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新收获
张家超教授团队解析热带益生菌缓解洛伐他汀类药物副作用机制
新成果
药学院罗海彬教授团队在人工智能药物设计领域取得重要进展
新进展
海南大学计算机科学与技术学院本科生连仕杰论文被CCF A类会议ICCV录用
新研究
药学院黄玲教授团队在热带海洋药物资源开发抗慢性脂肪肝病创新药物研究中取得重要进展
新成效
材料科学与工程学院卢凌彬教授团队在三维非对称浸润性Janus材料结构设计和构建方法取得系列重要进展
张家超教授团队解析热带益生菌缓解洛伐他汀类药物副作用机制
2023年9月26日，海南大学食品学院与工程学院及全健康协同创新中心张家超教授团队的最新研究成果“Understanding the “individual drug reaction” from the perspective of the interaction between probiotics and lovastatin in vitro and in vivo”发表于微生物组高水平期刊《Microbiome》（中国科学院大类1区Top期刊，IF=15.5）。研究团队首次阐明了热带益生菌A5对洛伐他汀类药物副作用的缓解机制。
肠道菌群与人类健康息息相关。大量研究表明，肠道菌群可以通过影响药物的化学转化改变药物的活性和功效，产生“个体药物反应”。洛伐他汀常用于高胆固醇血症和混合型高脂血症的治疗，其主要作用部位为肝脏，若在胃肠道被提前降解，可能会影响药效。日常生活中，患者在服用降血脂类药物的同时常伴随益生菌服用，因此探索益生菌在肠道内与洛伐他汀的相互作用对于益生菌食用具有重要指导意义。
张家超教授团队基于体外体内两阶段试验，探究热带益生菌A5与洛伐他汀的相互作用。研究表明，益生菌的补充通过促进有益微生物增殖，在肠道中产生包括乙酸和丁酸在内的有益代谢产物。肠道代谢产物通过肠-肝轴影响肝脏Ivd，Acadsb，Acat3，Bbox1和Dhtkd基因的表达，增加必需氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和赖氨酸的相对含量，在不影响药物效果的同时改善洛伐他汀副作用导致的肝脏炎性反应。该研究以全新的视角对益生菌与药物的关系进行评价，探究益生菌介导肠道菌群对药物副作用的缓解机制，进而推动益生菌成为“三高”类药物伴随品，降低患者服药心理负担并显著改善药物副作用，为益生菌资源在医疗领域的开发应用奠定基础。
文章信息：
海南大学食品科学与工程学院博士研究生沈思源为第一作者，张家超教授为唯一通讯作者，海南大学食品科学与工程学院和海南大学全健康协同创新中心为唯一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金优秀青年基金项目和海南大学协同创新中心项目的支持。
全文链接：
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-023-01658-z
药学院罗海彬教授团队在人工智能药物设计领域取得重要进展
近日，海南大学药学院罗海彬教授团队在生物信息学领域国际权威期刊《Briefings in Bioinformatics》（IF因子: 10.5; 中国科学院一区）在线发表题为“3D-SMGE: A Pipeline for Scaffolds-based Molecular Generation and Evaluation”的研究论文，该研究发展了药物设计新方法3D-SMGE，可作为人工智能辅助药物分子生成的神经网络管道，包含高效的3D分子生成模型和高精度的ADMET性质预测，为创新药物的结构优化提供了一种具有前景的药物设计新方法。该论文还以创新药物重要靶标PDE4为例，发现一系列具有良好ADMET性质与基础性质的类药性分子。
3D-SMGE工作流程
从数据处理、模型训练、基于骨架的分子生成到性质评估
