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2020年江苏省科学技术奖提名项目公示内容(基础类)
2020年05月09日 点击率:

2020年江苏省科学技术奖提名项目公示内容(基础类)

一、项目名称:

    生物材料与细胞和蛋白质相互作用分子机制的多层次生物组学研究

二、提名单位:

江苏省教育厅

三、完成人排序及其贡献:

1、    吕晓迎,排名第1,生物电子学国家重点实验室教授委员会常务副主任,二级教授,工作单位:东南大学,完成单位:东南大学,是该项目总负责人,创新点一至三的主要完成人,对创新点一至三均有突出贡献:在国内率先提出并应用基因组学和生物信息学揭示镍离子细胞毒性分子机理;提出并同时采用基因组学/蛋白质组学研究金、银纳米粒子与细胞作用分子机制;在国际上首创性地将材料表面—蛋白吸附—细胞行为结合起来系统研究材料表面吸附蛋白质层组分介导细胞粘附生长的分子机理。是代表性论文124的第一作者和全部5篇代表性论文的通讯作者。

2、    黄炎,排名第2,副研究员,工作单位:东南大学,完成单位:东南大学,对创新点二有突出贡献:采用MTT法分析了银纳米粒子作用不同时间后对人皮肤成纤维细胞增殖的影响,发现在短时间内银纳米粒子不产生细胞毒性。采用蛋白质组学技术结合生物信息学分析,揭示了银纳米粒子与细胞作用的机理。对比金、银纳米粒子对细胞的作用发现,两者影响的蛋白质种类、作用的通路和对细胞作用的生物学终点并不完全相同。而在此基础上进行的一系列生物学验证实验(细胞凋亡、氧化应激、能量代谢、细胞骨架)均与这些生物信息学理论分析相一致。是代表性论文1234的共同作者。

3、    杨达云排名第3,副研究员,工作单位:福建医科大学,完成单位:东南大学,对创新点三有突出贡献:通过细胞学、蛋白质组学实验和生物信息学分析结合生物学实验验证,在国内外首次把“材料表面蛋白吸附细胞粘附和生长”三个方面综合起来,揭示了无涂层/氮化钛涂层镍钛合金材料表面吸附的血清蛋白质层组分主要通过四种方式对内皮细胞的粘附和生长进行介导的分子机制。是代表性论文5的第一作者。

4、    马靖武排名第4,工程师,工作单位:江苏省中医院,完成单位:东南大学,创新点二有突出贡献:采用基因表达谱芯片技术结合生物信息学分析,得到了纳米银细胞毒性机理的初步解释:纳米银作用细胞后,造成了细胞骨架和细胞膜的损伤,并继而对细胞粘附、迁移、物质运输等细胞功能造成影响;影响细胞能量代谢、细胞周期;对细胞基因表达调控过程的影响;诱导氧化应激效应;对细胞的增殖和凋亡产生持久效应。将本研究结果与金纳米粒子的作用机理进行比较发现,两种纳米粒子与细胞作用机理表现出很多相似之处,但对细胞产生反应的生物学过程和基因调控机制有所不同。代表性论文3的第一作者。

5、    奚廷斐排名第5中心主任,研究员,工作单位:北京大学深圳研究院,完成单位:北京大学深圳研究院,对创新点三有突出贡献:在长期研究镍钛合金生物相容性的基础上,结合临床应用镍钛合金心脏封堵器中镍离子释放的问题,对该项目开展无涂层和氮化钛涂层镍钛合金与内皮细胞作用机理的比较研究提出建议和指导,作为973课题负责人参与课题设计和实验指导,共同完成第5篇代表性论文。是代表性论文5的共同作者。

四、完成单位排序及其贡献

1、  东南大学,排名第1东南大学是该项目所有重要科学发现的组织实施单位和相关原创科学思想的提出单位,东南大学为该研究团队在项目申请、组织实施和项目完成提供了一系列保证措施,给予项目研究所需的人力、物力、工作环境和时间等充分的支持。对研究经费管理严格遵守各项规章制度,对各项目的进程,本单位科研管理部门及时督促项目负责人及时报送研究进展报告、结题报告等。项目主要成员所在单位为生物医学工程国家重点学科与生物电子学国家重点实验室。生物医学工程专业由韦钰院士首创,在200720122017年全国学科评估中排名第一。生物电子学国家重点实验室是目前我国生物医学工程领域中唯一的国家重点实验室,是国内最早开展基因芯片和生物信息学研究的单位之一,拥有基因芯片设计、合成和SOLiD测序系统、建有生物计算和生物信息网络服务平台及多个数据库,开发了多个生物信息学分析软件,为该项目组在国内率先提出并应用基因表达谱芯片结合生物信息学分析进行生物材料分子生物相容性研究提供了学术环境。实验室有原子力显微镜、扫描电镜等材料表征设备及包含高内涵细胞分析系统等设备的细胞/分子生物学平台,为该项目的技术创新和研究内容的完成提供了必要的支撑和条件。该项目负责人吕晓迎教授是我国早期(1982 年起)从事生物材料安全性评价和生物相容性研究的先驱科研工作者之一,完成和承担着多项国家和省部级科研项目,她所领导的研究团队在生物材料分子生物相容性方面的研究处于国际先进水平。

