依托重点实验室，本年度共发表研究论文184篇，其中SCI论文165篇。申请专利24项，获得授权专利21项。代表性成果如下：
（一）先进放射生物学
1、辐射损伤机制研究
（1）揭示了电离辐射引发的自由基级联效应及皮肤辐射损伤进展的新机制
电离辐射在广泛应用于肿瘤治疗的同时，会对皮肤等正常组织产生不同程度的损伤。目前临床上尚无有效的放射性皮肤损伤防治手段。研究发现，电离辐射会破坏一氧化氮合成酶辅因子四氢生物蝶呤（BH4）的结构，引起一氧化氮合成酶解偶联，引起自由基级联反应，从而加重放射性皮肤损伤。腺苷酸环化酶1（GCH1）作为BH4合成途径的关键酶，其过表达可补充细胞内辐射后减少的BH4，阻断电离辐射引起的自由基级联反应，从而减轻放射性皮肤损伤。上述研究为临床放射性皮肤损伤的防治提供了新的靶点与策略。相关论文发表在Journal of Investigative Dermatology, 2017, 137(10), 2059。
（2）揭示了米诺环素保护受照海马神经元免受凋亡的新机制
利用HT22小鼠海马神经细胞作为模型，深入研究了米诺环素对受照神经元的保护机制。结果显示，米诺环素可以显著增加HT22细胞受照后的克隆形成，然而尽管米诺环素增加了G2/M期阻滞，它并未促进神经细胞受照后的DNA损伤修复，表明米诺环素对神经细胞的保护作用与DNA损伤修复无关。进而研究发现，米诺环素可增加受照神经细胞的自噬水平，同时抑制其凋亡。证实米诺环素对受照神经细胞凋亡的抑制与其促自噬作用相关。进一步的研究发现米诺环素促进了受照神经细胞AMPKα的激活。另外，米诺环素具有抗氧化能力，研究还确认其对受照细胞自噬的促进作用与其抗氧化能力无关，但其抗氧化能力可能在其对凋亡的抑制中发挥一定的作用。这些研究结果发表在Scientific Reports, 2017, 7(1), 16373。
（3）揭示了exosome介导的远位旁效应的分子机制
为了探讨小鼠脑部受照后诱发肺部细胞自噬的机制，开展了此课题。结果显示：小鼠脑部照射后，肺部组织中Beclin-1、LC3BⅡ/Ⅰ蛋白表达量显著增加肺组织miR-7表达升高，Bcl-2 mRNA表达水平与miR-7趋势相反。双荧光素酶活性实验证实Bcl-2是miR-7的直接靶基因。星形胶质细胞照射后分泌的外泌体加入到未照射的星形胶质细胞培养基后，外泌体可直接入胞，引起未照射细胞中miR-7表达水平升高，Bcl-2mRNA显著降低。收集星形胶质细胞照射后分泌的外泌体，尾静脉注射至小鼠体内，发现肺部miR-7表达水平增加，Bcl-2 mRNA水平显著降低。所有结果证实，Exosome/miR-7通过调节Bcl-2介导了脑部受照后肺部出现的远位效应。相关工作已发表在International Journal of Biological Sciences, 2017, 13(10), 1287。
2、细胞辐射敏感性研究：
（1）揭示了p53诱导基因3（PIG3）在肺癌发生发展中的作用
本研究观察了PIG3在非小细胞型肺癌疾病进展中的作用，揭示PIG3的表达与NSCLC病人的总体存活（OS）和无病存活（DFS）具有明显的相关性。PIG3定位于有丝分裂期纺锤体结构并参与纺锤体装配，缺失PIG3细胞微管成核速度显著变慢，并造成有丝分裂期染色体排列异常等有丝分裂异常现象。同时本研究找到了增加非小细胞型肺癌对化疗药多西他赛敏感性的新靶点，为非小细胞型肺癌的治疗提供了新方向。相关工作已发表在Journal of Experimental & Clinical Cancer Research, 2017, 36(1), 39。
