奖励约400万美元,斯坦福Bio-X选中的10个医疗种子项目看向哪些热点?

作者: 沈宇婷 2023-01-20 10:00

聚焦原始创新,鼓励自由探索是科研成果转化永远的口号。日前,国内社会资金资助基础科研力度最大的公益项目之一“新基石研究员项目”正式公布了首批资助者名单,其中生物与医学科学入选 28 位科学家。

 

而在遥远的西海岸,斯坦福大学从2000年就开始启动Bio-X跨学科倡议种子资助计划(IIP),据悉,斯坦福Bio-X每隔一年以两年种子赠款的形式奖励约400万美元,截至目前,该计划已为252个跨学科项目提供了关键的早期资金,来加强斯坦福科学界在生物工程,生物科学和生物医学相关领域的跨学科研究。

 

那么,在2022年,斯坦福Bio-X选中哪些医疗种子项目?又预示着怎样的趋势呢?

 

深入跨界,十大项目布局遗传学、结构生物学、传染病学等前沿领域


1深度学习全身再生的调控基因组

 

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王波-生物工程助理教授和发育生物学助理教授

Anshul Kundaje—遗传学和计算机科学助理教授

 

数千个基因需要在空间和时间上向上或向下调整,来协调各种细胞类型的反应。团队为了解这种复杂的分子编排是如何在基因组中编码的,建立起一种新的实验室模型,使用单细胞多组学测序与深度学习模型相结合来识别调节序列,并通过突变调控序列来解释它们在计算机中的功能预测基因型-表型关系,最后使用基因组编辑在体内实验验证这些预测。

 

这能使研究人员了解控制伤口后分子反应的调控基因组,从而为新的策略提供信息,将破坏性伤口反应(例如人类中常见的伤口反应)重新定向到修复反应,有望增强患者在受伤和疾病后的再生恢复。

 

2开发新型聚丙烯酰胺共聚物作为免疫耐药机制的下一代广谱抗生素


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Eric Appel - 材料科学与工程助理教授

Lynette Cegelski - 化学副教授

 

近年来,在开发新型抗生素方面进展甚微,而抗生素耐药菌株继续以惊人的速度在世界范围内出现,为了解决这一未满足的临床需求,Eric Appel和Lynette Cegelski利用合理的化学设计、高通量合成和筛选方法的组合,开发一类新型廉价且稳定的广谱聚丙烯酰胺衍生共聚物抗生素。

 

据悉,该项目将汇集具有不同背景的研究人员,合作开发新型广谱抗生素共聚物,这些共聚物具有价格低廉、可扩展、高度稳定、对抗生素耐药性免疫等优点,并且由于其选择性作用机制对哺乳动物无毒,可以满足全球对新型抗生素的关键需求。

 

3通过单分子计数和DNA折纸揭示Wnt信号体形成和功能的机制


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William Weis - William M. Hume医学院教授,结构生物学,分子和细胞生理学以及光子科学教授

Alexander Dunn - 化学工程副教授

 

Wnt/β-连环蛋白信号传导控制成体动物组织发育和维持过程中干细胞的分化和更新,其中Wnts是与细胞表面受体结合的生长因子,其产生控制细胞生长和分化的基因表达变化。该途径中成分的突变是许多疾病的基础,包括通过产生不受控制的细胞生长而导致的癌症。

 

尽管该途径的核心分子成分和基本回路已经建立,但Wnt/β-连环蛋白信号传导的分子机制尚不清楚,这阻碍了靶向该途径的疗法的发展。在最新研究中,团队发现该途径使用了一种新颖机制进行跨膜信号传导,并将使用先进的光学显微镜和单分子成像与工程配体相结合,来确定控制Wnt/β-连环蛋白信号传导的精确机制。

 

4噬菌体作为肺移植排斥反应中的新型致病因素

 

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Paul Bollyky - 医学(传染病)和微生物学与免疫学副教授

Markus Covert - 生物工程教授和化学与系统生物学教授

 

该项目提出一个突破性假设:某些噬菌体可能促进移植结果,这一假设源于特定噬菌体家族与肺移植排斥反应之间的新型流行病学关联,团队已经从特定噬菌体家族中分离和培养了噬菌体,发现它们进入人体细胞并触发强大的先天免疫反应。具体的模型是这些噬菌体绕过肺移植中使用的常规免疫抑制药物的途径,来激活淋巴细胞,从而驱动慢性排斥反应。

 

而在后续工作中,团队将解释这种噬菌体是如何被人类细胞内化的,再阐明介导该噬菌体免疫激活的细胞内信号事件,最后,确定这些噬菌体如何影响肺移植小鼠模型中的B细胞活化和抗体反应。据了解,该项目将为噬菌体作为人肺移植排斥反应的生物标志物和治疗靶点的R01水平研究奠定基础。

 

5使用机器学习诊断基底细胞癌的非侵入性虚拟活检


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Adam de la Zerda-结构生物学副教授

Kavita Sarin-皮肤病学副教授

 

团队最新研究证明,可以使用一种新的对齐方法和OCT2Hist训练神经网络,从OCT图像生成正常皮肤的虚拟微观图像,这帮助临床医生达到不用切割皮肤也看到“虚拟活检”的效果。在该项目中,团队计划扩展用于BCC检测的OCT2Hist,开发一种实时非侵入性的“虚拟皮肤活检”,用于检测基底细胞癌。