在药物发现的过程中，关键问题之一就是如何从特定结构出发通过结构改造获得更佳生物活性和ADMET性质，也称为结构优化。基于一个起始的核心骨架，使用深度生成模型生成具有所需性质的类药分子，将为加速结构优化过程提供强大工具。为了有效地从特定骨架生成分子，并为结构优化提供基础，该论文提出了3D-SMGE工作，包括分子生成模块与ADMET性质预测模块。对于分子生成模块，论文中使用基于原子类型与空间坐标的3D分子表征方式，提出了用于端到端设计的深度生成模型3D-SMG。在3D-SMG模型中，设计了交叉聚合连续滤波卷积（ca-cfconv），用于实现高效低成本的3D空间特征提取，同时确保了原子空间旋转与平移的不变性。3D-SMG也被证明能够生成有效、独特和新颖的类药分子。此外，论文中提出数据自适应多模型（data-adaptive multi-model）的ADMET预测方法在27个ADMET基准数据集中，其中24个数据集表现优于或保持最佳评估指标结果。
该研究成果以海南大学为第一单位，药学院硕士生许超为第一作者，药学院罗海彬教授、中山大学李哲副教授为共同通讯作者，药学院黄姝姮副教授等参与课题研究和指导。研究工作得到了国家自然科学基金、海南省自然科学基金等项目支持。
全文链接：
https://academic.oup.com/bib/article-abstract/24/6/bbad327/7281738
海南大学计算机科学与技术学院本科生连仕杰论文被CCF A类会议ICCV录用
近日，海南大学计算机科学与技术学院2020级本科生连仕杰同学，在国际顶级会议IEEE/CVF International Conference on Computer Vision（简称ICCV）上发表最新研究论文，ICCV是中国计算机学会(CCF)推荐的A类顶级国际学术会议，在全球范围内计算机图像视频处理领域享有极高的学术声誉。
该论文题目为“WaterMask: Instance Segmentation for Underwater Imagery”，提出了首个通用水下图像实例分割数据集，同时还首次设计了用于水下图像实例分割的算法，具有以下两大创新点:1、 构建了第一个通用水下图像实例分割（UIIS）数据集，该数据集包含涵括鱼类、珊瑚、人类、水下植物、水下机器人等7个类别的4628幅图像，并进行了详细的像素级标注。而现有的其它水下图像实例分割数据集往往针对某一类单一物体，如仅局限于对鱼类的实例分。2、首次提出了针对水下场景的实例分割模型WaterMask。在WaterMask中，设计了差异相似图注意力模块（Difference Similarity Graph Attention Module，DSGAT）和多级特征细化模块（Multi-level Feature Refinement Module，MFRM）来重建和细化水下成像退化的图像特征，并设计了一个针对边界部分的掩码分割策略和边界学习损失函数来优化水下聚类实例的边界。
UIIS数据集示意图
WaterMask模型整体框架图
该ICCV论文第一通讯作者为海南大学计算机科学与技术学院副教授、学业导师李华，学业导师制是学校“完全学分制”改革中的一项重要组成部分。
论文合作者包括山东大学丛润民教授，海南大学计算机科学与技术学院2020级本科生李苏琪，山东大学张伟教授和香港城市大学Sam Kwong讲席教授（IEEE Fellow）。
药学院黄玲教授团队在热带海洋药物资源开发抗慢性脂肪肝病创新药物研究中取得重要进展
代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）是肝脏脂质过度蓄积介导肝脏损伤的慢性肝病，其患者数量已超过乙型肝炎成为全球第一大类肝病，是非酒精性脂肪肝炎与肝纤维化的诱导因素，目前尚无理想治疗药物。发展MAFLD治疗新药物已成为全球医药界亟需克服的医学前沿难点问题。肝细胞脂质过载驱动的脂毒性（Lipotoxicity）是介导肝脏细胞损伤与凋亡的关键起始因素。抑制脂毒性可有效保护肝脏，是MAFLD潜在治疗策略。由于浓度梯度差驱动脂肪酸被动运输是肝脏摄脂肪酸蓄积的主要方式，使得肝脏脂毒性抑制剂开发与研究十分困难。
海洋天然产物是现代创新药物发现的宝贵来源。海南大学药学院黄玲教授团队基于脂毒性细胞表型从热带海洋微生物代谢物库中发现曲霉菌（Aspergillus sp. c1）次生代谢产物分子HN-001可有效抑制饱和脂肪酸棕榈酸介导的肝细胞脂质蓄积与细胞凋亡。在动物水平，HN-001可显著治疗长期高脂高胆固醇饮食诱导的小鼠脂肪肝病，具体表现为抑制肝脏脂质蓄积，减少肝损伤与纤维沉着。且HN-001在药效剂量下不影响正常小鼠肝脏功能。机制上， HN-001结合并抑制磷脂酶A2（PLA2）活性，减少毒性物质溶血磷脂酰胆碱（LPC）产生，从而阻断内质网应激IRE-1α/XBP-1s通路与凋亡相关的JNK通路，保护肝脏。该研究工作以全文形式发表在《药学学报》英文刊Acta Pharmaceutica Sinica B（中科院一区，影响因子14.5）。海南大学为第一单位，药学院黄玲教授、饶勇研究员与徐从军副教授为共同通讯作者；饶勇研究员、博士生苏睿与硕士生吴陈艳为共同第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金，海南省自然科学基金支持。
