行业动态资讯汇总：
1.颠覆性技术实现动植物跨界医疗模式的突破；
2.李子青团队首创蛋白质动态结构AI建模方法；
3.中科院先进院、蒙纳士大学等院校合作NPR；
4.生物基化学纤维或将成为纺织行业新宠。
一、
颠覆性技术实现动植物跨界医疗模式的突破
图一
植物和动物，是两类截然不同的生物，植物的最大特点是可以通过叶绿体进行光合作用，利用阳光、水分和二氧化碳就能自由生长。而自然界中也有一些特殊的海蛞蝓，能够将吃下的藻类中的叶绿体变成自己身体的一部分，从而化身一个会光合作用的动物，甚至不再需要进食。
最近，浙江大学的研究人员在这一方向做出了重大突破。2022年12月7日，浙江大学医学院附属邵逸夫医院林贤丰、范顺武与浙江大学化学系唐睿康团队合作，在国际顶尖学术期刊 Nature上发表了题为：A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism 的研究论文。该研究实现了向哺乳动物细胞跨物种植入来自植物的天然光合系统，并让植入的光合系统独立提供关键能量代谢来可控增强细胞合成代谢，实现了光合作用系统的跨界医学应用，在衰老退行性疾病（骨关节炎）治疗中显示出了良好的临床应用前景。
骨关节炎是一种常见的退行性疾病，病理性软骨细胞表现出ATP和NADPH耗竭，以及活性氧和基质金属蛋白酶产生增加。能量不足的软骨细胞表现出细胞外基质蛋白合成减少，包括胶原蛋白和蛋白聚糖。
在这项最新的研究中，研究团队通过常用的小鼠骨关节炎模型进行概念验证研究，使用软骨细胞来源的细胞膜封装纳米类囊体单元，从而制备了CM-NTUs。目标是避免其在体内被清除，并改善退变软骨的细胞合成代谢，以治疗骨关节炎。实验结果显示，这些CM-NTUs能够通过膜融合进入软骨细胞，并避免被溶酶体降解，实现快速穿透。更重要的是，小鼠体内实验显示，CM-NTUs可在光照后增加原位软骨细胞内的ATP和NADPH水平，从而改善退变软骨细胞的合成代谢。它们还可以系统地纠正能量失衡和恢复细胞代谢，以改善软骨稳态，防止骨关节炎的病理进展。
林贤丰博士表示，这项研究有几大突破之处，第一是能够实现类囊体的纳米化制备并且同时较好的保留其光合作用系统蛋白；第二是巧妙地利用哺乳动物成体细胞膜去包裹纳米类囊体实现植物光合作用系统跨界向动物体内应用，一定程度上解决了机体内的排异和清除，并且具有选择靶向性；第三是从合成代谢不足的临床常见衰老退行性疾病入手，概念性验证了这一材料体系对于医学疾病治疗的可行性。总的来说，该研究实现了向哺乳动物细胞跨物种植入天然光合系统，并让植入的光合系统独立提供关键能量代谢来可控增强细胞合成代谢，在退行性疾病治疗中显示出了良好的临床应用前景。这项研究还增强了我们对生物有机体和复合生物材料的制备和应用的理解，提出了一种新的医疗模式。
最后，林贤丰博士表示，这项研究成功具有很强的转化应用价值，可以在医学中探索骨关节炎以及其他疾病（例如重要脏器的供能）的治疗；也可以与跨学科团队合作探索在生物燃料和代谢工程领域应用。最重要的是，团队从项目开始设计之初就考虑到了转化意义，这也是研究中选择菠菜作为叶绿体内囊体来源的原因，团队目前正在正在积极探索，希望将这项研究推进到临床，形成切实可行的医疗产品。
图二
本文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05499-y
二、
李子青团队首创蛋白质动态结构AI建模方法
生命体中的蛋白质结构在不断变化。预测蛋白质结构的动态变化，对理解生命过程，研发新型药物都有着重要的意义。
西湖大学李子青团队与厦门大学、德睿智药合作，首创研发了能够刻画蛋白质构象变化与亲和力预测的AI模型ProtMD。这是第一个尝试解析蛋白质动态构象的AI方法，可辅助药物化学专家更加精准的筛选出高活性小分子，从而加速临床前药物研发。
实验表明，ProtMD在药物-蛋白亲和力预测任务上，轻量级版本表现已超过现有的最优（SOTA）模型。在配体功效预测任务上，ProtMD重量级版本AUPRC较SOTA模型提升14%。ProtMD的表现不仅说明该模型的能力，而且证明引入蛋白质时空动态信息，可显著提升药物亲和力预测准确性，辅助药物化学专家更加精准的筛选出高活性小分子。
这项研究是采用AI方法解析蛋白质动态构象迈出的第一步。李子青认为，传统的药物蛋白结合理论基于静态蛋白构象，而实际上蛋白构象在药物结合之前和之后是会发生变化的。ProtMD是预测蛋白-药物结合过程中动态构象的一个尝试，使得AI药物设计能够更准确地完成药物-蛋白亲和力预测这一核心任务，从而提升AI药物设计的有效性。ProtMD的研发为基于蛋白的机器学习预训练模型研发提供了新方向。该方法在底层原理上实现了突破，在实验预测精度上超过“同类最优”，证明了蛋白质动态时空信息在蛋白-小分子亲和力预测上的重要性。ProtMD的工业级版本可大幅提高药物亲和力预测与虚拟筛选效率。
图三
