陆艺 教授

报告题目：功能DNA纳米技术在医疗诊断,成像和基因编辑的新进展和应用

报告人简介：陆艺（LU Yi）教授，1986年获得北京大学化学系学士学位，1992年获得美国加州大学洛杉矶分校(UCLA）博士学位。随后在美国加州理工学院 (Caltech)美国科学院院士Harry B. Gray小组从事两年的博士后研究。1994-2021年陆教授在美国伊利诺斯大学香槟分校任教，被聘任为化学系，生物化学系，生物工程系和材料科学与工程系的Jay and Ann Schenck 终身教授。自2021年起，陆教授成为Richard J. V. Johnson - Welch Regents Chair 在德克萨斯大学奥斯汀分校化学系任教。

陆教授长期从事a)设计功能金属蛋白作为环境友好的催化剂用于可再生能源生产和制药催化与工程;b）DNA酶的基础研究及其在环境监测、食品安全、医学诊断和治疗等方面的应用;c）生物纳米材料可控形态及其在成像和医学应用的指导组装。陆教授已是生物无机化学和DNA传感器研究领域的领军人物之一。由于其杰出的学术水平和成就，陆教授获得了多项科研奖，包括英国皇家化学会的应用无机化学奖（2015）和Joseph Chatt 奖 (2020) ,英国皇家化学会会士（FRSC）（2015）和美国国家发明家学院Fellow （2022）。

报告摘要：Emerging pathogens and diseases have called for novel methods in diagnostics, imaging and therapy. In this talk, I will describe latest developments in functional DNA nanotechnology to meet such demand of public health. Specifically, current diagnostics of SARS-Cov-2 rely mostly on detecting viral RNA or antigen, but cannot tell whether the virus is infectious or not, which can often cause misdiagnoses and spread of the viruses. To address this issue, we have reported a DNA aptamer-nanopore sensor that can directly detect and differentiate infectious from noninfectious SARS-CoV-2, as well as from other virus types, without any sample pretreatment, making the sensor generally applicable for detecting this and other emerging viruses of environmental and public health concern. In addition, redox-active metal ions such as Fe2+ and Fe3+ played key roles neurodegenerative diseases like Alzheimer diseases (AD) and cancers , but its mechanisms in causing the diseases are not understood. To fill this gap of our knowledge, we have developed DNAzyme sensors for simultaneous monitoring Fe2+ and Fe3+ in AD cells and brain slices, making it possible to understand ferroptosis in AD and to screen for drugs. Finally, while gene editing tools like CRISPR/Cas has revolutionize modern biology and medicine, off-target effect and restricted gene accessibility have limited their clinical applications. To overcome these limitations, we have developed an alternative method using DNAzyme and peptide nucleic acids that is smaller and has higher sequence fidelity. Together, these examples demonstrate that functional DNA nanotechnology is an exciting area that has a major impact in public health.   

新出现的病原体和疾病要求在诊断、成像和治疗方面采用新的方法。在这次报告中，我将介绍DNA功能纳米技术的最新发展，以满足这种公共卫生的需求。具体来说，目前对SARS-Cov-2的诊断主要依赖于检测病毒RNA或抗原，但无法判断病毒是否具有传染性，这往往会导致病毒的误诊和传播。为了解决这个问题，我们报道了一种DNA适配体-纳米孔传感器，它可以直接检测和区分传染性和非传染性SARS-CoV-2以及其他类型的病毒，无需任何样品预处理。这个进展会促进DNA适配体传感器普遍适用于检测SARS-CoV-2和其它在环境和公共卫生里新出现的的病毒和疾病。此外，氧化还原活性金属离子如Fe2+和Fe3+在阿尔茨海默病(AD)和癌症等神经退行性疾病中发挥了关键作用，但其致病机制尚不清楚。为了填补这一知识空白，我们开发了DNAzyme传感器，用于同时监测AD细胞和脑片中的Fe2+和Fe3+，使了解AD的铁离子中毒和筛选药物成为可能。最后，虽然像CRISPR/Cas这样的基因编辑工具已经彻底改变了现代生物学和医学，但脱靶效应和限制性基因可及性限制了它们的临床应用。为了克服这些限制，我们开发了一种使用体积更小、序列保真度更高的DNAzyme和肽核酸的替代方法。总之，这些例子表明，功能性DNA纳米技术是一个对公共卫生具有重大影响的领域。

