关疾病的关联研究提供重要线索，也为环境微塑料的治理提供了新的科学依据。
基础医学与公共卫生学院MPH专业硕士生高天宇（导师：杨光）、环境学院博士后孙冰冰（合作导师：曾永平）、山东理工大学徐振彪副教授为该论文的共同第一作者。环境学院曾永平教授和我院病原生物学系杨光教授为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。
基础医学与公共卫生学院病原生物
学系万钦黎副教授在Nature Communications发表学术论文
近日，基础医学与公共卫生学院病原生物学系万钦黎副教授在Nature Communications（影响因子14.9）上发表了题为Histone H3K4me3 modification is a transgenerational epigenetic signal for lipid metabolism in Caenorhabditis elegans的研究成果，报道了高脂食物喂养可诱导线虫的脂肪积累表型，且父母代线虫可将这种肥胖信号传递给后代，导致后代在没有高脂喂养的情况下，也可表现出脂肪积累表型，并揭示了这种跨代遗传效应被组蛋白H3K4me3的修饰所介导。
在这项研究中，作者发现转录因子DAF-16/FOXO和SBP-1/SREBP，核受体NHR-49和NHR-80，delta-9去饱和酶（FAT-5、FAT-6和FAT-7），以及WDR-5.1参与的H3K4me3介导了跨代脂质积累。
为进一步解析这些参与脂质积累跨代遗传的分子在整个过程中是执行脂代谢相关应答反应，或是传递脂质积累信息，还是同时参与两者，作者设计了代次特异性RNAi沉默（即通过亲代P0或者子代F1代特异地RNAi沉默）实验进行深入解析，并发现在这些因子中，NHR-49，NHR-80和delta-9去饱和酶（FAT-5、FAT-6和FAT-7）作为参与脂代谢调控的执行者，WDR-5.1是跨代信息的传递者，而DAF-16和SBP-1既是执行者也是传递者。
在这项研究中，作者发现通过高脂食物喂养线虫会导致脂质的积累，且亲代中脂质积累的压力会诱导脂质代谢相关转录因子及核受体SBP-1、DAF-16、NHR-49和NHR-80的活性。同时，SBP-1调控组蛋白H3K4me3修饰，并在后代中建立表观遗传标记。
反过来，子代中的H3K4me3标记促进脂质代谢相关基因（如sbp-1和daf-16）的募集并促进它们的激活；同时，DAF-16和SBP-1的激活能招募NHR-49或NHR-80形成复合物，然后DAF-16、SBP-1、NHR-49和NHR-80协同诱导脂质代谢调控相关基因（如fat-5、fat-6和fat-7）的表达去响应脂质代谢变化并重置代谢过程，最终实现肥胖效应的跨代表观遗传。
基础医学与公共卫生学院万钦黎副教授为本研究的第一作者，暨南大学生物医学转化研究院周庆华教授为本研究的通讯作者，暨南大学硕士毕业研究生孟晓为该论文的共同第一作者。
基础医学与公共卫生学院郭景慧课题组在Advanced Science发表论文
近日，基础医学与公共卫生学院郭景慧副教授课题组与学校纳米光子研究院及香港理工大学生物医学工程系合作，在利用光子纳米喷流改善光遗传技术研究中取得重要进展。
他们将聚苯乙烯微球作为光学微透镜，产生光子纳米喷流效应，有效降低了光遗传的输入光功率并抑制了对非靶向神经元的非特异性作用，从而提高了光遗传对目标神经元的调控精度。相关成果发表在国际期刊Advanced Science（IF:16.81）。
郭景慧副教授是论文的第一作者与通讯作者，基础医学与公共卫生学院硕士研究生吴勇是共同第一作者，纳米光子研究院张垚教授、李宇超副教授以及香港理工大学生物医学工程系孙雷教授是该论文的共同通讯作者。暨南大学是论文的第一完成单位。
光子纳米喷流（Photonic Nanojet, PNJ）是一种可由介质微球产生的高度聚焦光束。郭景慧副教授团队利用聚苯乙烯（PS）微球作为微透镜来产生PNJ效应，汇聚入射光并大幅提高邻近神经元的光功率密度。体外结果表明，与没有PS微球的细胞相比，PNJ效应将靶细胞的内向电流提高了近132%，并显著降低了引发动作电位所需的光功率密度阈值。PNJ介导的光遗传学刺激还能够以较低的功率密度唤起小鼠的运动行为。
该项研究在较低的光功率密度下实现了有效的光遗传学刺激，降低了光遗传的脱靶效应，大大提高了光遗传的空间分辨率，有望在基于光遗传技术的特定神经元探索方面得到应用。
化材院陈明副教授/港中深唐本忠院士/
理化所郑秀丽博士合作
在Angew Chem发表论文
近日，化材院陈明副教授与港中深唐本忠院士、理化所郑秀丽博士合作在国际权威学术期刊Angewandte Chemie（影响因子15.336）上发表题为“Click Synthesis Enabled Sulfur Atom Strategy for Polymerization-enhanced and Two-photon Photosensitization”的研究论文。
光动力疗法在癌症治疗、抗菌及免疫治疗等方面具有广阔的应用前景。光敏剂是光动力治疗的核心。目前，多数光敏剂由于激发波长短（短波长的激发光易受生物组织吸收和散射），因此只能局限于皮肤癌、膀胱癌和食道癌等浅表疾病的治疗。双光子光敏剂能够利用近红外I区甚至近红外II区的激光进行激发，大大降低了光的渗透损耗，在提高治疗深度方面具有显著的发展优势。
目前，通过结构设计增强分子系间窜越（ISC）是提高光敏剂光敏行为的主要途径之一。硫作为一种重原子，已被广泛报道可通过促进ISC来设计室温磷光材料。而关于利用硫“重原子效应”促进三线态敏化，设计有机光敏剂的研究却少有报道。
基于此，陈明等人以便捷、高效、原子经济的巯基-炔点击反应为媒介，通过在分子中原位引入硫“重原子”，获得了高单线态氧产生效率的有机硫光敏剂，给便捷设计高性能光敏化材料提供了新的思路。
此外，基于硫原子效应，设计含硫聚合物，可进一步增强ISC，放大光敏；而在光敏剂中引入AIE单元，可抑制光敏剂激发态的非辐射跃迁，对增强光敏也起着重要作用。此外，光敏剂中的硫原子、双键和AIE分子可分别作为电子给体、π桥和电子受体，构建给体-π-受体（D-π-A）结构，使其拥有优越的双光子激发性质。
基于含硫聚合物制备的纳米试剂，具有高的单线态氧产生效率和双光子吸收截面，可在体外双光子激发下有效杀死癌细胞，因此有望应用于深度组织疾病的光动力治疗。
本论文第一作者为暨南大学硕士生李重阳和香港科技大学刘峻恺博士，该论文得到了国家自然科学基金和广东省科技项目的支持。
来源：暨南大学官微
头条号编辑：卜照庆 林千禧
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