深港产学研基地（北京大学香港科技大学深圳研修院）

  我院奚廷斐研究员的研究成果——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学研究，获得江苏省科学技术一等奖。

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”和“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.在国内率先联合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，在国际上首次全面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几项新机制。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”和“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，他引总次数228次。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）。

详见：http://www.jiangsu.gov.cn/art/2021/1/18/art_46143_9646804.html