谭蔚泓 院士

报告题目：单个癌细胞的数字化蛋白分子图谱

报告人简介：美国密西根大学物理化学博士，中国科学院大学硕士，湖南师范大学学士。现任中国科学院杭州医学研究所（中科院医学所）所长，湖南大学教授。兼任上海交通大学分子医学研究院院长。曾任美国佛罗里达大学化学系和医学院杰出教授和冠名主任教授25年。现任湖南省院士咨询与交流促进会会长和浙江省医院协会副会长。任教育部科技委员会委员，中国化学会副理事长等。参与国内科研教学工作以来，先后创立湖南大学生物医学工程中心（2005），湖南大学生物学院(2010)，湖南大学分子科学与生物医学实验室(2011)；在上海交通大学成立上海交通大学医学院分子医学研究院(2017)和上海交通大学分子医学研究中心(2020); 在杭州领导建立中国科学院的第一个医学研究所：中国科学院杭州医学研究所（2019），挂牌中国科学院大学附属肿瘤医院（2019）和创立中国科学院大学杭州高等研究院分子医学院（2020）等开展研发工作，推动分子医学的发展。担任CCS Chemistry和中国科学-化学副主编，曾任美国化学会Journal of American Chemical Society和 Analytical Chemistry副主编。现任ACS Nano、国家科学评论等国内外杂志编委。

谭蔚泓教授长期致力于生物分析化学，化学生物学和分子医学的基础教育，前缘研究，人才培养与临床应用。他领导的团队提出了系列核酸分子医学的新原理和新方法：他首次提出了核酸适体-细胞筛选方法，为核酸适体的生物医学应用奠定了重要的科学和技术基础。团队首次制备了核酸适体-药物偶联物，为靶向药物的研发开辟了新的途径。团队发展了一系列核酸和蛋白的检测技术，利用核酸分子工程实现了重要疾病标志物的微量临床检测。针对新型冠状病毒感染，他带领团队开发了现场快速检测技术与试剂，获批国家药监局首个新冠POCT检测证。谭蔚泓教授在学术刊物上发表学术论文800余篇，H-index 154。2014-2021连续八年入选全球高被引研究人员名单。研究成果获2014年和2020年国家自然科学二等奖，2018年何梁何利基金科学与技术进步奖，2018年美国化学会“光谱化学分析奖”，2019年美国PITTCON分析化学成就奖、2019年Ralph N. Adams生物分析化学成就奖。2005年当选美国AAAS Fellow，2015年当选中国科学院院士，2016年当选发展中国家科学院院士。

报告摘要：现代医学已进入分子医学时代，需要从分子水平理解，诊断，治疗和预防重大疾病。绘制单个细胞的数字化分子图谱是从分子水平了解细胞进而实现精准医学的关键。细胞膜作为细胞的重要组成部分，含有丰富的疾病标志物和药物治疗靶点，在疾病的精准诊断和治疗中发挥着极为重要且独一无二的作用。因此，对细胞膜表面进行全面的分子解析是实现疾病的分子分型和“人脸识别式”多参数精准诊疗的基础， 也是细胞生物学的基石。我们团队针对细胞膜表面缺乏有效的分子识别工具这一瓶颈，首创以完整的细胞为筛选靶标的核酸适体细胞筛选新方法（Cell-SELEX），实现在标志物未知条件下活体细胞的多个靶分子探针的原位筛选，鉴定出多个膜蛋白标志物，为精准诊疗提供靶标。除此之外，筛选得到的多个核酸适体被广泛应用于生物医学的研究，包括肿瘤的超灵敏检测、分子成像以及药物靶向递送等。近期，我们团队将高通量基因测序的能力和方法转变成为对细胞膜表面蛋白的认知能力，有效推动了细胞膜表面缺乏有效分子工具这一瓶颈问题的解决。本报告将介绍我们利用核酸适体在绘制细胞表面分子图谱和疾病分子分型领域的重要进展，并探讨其细胞生物学基础研究和重大疾病诊疗的临床应用价值。