隨著人口老齡化的加劇，整個社會對更有效的藥物治療的需求隨之上升。然而，隨著制藥行業(yè)對于小分子藥物可成藥的靶向目標的不斷篩選，發(fā)現(xiàn)新的靶向目標也越來越難。同時，大分子藥物、尤其是蛋白質(zhì)藥物的崛起為新藥的開發(fā)提供了巨大的機會。目前，越來越多的大分子藥物已被批準，其中有相當一部分治療的正是目前小分子藥物無法治療的疾病。然而，與其迅速的增長相比，一些內(nèi)在的挑戰(zhàn)仍然限制大分子藥物的發(fā)展前景。本實驗室的研究致力于解決大分子藥物研發(fā)過程中的一些關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)，從而研制出創(chuàng)新性的生物類藥物。本實驗室的研究處于交叉學科的領(lǐng)域，其很大程度上依賴于對于各種知識和技能的綜合，如分子生物學、化學合成、蛋白質(zhì)工程和生物偶聯(lián)技術(shù)。本實驗室的工作根植于基礎(chǔ)的生物和化學知識；從而實現(xiàn)由科學發(fā)現(xiàn)向臨床應用的轉(zhuǎn)化。目前的科研項目包含“從實驗到臨床”的藥物研究，主要集中在采用蛋白為基礎(chǔ)的新一代大分子藥物治療癌癥、免疫系統(tǒng)疾病、糖尿病等等。具體而言，本實驗室主要致力于以下幾個方面的研究：
。傳統(tǒng)的單克隆抗體研發(fā)已無法滿足現(xiàn)今對于新型抗體藥物不斷增長的需求。并且，以結(jié)合強度為準則的抗體篩選方法無法產(chǎn)生有特定功能的抗體藥物，比如具有激動劑或反激動劑活性的抗體、或者離子通道阻滯劑及酶抑制劑。本課題組利用合成化學的多樣性，大大拓展了傳統(tǒng)抗體在抗原識別區(qū)對于有限的20種天然氨基酸官能團的依賴，以簡單普適的方法獲得新型的功能性抗體。
。很多重要的藥物靶點都存在于細胞內(nèi)部，其中包括攜帶突變的基因和功能錯誤的蛋白。盡管蛋白質(zhì)、DNA和RNA可以有效的作用于細胞內(nèi)的藥物靶點并調(diào)節(jié)其功能，但是細胞膜阻止了大分子藥物對這類藥物靶點的接觸，從而使大分子藥物不能發(fā)揮其在細胞內(nèi)的作用。本實驗室模仿自然界中最有效的大分子胞內(nèi)傳遞系統(tǒng)——病毒，設(shè)計了有效的組織特異性胞內(nèi)蛋白傳遞系統(tǒng)。借由此系統(tǒng)，也可以實現(xiàn)有效的小分子藥物及核酸類藥物的胞內(nèi)傳遞。
。下一代抗體藥物（NGA）是以抗體修飾為基本的新型藥物類型。在未來十年內(nèi)，NGA被預測會得到長足的發(fā)展并在抗體藥物的市場上占到舉足輕重的地位。其中，多功能性抗體可以利用藥物之間的協(xié)同作用，也可以開發(fā)新的治療機理，更是為新型抗體藥物的開發(fā)提供了一個廣闊的平臺。本實驗室采用蛋白融合、特異性偶聯(lián)等技術(shù)開發(fā)多種多功能性抗體。
發(fā)明了以單個蛋白質(zhì)為內(nèi)核、生物相容性的高分子為外殼的蛋白－高分子納米復合體（單蛋白納米膠囊），并以此提高了蛋白的穩(wěn)定性，延長了蛋白的循環(huán)時間以及實現(xiàn)了可控的表面功能性。
圖二、可降解BMP-2納米膠囊以及其在骨再生手術(shù)中的應用。BMP-2納米膠囊可以持續(xù)釋放出BMP-2,并且獲得更高的成骨質(zhì)量
優(yōu)秀研究生銀獎, 美國材料學會(MRS)，2013年
研究生論文獎, 加州大學洛杉磯分校，2012年
代表論文
1. H. Tian?; J. Du? (Co-author with equal contribution); J. Wen; Y. Liu; S. R. Montgomery; T. P. Scott; B. Aghdasi; C. Xiong; A. Suzuki; T. Hayashi; M. Ruangchainikom; K. Phan; G. Weintraub; A. Raed; S. S. Murray; M. D. Daubs; X. Yang; X.-B. Yuan; J. C. Wang; Y. Lu. Growth-Factor Nanocapsules That Enable Tunable Controlled Release for Bone Regeneration. ACS Nano 2016 in press
2. T. Liu?; J. Du? (Co-author with equal contribution); X. Luo; P. G. Schultz; F. Wang. Homogeneously modified immunoglobulin domains for therapeutic application. Curr. Opin. Chem. Biol. 2015, 28, 66-74.
3. J. Du; J. Jin; Y. Liu; J. Li; T. Tokatlian; Z. Lu; T. Segura; X. Yuan; X. Yang; Y. Lu. Gold-Nanocrystal Enhanced Bioluminescent Nanocapsules. ACS Nano, 2014, 8, 9964-9969.
4. W. Wei?; J. Du? (Co-author with equal contribution); J. Li; M. Yan; Q. Zhu; X. Jin; X. Zhu; Z. Hu; Y. Tang; Y. Lu. Construction of Robust Enzyme Nanocapsules for Effective Organophosphate Decontamination, Detoxification and Protection. Advanced Materials, 2013, 25, 2212-2218.
5. Y. Liu?; J. Du? (Co-author with equal contribution); M. Yan; M. Y. Lau; J. Hu ; H. Han ; O. O. Yang ; S. Liang ; W. Wei ; H. Wang ; J. Li ; X. Zhu ; L. Shi; W. Chen ; C. Ji; Y. Lu. Biomimetic Enzyme Nanocomplexes and Their Use as Antidotes and Preventive Measures for Alcohol Intoxication. Nature Nanotechnology, 2013, 8, 187-192.
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專利申請
Y. Lu; M. Yan; J. Du. Single protein nanocapsules for protein delivery with long-term effect. (WO 2010/104865 A3)
F. Wang; Y. Zhang; T. Liu; J. Du; Y. Wang; P. G. Schultz. Immunoglobulin fusion proteins and compositions thereof. (WO 2015/006744 A1)
F. Wang; J. Du; T. Young; P. G. Schultz. Constant region antibody fusion proteins and compositions thereof. (WO 2015/188135 A1)