（2）揭示了TIGAR调控TRXR1过表达胶质瘤细胞放射敏感性的分子机制
课题组前期研究表明抑制TIGAR表达可显著增加人脑胶质瘤细胞放射敏感性，其机制在于干扰了辐射诱导的TRX1蛋白核转运。本研究从胶质瘤TRXR1表达水平异常出发，研究了抑制TIGAR表达对TRXR1过表达胶质瘤细胞放射敏感性的影响，结果表明TRXR1过表达可显著增加胶质瘤细胞的侵袭能力与辐射抗性，尽管抑制TIGAR表达对胶质瘤细胞的侵袭能力无显著影响，却可显著增加其放射敏感性，其机制在于抑制TIGAR可显著下调受照细胞内NADPH的水平，从而影响了TRX1蛋白的核转运水平并最终影响了细胞的放射敏感性。相关工作已发表在Scientific Reports, 2017, 7, 42928。
（3）发现了肾癌干细胞新的表面标志物
采用罗丹明123染色从肾癌组织中分选出高染的细胞亚群，用于SILAC技术测定其膜蛋白表达谱，筛选出候选标志物CD73。然后，用CD73抗体从肾癌组织中分选出CD73高表达的细胞亚群，进行无血清培养和NOD/SCID小鼠成瘤实验，鉴定出100个CD73high细胞即可成瘤，而10万个CD73low细胞也无法成瘤；干性基因表达分析、分化能力监测、对化疗药物和X射线的抵抗能力检测等一系列实验证明，CD73high肾癌细胞具有肿瘤干细胞的基本特性。相关工作已发表在Oncotarget, 2017, 8(19), 31977。
（4）揭示了成骨细胞与破骨细胞辐射敏感性的不同
研究结果显示X射线影响破骨细胞分化。1 Gy的剂量促进破骨细胞分化，8 Gy的X射线则起到抑制作用，可能与诱导的细胞凋亡相关。然而，X射线处理没有影响成骨细胞分化。以上结果提示，X射线可在细胞水平上影响前破骨细胞的增殖以及破骨细胞的分化过程，可能是放射性骨丢失的主要原因。相关工作已发表在Journal of Radiation Research, 2017, 58(6), 791。
（5）揭示了肿瘤微环境中的脂肪细胞通过脂肪酸结合蛋白FABP4引起胆管癌细胞的辐射抗性
课题组在前期研究中首次发现，肿瘤周围脂肪和脂肪细胞不仅可促胆管癌细胞在体内、体外的侵袭、转移，促进胆管癌发生上皮间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT），还可诱导胆管癌细胞的辐射抗性。这种调控作用可能由脂肪细胞来源的 FABP4 所介导；所涉及的机制可能与 FABP4 参与脂肪细胞向胆管癌细胞进行的能量传递 有关，还有可能由 FABP4 通过与相关效应分子相互作用影响胆管癌细胞中 ATM 介导的 DNA 损伤响应通路有关。预期本研究的相关成果将从脂肪酸代谢与转运这个新的角度揭示胆管癌放射敏感性调控的相关机制，为该疾病的临床治疗提供新的思路和研究基础。相关研究发表在Journal of Experimental and Clinical Cancer Research, 2017, 36(1),183。
（二）分子影像与核医学
1、多模态诊疗一体化分子影像探针
研发新型的诊疗一体化的超小多模态分子影像探针。采用一锅反应技术在温和条件下成功制备了具有优异水溶性和生物相容性的超小CuFeSe2的多模态分子影像探针。这些超小纳米探针不仅可以用于核磁共振成像、光声成像、CT成像和核医学成像（SPECT/CT）等多种模态以克服单一模态成像的缺点，实现高分辨率和高灵敏度的有机结合，而且还能用于光热治疗，实现诊断与治疗的一体化。所得探针在临床疾病的精准诊断与精准治疗中具有广泛的应用前景，相关研究结果发表在ACS Nano, 2017, 11, 5633。