 

6前列腺癌细胞外囊泡及其货物图谱


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Utkan Demirci - 放射学和电气工程教授

Andrew Gentles - 医学助理教授

 

由于新的分子分析技术的出现,液体活检通过血液循环中的生物标志物,来鉴定癌症和进展监测方面受到关注。其中细胞外囊泡(EV)是细胞脱落的纳米大小的囊泡,用于运输蛋白质、核酸、金属、脂质和代谢物,也即是说,血液中循环的EV携带反映细胞起源特性的货物。

 

在这个项目中,团队将应用最先进的EV分离技术,结合体外模型、临床样本和下游分析以及数据分析,来创建前列腺癌的EV图谱,从而开发EV作为代替非/微创生物标志,并用于了解实体器官肿瘤的新型早期检测诊断方式。

 

7细胞RNA编辑受损是炎症性肠病炎症的原因


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Calvin Kuo - Maureen Lyles D'Ambrogio 教授

Jin Billy Li -遗传学助理教授

 

目前,人们对炎症性肠病(IBD)最初触发因素知之甚少,导致新疗法的开发延迟。

 

针对这一问题,团队发现一种新型的遗传风险变异,富集在IBD和其他免疫系统相关疾病患者中,而这些变异抑制了蛋白质ADAR1基因编辑双链RNA(dsRNA)的能力,在没有通过ADAR1编辑的情况下,这些dsRNA被假定为细胞识别为导致炎症的病毒感染。

 

为了验证这种可能性,团队首先测量经过修饰、携带可控形式的ADAR1在小鼠肠道中的活性,此外,团队还将检查成年炎症性肠病患者的DNA是否存遗传风险变异。

 

8免疫检查点抑制剂治疗的多参数成像


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Jianghong Rao - 放射学和化学教授

Craig Levin - 放射学教授

Ronald Levy -医学教授

 

目前,仅基于肿瘤大小测量的诊断成像不足以评估对免疫治疗和疾病演变的初始反应,因此,迫切需要开发新的非侵入性成像测定,来判断患者的癌症是否在比当前方法允许的时间点更早地对免疫治疗作出反应。

 

对此,研究团队结合化学、物理、工程、分子成像和癌症免疫学方面的专业知识,来开发一种新型非侵入性多参数成像测定,可以灵敏地检测肿瘤中对免疫疗法有反应的两个生物标志物。这种新的成像测定将在结直肠癌的临床前小鼠模型中进行评估,有效地选择和准确监测癌症免疫治疗。

 

9使用超柔性丛内电子技术对肠神经系统中的神经递质进行无标记和无转基因检测


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Guosong Hong - 材料科学与工程助理教授

Andrew J. Mannix - 材料科学与工程助理教授

Julia Kaltschmidt - 神经外科副教授

 

团队用过开发一种原子薄度的MoS2纳米传感器,来解释神经递质和神经肽在肠道神经系统中高时空分辨率作用的分子理解。具体来说,MoS2纳米传感器可以注射到胃肠道壁的肌肠丛(MP)层,提供传感设备与肠神经元的亲密界面,来记录一氧化氮(NO)的局部浓度,并在结肠运动测定中实现高时空分辨率的NO释放实时监测,从而揭示NO在调节肠道运动中的作用。

 

10用于下一代疗法的生物膜的酶编辑


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Steven Banik - 化学助理教授

Polly Fordyce - 遗传学和生物工程助理教授

 

肿瘤发生和神经退行性疾病的许多驱动因素是蛋白质,而大多数通过内体膜递送蛋白质的方法都依赖于蛋白质转导域,这些结构域必须以非常高的浓度存在才能破坏膜双层,且可能导致非特异性靶向,所以在可以递送的蛋白质类型和大小方面受到限制,迫切需要替代战略。


团队结合化学生物学、蛋白质工程、细胞生物学、微流体和生物化学等技术,探索磷脂酶(PLA)编辑,通过打开双层膜上的间隙来驱动蛋白质疗法从内体中逃逸,将PLA开发成蛋白质转导试剂,以此来调整和靶向靶标。

 

结语

 

作为科研成果转化的先行者,斯坦福大学促进了加州北部硅谷和生物技术产业的发展,在20世纪80年代中期至整个90年代,硅谷由斯坦福大学教师和学生创办的公司或者有大学背景的公司,所占比重高达70%以上,为全美乃至全球的高校和研究机构提供了典范。

 

即便如此,斯坦福大学也没有停下过脚步,在2022年9月,斯坦福医学院又推出西海岸首个转化研究硕士课程,并招收了6名学生,据悉,该课程接受来自不同背景的学生,将斯坦福医学院和生物技术或制药公司的临床科学和实验室经验相结合,其课程侧重于药物发现和开发、临床试验和临床研究,以及研究设计和分析,此外,还有一个应用医学课程,重点是免疫疗法、基因疗法、疫苗和生物标志物。

 

而在接下来的2023年,斯坦福大学也将随着这一课程的推出,在科研成果转化这条路上更加行稳致远。

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沈宇婷

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