2、  北京大学深圳研究院,排名第2。该单位奚廷斐教授为该项目第5篇代表性论文的共同作者,与该项目总负责人吕晓迎教授在生物相容性研究领域有长期的合作关系。奚廷斐教授在长期从事镍钛记忆合金的生物相容性研究的基础上,结合临床应用中镍钛合金心脏封堵器中镍离子释放的问题,对该项目开展无涂层和氮化钛涂层镍钛合金与内皮细胞作用机理的比较研究提出建议和指导,作为973课题负责人参与课题设计和实验指导。

五、项目简介

生物相容性是生物材料研究中的关键科学问题。其主要目的是弄清生物材料与生物体间的相互作用关系,阐明其作用机理。动物实验和细胞实验的研究结果只能回答是什么,不能回答为什么的问题,而细胞水平乃至整体水平的变化是由机体分子水平上的改变引起的,只有在分子水平上对生物材料的影响进行深入研究,才能揭示材料与机体相互作用的机理。但传统分子生物学技术只能研究单个或少量基因和蛋白质的差异表达,无法在全基因组、转录组和蛋白质组水平上进行大规模的研究,而任何一种生理现象都是多个基因和蛋白质协同作用的结果,生物材料对机体产生的分子水平上的影响也与众多基因和蛋白质的作用相关。高通量的生物组学新技术则能在基因组/转录组/蛋白质组整体水平上阐明生物材料与生物体间的相互作用机理。十多年来,该项目采用生物组学高通量技术在生物材料与细胞的相互作用生物材料与蛋白质的相互作用这两个生物相容性研究中最重要的研究领域进行了深入持久和创新性的研究,获得如下创新点:

1、在国内率先采用基因组学和生物信息学方法对镍离子对细胞的基因调控作了深入研究,揭示了镍离子细胞毒性分子机理,不但验证了传统分子生物学方法花费了几十年研究才得到的结果,还发现了镍离子对细胞作用的新机制。该成果对镍钛合金材料的产品开发和临床安全应用有重要的指导意义。

2、采用基因组学/蛋白质组学方法研究了金、银纳米粒子与细胞的作用,揭示了两种纳米粒子对细胞不同影响的分子机制,发现两种纳米粒子对细胞产生反应的生物学过程和基因调控机制、所影响的蛋白质的种类、作用的通路和对细胞作用的生物学终点均存在差异。此外还发现了金、银纳米粒子与细胞相互作用的新的生物学效应。

3、在国际上首创性地将材料表面与蛋白吸附材料表面与细胞行为蛋白吸附与细胞行为这三个方面的研究结合起来研究,揭示了无涂层和氮化钛涂层镍钛合金表面吸附的蛋白质层组分主要通过四种方式对内皮细胞的粘附和生长进行介导的分子机理。为深入理解材料表面蛋白质吸附细胞行为的相互作用提供了新的学术见解。

相关研究成果发表国内外期刊论文47篇(国内期刊论文9篇),5篇代表性论文总影响因子27.041。包括被美国华盛顿大学、纽约大学、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、北京大学等高校和机构引用。其中2篇在生物材料领域最高级别期刊Biomaterials上发表。

该项目阐明了生物材料与细胞/蛋白质作用的分子机理,提升了生物材料安全性评价领域相关科学理论,探索出了以机制、定量研究为主的信息生物学模式,为建立生物材料分子生物相容性评价新方法打下了基础。通过该项目的实施,使我国在采用多生物组学高通量方法研究生物材料与细胞和蛋白质相互作用分子机制方面的研究从20年前国际水平的跟跑者(创新点一)变为并跑者(创新点二)并已成为部分研究内容的领跑者(创新点三)。

六、主要论文目录:

序号

论文论著名称

/刊名/作者

影响因子

年卷

页码

发表时间

通讯作者

第一作者

是否国内完成

1

Mechanisms of cytotoxicity of nickel ions based on gene expression profiles. / Biomaterials / Xiaoying Lü, Xiang Bao, Yan Huang, Yinghua Qu, Huiqin Lu, Zuhong Lu.

10.273

2009(30): 141-148

2009.01

吕晓迎

吕晓迎

2

基因/蛋白质组学技术在生物材料生物相容性研究中的应用/无机材料学报(国内期刊)/吕晓迎,黄炎,俞亚东,杨雅敏.

0.635

2013(28):21-28

2013.01

吕晓迎

吕晓迎

3

Genomic analysis of cytotoxicity response to nanosilver in human dermal fibroblasts. /Journal of Biomedical Nanotechnology/ Jingwu Ma, Xiaoying Lü, Yan Huang.

5.068

2011(7): 263-275

2011.04

吕晓迎

马靖武

4

纳米金与细胞相互作用机理的蛋白质组学研究/ 功能材料(国内期刊)/吕晓迎, 瞿颖华, 杨雅敏, 黄炎.

0.792

2011(42): 1016-1020

2011.06

吕晓迎

吕晓迎

5

The molecular mechanism of mediation of adsorbed serum proteins to endothelial cells adhesion and growth on biomaterials. /Biomaterials/ Dayun Yang, Xiaoying Lü, Ying Hong, Tingfei Xi, Deyuan Zhang.

10.273

2013(34): 5747-5758

2013.07

吕晓迎

杨达云

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