2、先进智能化分子影像
（1）先进的纳米标记新技术
纳米颗粒的表面修饰在提高纳米颗粒的生物相容性、稳定性和实现其功能化等方面扮演着重要的角色。通过在绿色荧光团FITC上偶联光敏感基团Diazirine，成功合成到一种光交联荧光剂。将其与不发光的介孔硅纳米颗粒简单混合在水溶液中，通过紫外光照射，便可将荧光发色团以共价键的形式标记与硅纳米颗粒表面，使之具有荧光性。整个过程仅需要20分钟，而且标记后的硅纳米颗粒具有较好的应该稳定性，能够成功地应用于活细胞成像。相关研究工作已经发表在Chemistry - A European Journal, 2017, 23, 13893。
为了印证上述新技术的普适性，以小尺寸的Au纳米颗粒为核心，通过在其表面引入光活性基团，构建了可被光触发聚集的智能响应型Au纳米探针，Au纳米颗粒在肿瘤区域的聚集大幅提高了其近红外波段的吸收，实现了对其等离子体共振吸收的调控，从而有效提高了肿瘤区域的光声成像灵敏度及光热治疗效率，进而验证了金纳米颗粒的肿瘤诊疗一体化应用潜力。相关成果发表在Advanced Materials, 2017, 29, 1604894。
（2）肿瘤微环境响应型分子影像
大量的研究结果表明，在表面修饰相同的情况下，小尺寸的纳米颗粒表现出更长的血液循环时间，但其相关肿瘤诊疗特性会被大大削弱。围绕肿瘤高灵敏成像，利用聚集对Fe3O4纳米颗粒T2弛豫率的增强效应，设计合成了可被谷胱甘肽触发聚集的肿瘤微环境响应型Fe3O4探针，该探针由于表面修饰的自身肽及小的颗粒尺寸而表现出超长的血液循环时间，而肿瘤微环境触发下产生的颗粒聚集不仅大幅提高了肿瘤区域的成像对比度，同时大大延长了增强磁共振成像的窗口期，而标记在纳米颗粒表面的放射性核素为肿瘤的核医学成像提供了可能。上述研究为肿瘤多模态灵敏成像探针设计与构建提供了新思路。相关成果发表在Advanced Materials, 2017, 29, 1701095。
（三）辐射纳米毒理学
1、抗菌纳米材料
（1）环境中石墨烯抗菌活性的变化研究
研究发现太阳光光照显著增强石墨烯的抗菌活性，机制分析发现活性氧不是造成抗菌能力增强的主要原因，太阳光加速了细菌内抗氧化生物分子与氧化石墨烯之间的电子转移，造成细菌内氧化应激增强，从而表现抗菌活性增强。相关工作已发表在Environmental Science & Technology , 2017, 51 (17), 10154。
（2）发现氧化石墨烯表面自由基诱导的细菌膜损伤机制
本团队开发不同表面化学组分的氧化石墨烯，发现碱性水解处理后的氧化石墨烯（hGO）具有显著的抗菌优势，其抗菌活性提高5倍以上。理化性质表征结果发现hGO表面的自由基密度显著增加，阐明自由基引发细菌膜表面不饱和脂质过氧化反应的抗菌机制。基于此，利用氧化石墨烯材料修饰医用硅胶管，开发了新型的医疗器械抗超级细菌涂层技术。该研究在国际上首次利用纳米技术实现了对医疗器械表面超级细菌的有效杀伤，为克服超级细菌感染提供了新的技术方法。此外，氧化石墨烯抗菌机制的研究完善了纳米材料抗菌的理论基础。相关工作已发表在ACS Nano, 2016, 10966。
（3）构建针对体内MRSA细菌感染的诊疗一体化高效纳米探针
