聚焦生醫！中科大，一天2篇Science

3月20日凌晨，中國科學技術大學兩項生物醫學領域原創成果同步發表于國際頂級期刊《Science》，分別在藥物遞送底層機制與疼痛晝夜節律調控領域取得里程碑式突破，為生物醫藥遞送效率提升、慢性疼痛精準干預提供全新理論與技術路徑。

這是2026年至今

中國科大以第一署名及通訊單位在

Nature、Science、Cell

三大國際頂尖刊物(CNS)上

發表的第6、第7篇成果

突破體內藥物遞送瓶頸！

揭示肝臟清除遞送系統的底層機制

3月20日，中國科學技術大學生命科學學院王育才、朱書、蔣為教授為共同通訊作者在全球頂級期刊《Science》發表題為 “Commensal-driven serotonin production modulates in vivo delivery of synthetic and viral vectors”的研究論文。中國科學技術大學為文章第一完成單位。

首次闡明腸道共生菌與腸道內分泌系統共同維持的腸—肝免疫調控軸，揭示了機體非特異性清除藥物遞送載體的底層機制。本研究由汪沁博士、陳子琦博士生、張國榮特任副研究員為共同第一作者。

該研究為破解困擾遞送領域數十年的核心難題提供了普適性解決方案，顯著提升腫瘤靶向治療、mRNA療法、基因編輯等療法的遞送效率與治療效果，為生物醫藥遞送技術的臨床轉化開辟新路徑。

圖1.腸道共生菌通過刺激腸道五羥色胺分泌維持肝臟對遞送載體的清除活性。/ 研究團隊繪制

藥物遞送載體是現代生物醫藥領域的關鍵支撐，能有效解決化療藥物系統毒性高、核酸藥物穩定性差、脂溶性藥物生物利用度低等問題，推動了腫瘤靶向化療、mRNA疫苗、基因療法等的臨床應用。但長期以來，遞送載體給藥后易被機體快速清除，導致靶標組織藥量極低，如現有納米藥物向腫瘤的有效遞送劑量不足總劑量的0.7%，嚴重制約治療療效，且學界缺乏安全普適的干預手段。

研究團隊開展系統性研究發現，清除小鼠腸道共生菌后，聚合物納米顆粒、脂質納米顆粒、溶瘤腺病毒等各類遞送載體的腫瘤遞送效率顯著提升。遞送效率的提升可以直接轉化為腫瘤化療、溶瘤病毒療法、蛋白替代療法等抗腫瘤手段的療效提升。多器官基因遞送與體細胞編輯效率也大幅增加，核心原因是載體的血液循環能力得到顯著改善。

圖2.活體成像平臺證明Kupffer細胞是腸道共生菌驅動載體清除的關鍵效應細胞。/ 研究團隊收集數據并制作

為解析機制，團隊開發了基于活體成像的單細胞形態及載體互作行為定量分析系統，證實肝臟Kupffer細胞是腸道菌調控藥物遞送的終端靶細胞，腸道菌清除可使其對遞送載體的攝取能力顯著下降，下降幅度最高可達70%。進一步研究明確，腸道上皮細胞是感受細菌信號并調控肝臟免疫的核心樞紐，腸道內分泌系統分泌的血清素是溝通腸道菌與肝臟免疫系統的關鍵信使分子。

研究首次勾勒出完整的腸—肝免疫調控軸：腸道共生菌激活腸道上皮內分泌系統促進血清素分泌，血清素進而激活肝臟Kupffer細胞，增強其對遞送載體的吞噬能力，導致載體循環受損、遞送效率下降。

實驗證實，干預該血清素通路或通過飲食調控限制色氨酸攝入，均可顯著抑制肝臟Kupffer細胞對遞送載體的清除活性，使腫瘤遞送效率提升2-3倍、靶組織基因編輯效率提升10-15倍，在多種療法等模型中均實現顯著療效提升。

圖3.干預該調控軸可廣譜性提升各類藥物載體的遞送效率和最終療效。/ 研究團隊收集數據并制作

圖4.團隊主要成員在生科院合影。（從左到右：陳子琦博士、蔣為教授、王育才教授、朱書教授、張國榮副研究員、汪沁博士）/研究團隊拍攝

揭秘疼痛的晝夜密碼

3月20日，中國科學技術大學生命科學與醫學部張智教授、晉艷教授、錢俊超研究員為該論文的共同通訊作者在全球頂級期刊《Science》發表題為“Hypothalamic clock governs circadian pain”的研究論文。中國科學技術大學為文章第一完成單位。中國科學技術大學博士后衛鴻芮、博士生婁倩倩、博士生李樂嫻、博士生唐蘭為該論文的第一作者。

研究團隊首先檢測了疼痛模型小鼠的疼痛敏感性變化，小鼠是夜行性動物，晝伏夜出，和人類相反。在白天休息時，它們對疼痛格外敏感；而人類作為晝行生物，恰好在夜晚休息時痛感更強。這說明，疼痛的晝夜差異是生物界的普遍規律，我們的身體就像裝了“痛感調節器”，活動時悄悄把痛感調弱，休息時卻不經意間將其放大。

那是誰在操控著這個“痛感調節器”呢？答案藏在我們的大腦里。在大腦的下丘腦中，有一個區域名為視交叉上核（SCN），它是身體的“主生物鐘”，就像一個精準的指揮中心，睡眠、體溫變化、激素分泌的節律都由它統一調度。團隊利用先進的病毒示蹤技術，成功追蹤出一條從下丘腦生物鐘通往脊髓的疼痛調控神經環路。這條環路起始于視交叉上核（SCN），途經室旁下區（SPZ）和下丘腦室旁核（PVN）后，首先抵達大腦自身的“止痛總開關”——下行鎮痛系統的重要組成區域腹外側中腦導水管周圍灰質（vlPAG），再由此投射至延髓頭端腹外側區（RVM），最終向下投射到脊髓。脊髓中的上行傳導神經元會將痛覺信號進一步傳回大腦，這是機體產生疼痛感知的重要環節。

更關鍵的是，由于受到SCN晝夜節律性活動的調控，這條神經環路上的神經元，白天和晚上的活躍程度完全不同，像調節音響音量一樣，精準控制脊髓傳遞的痛覺信號強弱。SCN白天更興奮，驅動這條環路把痛覺音量拉滿；而到了夜間，SCN活動減弱，痛感也自然降低。正是這種晝夜不一樣的活動狀態，讓疼痛敏感性跟著晝夜起伏。團隊還發現，當在白天或晚上人為調節這些神經元的活動時，小鼠原本的疼痛晝夜差異竟然消失了。這些結果表明，正是這條神經環路的節律性活動，造成了我們白天和晚上的痛感天差地別。

圖1.下丘腦生物鐘調控疼痛的晝夜節律。/研究團隊制作

這一成果不僅揭秘了疼痛的晝夜密碼，也為臨床上優化疼痛治療方案、完善時間療法模式提供了全新的理論依據。比如，對于夜間疼痛加劇的患者，或許應該在夜晚加大鎮痛藥物的劑量，以達到“精準控痛”的效果。

圖2.張智教授（左一）與研究團隊成員在辦公室合影。/中國科學技術大學新聞中心 鄭鴻潔 芮欣冉拍攝

圖3.研究團隊合影。（從左到右：張智教授、晉艷教授、唐蘭博士、婁倩倩博士、李樂嫻博士、衛鴻芮博士后）/中國科學技術大學新聞中心 鄭鴻潔 芮欣冉拍攝

編輯、審核：胡大可

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