该研究基于MAFLD重要分子事件构建“脂毒性”仿生病理细胞模型，从热带海洋天然产物库中发现具有MAFLD治疗活性的天然优势骨架分子，为我国热带海洋MAFLD创新药物开发提供新思路。团队拟进一步揭示HN-001抗慢性糖脂代谢紊乱类疾病直接作用靶点，为基于靶点的热带药用资源创新药物开发奠定基础。
热带海洋微生物Aspergillus sp. c1次生代谢产物分子HN-001抗MAFLD作用机制
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211383523003398
材料科学与工程学院卢凌彬教授团队在三维非对称浸润性Janus材料结构设计和构建方法取得系列重要进展
石油泄漏事故，工业含油污水违规排放、餐饮及生活含油废水的随意排放，造成严重的水体污染，进而破坏人类赖以生存的自然环境。非对称浸润性Janus材料具有独特的非对称结构，已有文献报道证实其可成功应用于油水分离。但是目前对于Janus材料的开发大多限于二维膜材料，虽然可以实现油水分离，但依然存在着一些无法忽视的缺陷，比如制备工艺要求高、耐久性差、膜污染等问题，亟需进一步的研究与完善。目前的三维Janus材料虽然可以避免耐久性差和膜污染等问题，但存在着不对称结构难以控制、制备流程繁琐、环境不友好等问题。因此，开发具有可控的非对称结构、工艺简单、环境友好的三维Janus材料是一项重要挑战。近期，海南大学材料科学与工程学院卢凌彬教授课题组基于天然高分子纤维素在环境友好型三维非对称浸润性Janus材料的结构设计和构建方法方面取得一系列成果。
Janus结构纤维素气凝胶的制备及应用
课题组通过真空辅助化学气相沉积法，结合多巴胺非水溶剂自聚技术，成功构建了3+2维非对称浸润性Janus纤维素气凝胶。传统多巴胺聚合反应需要在水溶液中发生，因此聚多巴胺涂层的应用仅能在亲水环境中实现上，无法在疏水基体上实施，限制了多巴胺涂层的应用。本研究突破了这一局限，获得了一种能用于疏水基体的非水环境多巴胺氧化自聚合反应技术（图2）。依赖于这一技术获得的Janus纤维素气凝胶具有一侧疏水亲油，另一侧亲水亲油和水下超疏油性能，疏水侧水接触角角可达到142°。该Janus纤维素气凝胶具有优异的油水分离性能，在重力驱动下不仅可以分离油水混合物，甚至可以分离油包水乳液，其渗透通量高达3121 L m−2 h−1，分离效率为99.5%。
四氢吡咯与多巴胺的反应机理
路线A为四氢吡咯与碳2′位的反应，路线B为四氢吡咯与碳6′位的反应
此外，课题组提出了“相似相自组装”策略。将原位疏水改性技术和溶胶-凝胶法相结合，成功获得了非对称结构可控构筑技术。通过这一技术获得的三维Janus纤维素气凝胶具有超轻、多孔特性，油水分离性能优异，并且能够保持良好的稳定性和循环使用性，且疏水层和亲水层的厚度便于调控。与传统的三维Janus结构制备策略相比，“相似相位自组装”策略不仅可以很好地保持结构的稳定性，还可实现非对称结构可调控。
“相似相位自组装”策略构建三维Janus纤维素气凝胶
三维Janus纤维素气凝胶的非对称润湿性
三维Janus纤维素气凝胶在油水分离方面具有广阔的应用前景。该研究成果对于新型三维Janus材料的构建和理解非对称浸润性三维Janus材料的分离机理具有重要的参考意义。
以上系列成果发表分别在Green Chemistry和Journal of Environmental Chemical Engineering上，是团队关于三维非对称浸润性Janus材料的最新进展。海南大学为唯一单位，论文第一作者分别为海南大学材料科学与工程学院硕士生费永生和张静静，通讯作者为海南大学材料科学与工程学院卢凌彬教授。
全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.110776.
来源 | 海南大学官网
编辑 | 王怡琪
校对 | 陈艺煊
审核 | 许劲草
投稿邮箱 | hndxwx@hainanu.edu.cn
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