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是临床上常见的一种毒性较强的细菌，如何实现对体内MRSA感染的快速、高灵敏度诊断及有效治疗是一个难点。基于Cypate-聚电解质复合物包裹的硅纳米颗粒构建得到了一种针对体内MRSA细菌感染的诊疗一体化纳米探针。研究发现，MRSA细菌可以特异地将Cypate-聚电解质复合物从硅纳米颗粒表面拉拽到自己的细胞膜表面，从而使得Cypate-聚电解质复合物中的Cypate染料从聚集状态转为非聚集状态，进而使得其荧光及光热效应恢复。动物实验结果证明此纳米探针可以实现对小鼠体内MRSA感染的快速（4 h）、高灵敏度（105 CFU）荧光检测，且在近红外光的照射下可实现对小鼠MRSA感染的高效光热治疗，从而为临床MRSA感染的诊疗提供了一种新思路和新方法。相关工作已发表在ACS Nano, 2017, 11, 4428。
2、纳米材料作用机制研究
发现纳米载药会进一步增强药物小分子的副作用。利用药物引起的磷脂质病（DIP）为药物副作用研究平台，发现PEG修饰的石墨烯（PEG-GO）载有阳离子双亲性小分子药物（CAD）时，会增加CAD原有的DIP副作用，并且DIP效应缓慢而持久，难以褪去。本研究充分表明，一旦纳米材料作为药物载体，其在细胞内的滞留往往同时也会导致小分子药物在体内的长期滞留。相关成果发表在Toxicological Sciences, 2017, 156, 39–53，作为杂志封面详细推荐。
3、协同抗肿瘤纳米材料
（1）基于功能纳米材料的肿瘤乏氧微环境调控与放疗增效研究
以白蛋白（HSA）为载体，通过装载抗癌药物紫杉醇（PTX）并标记放射性核素131I，构建了这种多功能放化疗一体纳米颗粒。研究发现PTX对肿瘤细胞起到杀伤作用的同时可以降低肿瘤细胞之间的间压，增加肿瘤局部的氧气摄入，从而改善肿瘤乏氧环境，进一步增强肿瘤的放射治疗。相关工作发表在Theranostics, 2017, 7(3), 614。
（2）基于BODIPY纳米药物的设计合成及其光动力/光热协同肿瘤治疗研究
利用“铂基化”的策略成功构建出光敏剂自组装胶束Bodiplatin-NPs。该胶束具有均一的纳米尺寸，表现出良好的肿瘤靶向性。此外，进一步探索了BODIPY纳米囊泡（Vesicles）在不同波长光激发下的光动力/光热协同肿瘤治疗效果。该研究拓展了纳米载体对光治疗药物光转换特征的调控作用，赋予其波长依赖的肿瘤细胞损伤机制，实现了近红外光激发的光热、光动力双重细胞损伤作用。相关工作发表在Advanced Materials, 2016, 28, 10155-10164；Advanced Materials, 2017, 1606690。
（3）线粒体靶向性药物的构建及其抗肿瘤活性研究
线粒体靶向性铂类化合物PIP-platin在细胞和动物水平都表现出优越的抗肿瘤活性。并且PIP-platin对细胞粘附和迁移能力的影响及其机制。研究结果表明此类线粒体靶向性铂类化合物不但具有很好的抗肿瘤活性，而且能够有效抑制肿瘤迁移，有望开发成为一种具有双功能的肿瘤精准治疗药物。相关工作发表在Metallomics, 2017, 9, 726。
（4）药物在肿瘤组织的定点、快速释放
合成了一种新型含单硒的聚醚氨酯为药物载体，用于包载ICG和DOX形成纳米胶束体系。胶束内ICG在近红外光的作用下产生ROS后协同DOX破膜转运的效果、ICG的热疗和DOX的化疗结合在一起，形成协同性的热疗-化疗联合治疗的效果。同时，由于载体中的单硒结构具有灵敏的氧化响应性，光诱导ICG产生的ROS可以有效诱导单硒高分子的Se键氧化，造成胶束结构的解离，促进DOX在细胞内的释放，从而达到协调治疗肿瘤的效果。相关工作发表在ACS Nano, 2017, 11, 12134。