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学系与学科

生物物理及结构生物学系介绍

学系简介:
        生物物理及结构生物学系是在原生物物理系基础上成立的,原生物物理系组建于1959年。根据我国医学科学发展的需要,教育部决定在中国协和医科大学及北京医科大学首先成立生物物理学这一新兴的边缘学科。1960年系人员包括助研、实习研究员、研究生和技术员近十人,人员的学科涉及医学、生物学、物理学、化学、数学、自动控制和电子学。并在全国14个重点医学院校招收生物物理专业班学生进行培养。确立生物物理系的研究方向为用先进的数学物理的理论方法和技术研究疾病和生命过程的机理。任务包括科研和教学两个方面。科研主要集中在如下3个研究方向:(1) 生物能学研究。主要通过核磁共振仪研究生物体内的能量变迁以及它与人类某些疾病的相关性;(2) 细胞超微结构与功能研究。重点研究正常与病理状态下亚细胞水平与分子水平结构与功能特点;(3) 生物大分子结构研究。主要是探索药物的作用机制及为研制新的药物提供理论依据。目前主要集中在如下2个研究方向:(1)人乳头瘤病毒(HPV)及HIV的相关研究,特别是HPV疫苗的研究,主要是利用各种生物技术研发各种预防性及治疗性基因工程疫苗;开展各种疫苗佐剂的研究,包括传统的铝佐剂、具有TLR刺激活性的新型小分子化合物佐剂、乳剂及新型复合佐剂等的研究;(2)慢性疾病早期预警及其预后新技术新方法研究。教学方面:生物物理学系承担了北京协和医学院基础学院的研究生及本科生的的理论教学任务,包括八年制临床医学专业《生物物理学》和研究生《细胞生物基础及超微结构的分子生物学》课程。生物物理学系于80年代初批准为硕士点,1993年批准为博士点,先后培养了硕士博士研究生近100名。
 
历届主任及学科带头人:
        孙宗棠教授、李昆教授、司静懿教授、吴元德教授、宋国兴教授、李智立教授。
 
教学工作:
1、教学人员介绍
参与教学人员:李智立、许雪梅、张婷
2、学系承担的主要课程及建设情况
课程名称:生物物理学
双语化建设:部分教学PPT为双语
教学方法与手段:PPT演示、讲授及实验室观摩
考核评价方式:闭卷考试(70分)+平时成绩(30分)
课程名称:细胞生物基础及超微结构的分子生物学
课程负责人:许雪梅    授课对象:研究生
双语化建设:英文PPT
教学手段与方法:PPT讲授+电镜室参观实习
考核评价方式:闭卷考试
3、特色教学工作
《生物物理学》是临床影像学和物理诊疗学等临床诊断的基础学科,目前在全国仅有北京协和医学院的临床本科生开设该课程,本课程聘请了本领域著名的教授讲授相关的基础理论及学科发展前沿,为医学生在分子水平上认识疾病发生、发展提供了新的视角。
目前实验室有6位本科生在实验室参加科研工作。
 
各课题组科研工作:
一、李智立课题组
1. 课题组简介
研究方向:慢性疾病早期预警及其预后评估新技术新方法及其标志物。主要利用现代生物分析技术和质谱技术,以血清/血浆和组织为研究对象,建立慢性疾病相关蛋白质和代谢物的分离分析新技术和新方法;探究慢性疾病发生早期的物质基础;筛选与慢性疾病发生、发展相关的标志物。已在近万例血液样本中发现可以早期预警慢病发生的个体化免疫炎症相关蛋白质复合物谱;基于该个体化的复合物谱可以分区良性疾病与恶性肿瘤,其敏感性和特异性均优于90%;基于该复合物谱可以个体化的监测肿瘤复发或耐药性的产生。在蛋白糖基化水平上,已建立三种简单、经济和环境友好的完整糖肽的富集技术,已在2000余例血液样本中发现可以个体化的区分良性疾病与恶性疾病的糖基化修饰标志物。在代谢物水平上,发现一组可以监测肿瘤预后的个体化脂类标志物。
 
2. 课题组负责人介绍
理学博士,博士生导师,2004年至今,中国医学科学院基础医学研究所&北京协和医学院教授;2001-2004年美国耶鲁大学药理系,Associate Research Scientist; 1998-2001在中国药科大学作博士后研究,主要利用细胞膜技术结合液相色谱-质谱联用技术筛选中药活性成分;1991-1995年在国防科工委化学计量一级站开展标准物质研究,工程、高级工程师;1998年在中国科学院长春应用化学研究所获得理学博士学位。
 