本文来源：西湖大学WestlakeUniversity
三、
中科院先进院、蒙纳士大学等院校合作NPR
图四
近日，山东大学微生物技术国家重点实验室/中科院先进技术研究院张友明团队与澳大利亚蒙纳士大学Max J.Cryle合作在天然产物研究领域权威综述性期刊Natural Product Reports发表题为“Structural diversity, biosynthesis,and biological functions of lipopeptides from Streptomyces”的长篇。
脂肽是一类重要的天然产物，它们由一个核心多肽骨架和至少一条疏水的脂肪酸链组成。由于具有广泛的生物活性，如抗菌、抗病毒、抗肿瘤、免疫抑制等，脂肽具有很大的药物开发潜力。脂肽类化合物在现代抗生素药物的发展史上占据着重要的地位，已有多种脂肽类抗生素在临床上被用于治疗细菌或真菌感染，如达托霉素、多粘菌素、雷莫拉宁、太古霉素、卡泊芬净和万古霉素衍生物等。目前发现的绝大部分脂肽是由细菌产生的，包括放线菌、芽孢杆菌、假单胞菌、粘细菌、伯克氏菌、蓝细菌等，一些真菌和植物也能够产生脂肽类化合物。
链霉菌是抗生素最主要的生产者，也是脂肽类化合物最重要的来源之一。自上个世纪中叶至今，已有大量脂肽类化合物从链霉菌中被发现。然而，很少有文献资料对链霉菌来源的脂肽类化合物做系统整理。由于早期化合物结构鉴定技术不先进等原因，有些具有相同结构的脂肽类化合物以不同的名称被记载并沿用至今（如结构相同或极其相近的crystallomycin，aspartocin，tsushimycin，amphomycin和zaomycin），给研究人员造成了诸多不便。该综述对七十年来从链霉菌中发现的代表性脂肽类化合物的结构、生物合成机制、生物活性、作用机理和结构改造原理等进行了系统梳理，以推陈出新，促进脂肽类活性天然产物的研究与应用。
该综述先从肽链组装、起始缩合结构域的催化机理和脂肪酸链的合成与修饰三个方面对脂肽类天然产物生物合成的共性原理进行了总结；然后根据脂肽整体结构、核心肽骨架、脂肪酸链的构成及生物合成途径的差异将脂肽分为环状脂肽、线性脂肽、脂糖肽、核苷脂肽、PKS-RiPP杂合类脂肽和含肉桂酰基的脂肽六种类型，分别对相关脂肽的来源、结构特点、生物活性和生物合成的特殊性进行了综述；之后对达托霉素及其他脂肽类抗生素的作用机制进行了概括，并对利用化学法、化学+酶法和生物法三种途径改造脂肽结构进行了论述。随着抗生素耐药性的流行，感染性疾病的治疗亟需新药物或新方法，近年来涌现的新技术和新思路已被应用于包括脂肽在内的天然产物的挖掘，或将为新型抗菌药物的开发带来新的机遇。
本文来源：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/np/d2np00044j
四、生物基化学纤维或将成为纺织行业新宠
生物基合成纤维，是利用可再生的生物资源制成的纤维。一般来说，这类纤维的原料是葡萄糖、油脂、纤维素等天然碳源，以微生物发酵或化学方法制成生物基单体，经聚合反应获得高分子的聚合物，再选取适合的纺丝公司加工成纤维。生物蛋白纤维代替的都是羊绒、真丝、皮草等奢侈面料，而海洋生物基纤维的医疗用途远大于纺织用途。而有望代替“六大纶”的，是生物基合成纤维。
依据材料的可降解性，生物基合成纤维又分为两类：如PLA、PHA、PCL、PBS、PGLA等可生物降解的生物基合成纤维，以及PE、PDT、PTT、PEF和各类生物基聚酰胺等不可降解的生物基合成纤维。它们中，PDT和PTT能够用来代替涤纶、生物基聚酰胺则能替代石油基的尼龙，PLA和PHA则与某些聚酯和棉线相似。其中生物基PTT的商业化进展最快。早在20世纪90年代，杜邦公司便以玉米为原料，用生物法制成了生物基PTT聚酯纤维，并为其注册了商标，也就是现在的索罗纳Sorona®面料。近几年，PLA、PHA和生物基聚酰胺成为研究热点。PLA和PHA因具具有良好的生物可降解性，受益于限塑禁塑趋势。两者又因其物理力学性能、热稳定性和热塑性好，又有不错的生物相容性，其纤维在纺织也用途颇广。生物基聚酰胺则用于替代传统的石油基尼龙。另外，生物基聚酰胺为奇数碳分子结构，较偶数碳的石油基尼龙具有更好的阻燃、吸湿和染色性。
涤纶的生物基替代产品相对更具前景，需求量大的产品更有优势，如生物基尼龙和其它“五大纶”的替代品。其中，涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，目前涤纶占世界合成纤维产量的60%以上。尼龙的需求量仅次于涤纶，并且尼龙的种类多、垄断效应更低，仍有新公司的机会。原料方面，创新的碳源能为公司提供更长期的竞争力。绝大多数生物基纤维的起始原料为糖类，而全球的粮食产量远不足以支撑合成产业的巨额消耗——每吨PLA会消耗2吨粮食、每吨糖方案的PHA消耗5吨粮食、每吨戊二胺消耗6吨粮食。
图五
本文来源：先进纤维材料研究所
