化学所在富勒烯生物医学应用方面取得系列进展

富勒烯和金属富勒烯具有独特的电子特性，其较大的共轭电子结构可高效淬灭过剩的自由基，从而减少自由基对机体的损伤；同时，它们具有良好的生物相容性，在生物医学领域具有广阔的应用前景。 

在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室王春儒课题组发展了多种基于富勒烯和金属富勒烯的疾病治疗新策略。揭示了富勒烯通过极化肿瘤相关巨噬细胞激活肿瘤免疫的作用机制，并联合免疫检查点抑制剂（PD-L1单抗）实现高效的肿瘤免疫治疗（Nano Lett., 2020, 20, 4487）。利用富勒烯进行了再生障碍性贫血的治疗，证实富勒烯可以通过促进血液中网织红细胞的成熟，增加血液中红细胞含量（Theranostics, 2020, 10, 6886）。他们又将富勒烯纳米材料拓展到了代谢类疾病的治疗中。代谢类疾病往往伴随着糖和脂质的代谢紊乱，其致病原因与氧化应激和胰岛素抵抗密切相关。基于此，课题组在细胞水平上证实了富勒烯可以有效地缓解氧化应激以及胰岛素抵抗（J. Mater. Chem. B, 2020, 8, 7521）；随后深入研究了富勒烯在活体水平上治疗Ⅱ型糖尿病的效果和作用机制，发现金属富勒烯不仅可以降糖，而且停药后血糖不反弹，效果优于阳性药物二甲双胍，机理研究表明，金属富勒烯通过修复受损的胰腺组织和改善肝脏胰岛素抵抗，来实现糖尿病治疗（ACS Nano, 2019, 13, 8597）。 

最近，该课题组在小鼠模型上进行了金属富勒烯纳米材料治疗肝脏脂肪变性疾病的研究，证实金属富勒烯对肝脏脂肪变性具有很好的改善作用。他们对各组小鼠肝脏组织进行了蛋白质组学分析，分类对脂质合成、脂质分解和脂质转运的差异蛋白进行统计，并通过蛋白质印记方法进行验证。结果发现相比于脂质合成和脂质分解过程的蛋白，将脂质转运出肝脏的脂质转运蛋白ApoB100（主要负责输运肝脏中甘油三脂）的表达水平在金属富勒烯治疗后显著提高。此外，金属富勒烯还可以改善受氧化应激损伤的肝细胞线粒体，促进其结构、膜电位和呼吸链功能的恢复。代谢研究表明金属富勒烯腹腔给药后主要分布在胰腺、肝脏、脾脏、肺和肾脏，而且可以逐渐代谢出体外，并且治疗后对于主要脏器未显示有明显毒性，该成果发表在Sci. Adv., 2020, 6, eabc1586上。  

图1 金属富勒烯纳米材料通过促进肝脏甘油三酯转运逆转肝脏脂肪变性