3. 课题组成员介绍
张沫,副研究(资格),博士研究生,E-mail:zhangmo234@126.com;电话:010-69156458
 
4. 课题组主要科研项目

项目级别

项目来源

起止日期

项目名称

国家级

国家自然基金面上项目

2011.1-2013.12

应用质谱技术研究血清/血浆中与肿瘤相关的蛋白质复合物结构

国家自然基金面上项目

2011.1-2013.12

应用质谱成像技术探究非可控炎症恶性转化相关的物质基础

国家自然基金面上项目

2016.1-2018.12

应用质谱成像技术原位表征肺癌组织区域的巨噬细胞免疫特性

 

国家自然基金面上项目

2016.1-2019.12

基于FTICR MS的慢性疾病特异性免疫球蛋白G的结构表征方法研究及其应用

 

省部级

北京市自然基金面上项目

2016.1-2018.12

肺癌个体化预后标志物的验证

教育部

2013.1-2015.12

应用质谱技术表征肺癌相关的IgG结构

北京市卫生局

2016.1-2018.12

POCT HbA1c方法标准化的建立与应用评价及质谱检测HbA1c用于糖尿病分子分型方法的评价



5. 课题组近5年代表性论文

1)      Yujie Liu, Yunpeng Wu, Yanmin Wang, Mo Zhang, and Zhili Li*,Increased Levels of Serum Protein Complexes Are Associated with Type 2 Diabetes,International Journal of Medical Sciences, 2018, 15(3), 210-216.
2)      Mo Zhang, Yujie Liu, Dan Zhang, Tianjing Chen, Zhili Li*, Facile and Selective Enrichment of Intact Sialoglycopeptides Using Graphitic Carbon Nitride, Analytical Chemistry, 2017, 89(15) , 8064-8069.
3)      Shuai Guo, Dan Zhou, Mo Zhang, Tiejun Li, Yujie Liu, Yupin Xu, Tianjing Chen, Zhili Li*, Monitoring changes of docosahexaenoic acid-containing lipids during the recovery process of traumatic brain injury in rat using mass spectrometry imaging, Scientific Reports, 2017, 7. 5054.
4)      Yumei Guo, Junling Ren, Xiaoou Li, Xiaofeng Liu, Ning Liu, Yanmin Wang, Zhili Li*, Simultaneous Quantification of Serum Multi-Phospholipids as Potential Biomarkers forDifferentiating Different Pathophysiological states of lung, stomach, intestine, and pancreas, Journal of Cancer, 2017, 8(12), 2191-2204.
5)      Dan Zhou, Shuai Guo, Mo Zhang, Yujie Liu, Tianjing Chen, Zhili Li*, Mass spectrometry imaging of small molecules in biological tissues using graphene oxide as a matrix, Analytica Chimica Acta, 2017, 962, 52-59.
6)      Xiaodong Wang, Yujie Liu, Fenjie Li, Zhili Li*, Poplar catkin: a natural biomaterial for highly specific and efficient enrichment of sialoglycopeptides, Chinese Chemical Letter, 2017, 28,1018-1026.
7)      Junling Ren, Dan Zhang, Yujie Liu, Ruiqing Zhang, Huiling Fang, Shuai Guo, Dan Zhou, Mo Zhang, Yupin Xu, Ling Qiu*, Zhili Li*, Simultaneous Quantification of Serum Nonesterified and Esterified Fatty Acids as Potential Biomarkers to Differentiate Benign Lung Diseases from Lung Cancer, Scientific Reports, 2016, 6, 34201.
8)      Dan Zhang, Bingchao Chen, Yanmin Wang, Peng Xia, Chengyan He, Yujie Liu, Ruiqing Zhang, Mo Zhang, Zhili Li* Disease-specific IgG Fc N-glycosylation as personalized biomarkers to differentiate gastric cancer from benign gastric diseases, Scientific Reports, 2016, 6, 25957.
9)      Yaping Zhang, Chengyan He, Ling Qiu, Yanmin Wang, Xuzhen Qin, Yujie Liu, Zhili Li*, Serum unsaturated free fatty acids: a potential biomarker panel for early-stage detection of colorectal cancer, Journal of Cancer, 2016, 7(4), 477-483.
10)      Yujie Liu, Yuanjun Liu, Dan Zhang, Ruiqing Zhang, Zhili Li*, Kapok fiber: a natural biomaterial for highly specific and efficient enrichment of sialoglycopeptides, Analytical Chemistry, 2016, 88(2),1067-1072.
11)      Yujie Liu, Dan Zhang, Yuhang Cheng*, Zhili Li*, Elevated serum immunoinflammation-related protein complexes are associated with psychosis, Psychiatry Research, 2015, 230, 96-101.
12)      Shuai Guo, Yanmin Wang, Dan Zhou, and Zhili Li*, Electric Field-Assisted Matrix Coating Method Enhances the Detection of Small Molecule Metabolites for Mass Spectrometry Imaging, Analytical Chemistry, 2015, 87(12), 5860-5865.
13)      Manwen He, Shuai Guo, Zhili Li*, In situ characterizing membrane lipid phenotype of breast cancer cells using mass spectrometry profiling, Scientific Reports, 2015, 5, 11298.
14)      Manwen He, Shuai Guo, Zhili Li*, Dynamically in situ monitoring lipid changes in DHA-treated breast cells by matrix-assisted laser desorption/ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, Rapid Commun Mass Spectrom, 2015, 29(10), 987-990.
15)      Gaoguang Song, Yujie Liu, Yanying Wang, Guanjun Ren, Shuai Guo, Junling Ren, Li Zhang*, Zhili Li*, Personalized biomarkers to monitor disease progression in advanced non-small-cell lung cancer patients treated with icotinib, Clinica Chimica Acta, 2015, 440, 44-48.
16)      Shuai Guo, Yanmin Wang, Dan Zhou, Zhili Li*, Significantly increased monounsaturated lipids relative to polyunsaturated lipids in six types of cancer microenvironment are observed by mass spectrometry imaging, Scientific Reports, 2014, 4, 5959, DOI: 10.1038/srep05959.
17)      Yaping Zhang, Lina Song, Ning Liu, Chengyan He*, Zhili Li*, Decreased serum levels of free fatty acids are associated with breast cancer, Clinica Chimica Acta, 2014, 437, 31-37.
18)      Shuai Guo, Ling Qiu, Yanming Wang, Xuzhen Qin, Hui Liu, Manwen He, Yaping Zhang, Zhili Li* and Xiaohong Chen*, Tissue imaging and serum lipidomic profiling for screening potential biomarkers of thyroid tumors by matrix-assisted laser desorption/ionization-Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2014, 406, 4357-4370.
19)      Yaping Zhang, Ling Qiu, Yanmin Wang, Xuzhen Qin, Zhili Li*, High-throughput and high-sensitivity quantitative analysis of serum unsaturated fatty acids by chip-based nanoelectrospray ionization-Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry: early stage diagnostic biomarkers of pancreatic cancer. Analyst, 2014, 139 (7), 1697-1706.
20)      Yanying Wang, Gaoguang Song, Yanmin Wang, Ling Qiu, Xuzhen Qin, Hui Liu, Fang Li, Xiaodong Wang, Fenjie Li, Shuai Guo, Yaping Zhang, Zhili Li*, Elevated serum levels of circulating immunoinflammation-related protein complexes are associated with cancer. Journal of Proteome Research, 2014, 13 (2), 710–719.
21)      Guoqiang Chen, Hexiang Li, Ling Qiu, Xuzhen Qin, Hui Liu, Zhili Li*, Change in fucosylated IgG2 Fc-glycoforms in pancreatitis and pancreatic adenocarcinoma: A promising disease classification model. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2014, 406, 267-273.
22)      Yaping Zhang, Yanmin Wang, Shuai Guo, Yumei Guo, Hui Liu, Zhili Li*, Ammonia-treated N-(1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride as a novel matrix for rapid quantitative and qualitative determination of serum free fatty acids by matrix-assisted laser desorption/ionization-Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, Analytica Chimica Acta,2013, 974, 82-89.
23)      Fenjie Li, Xiaodong Wang, Yujie Liu, Hui Liu, Zhili Li* Dephosphorylation of Intact Glycoprotein to Greatly Improve Digestion Efficiency Coupled with Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization- Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometric Analysis. Analytica Chimica Acta, 2013, 787, 140-147.
24)      Guoqiang Chen, Yanmin Wang, Xuzhen Qin, Hexiang Li, Yumei Guo, Yanying Wang, Hui Liu, Xiaodong Wang, Gaoguang Song, Fang Li, Fenjie Li, Shuai Guo, Ling Qiu, Zhili Li* Change in IgG1 Fc N-linked glycosylation in human lung cancer: Age and sex-related diagnostic potential. Electrophoresis 2013, 34 (16),2407-2416.
25)      Guoqiang Chen, Li Zhang, Yanying Wang, Yumei Guo, Hui Liu, Zhili Li*. Probing gender-specific change in IgG1 Fc-galactosylation in non-small cell lung cancer patients treated with epidermal growth factor receptor inhibitor, icotinib hydrochloride using MALDI-FTICR MS. Rapid Commun Mass Spectrom 2013, 27(10), 1168-1172.
26)      Fang Li, Xuzhen Qin, Haiquan Chen, Ling Qiu, Yumei Guo, Hui Liu, Guoqiang Chen Gaoguang Song, Xiaodong Wang, Fenjie Li, Shuai Guo, Baohua Wang and Zhili Li*, Lipid profiling for early diagnosis and progression of colorectal cancer using direct-infusion electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2013, 27(1), 24-34.
27)      Yumei Guo, Xianmin Wang, Ling Qiu, Xuzhen Qin, Hui Liu, Yanying Wang, Fang Li, Xiaodong Wang, Guoqiang Chen, Gaoguang Song, Fenjie Li, Shuai Guo, Zhili Li*, Probing gender-specific lipid metabolites and diagnostic biomarkers for lung cancer using Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, Clinica Chimica Acta, 2012, 414, 135-141.
28)      Xiaodong Wang, Fenjie Li, Gaoguang Song, Shuai Guo, Hui Liu, Guoqiang Chen, Zhili Li*, Broad-spectrum four-dimensional orthogonal electrophoresis: a novel comprehensively feasible system for protein complexomics investigation, Molecular & Cellular proteomics, 2012, 11(9), 786-799.
29)      Guoqiang Chen, Yanmin Wang, Ling Qiu, Xuzhen Qin, Hui Liu, Xiaodong Wang, Yanying Wang, Gaoguang Song, Fang Li, Yumei Guo, Fenjie Li, Shuai Guo, Zhili Li*, Human IgG Fc-glycosylation profiling reveals association Human IgG Fc-glycosylation profiling reveals associations with age, sex, female sex hormones and thyroid cancer s with age, sex, female sex hormones and thyroid cancer, Journal of Proteomics, 2012, 75(10), 2824-2834. 
30)      Ling Xin, Haijing Zhang, Hui Liu, Zhili Li*, Equal ratio of graphite carbon to activated charcoal for enrichment of N-glycopeptides prior to matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometric identification, Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2012, 26(3), 269–274.
 
6. 课题组近5年专利
1)      一组监测癌症疾病进展和或耐药性产生的免疫球蛋白G糖基化修饰标志物,申请号:201710655611.3
2)      一组监测癌症疾病进展和或耐药性产生的触珠蛋白糖基化修饰标志物,申请号:201610369521.3.
3)      一种富集分离唾液酸化糖肽的新材料及其应用, 申请号:201610506699.8
4)      一组监测癌症疾病进展和或耐药性产生的个体化标志物,申请号:201510827734.1
5)      一种富集唾液酸化糖肽的材料及其应用,申请号:201510651116.6
6)      一种原位质谱分析的常压离子源装置,专利号:ZL201520119228.2
7)      一种用于质谱成像的基质喷涂装置,专利号:ZL201420766737.x
8)      一种富集唾液酸化糖肽、唾液酸化聚糖或唾液酸化糖苷的方法, 申请号:ZL201410035250.9
9)      蛋白质复合物及其谱以及其在疾病诊断、进展评估和药效评估中的应用, 申请号:PCT/CN2012/071113
 
二、 许雪梅课题组
1. 课题组简介
人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)与人类肿瘤的关系最为明确,HPV主要侵犯人皮肤黏膜的上皮组织,引起上皮组织的良恶性增生, 根据诱发病变性质的不同,将HPV分为引起尖锐湿疣等良性病变的低危型和诱发宫颈癌等其它恶性肿瘤的高危型。本课题组研究HPV感染及感染相关疾病的预防性疫苗和治疗性疫苗。根据HPV的病毒特点及致病机理,预防性疫苗重点探讨研究如何诱发机体产生持久性高水平的中和抗体:主要选择病毒的主要外壳蛋白L1为靶抗原,采用基因工程的方法,进行L1病毒样颗粒(virus like particle,VLP)疫苗的研究,VLP不仅免疫保护作用好,而且安全性高,但其交叉保护保护其他型别HPV的活性差;为扩大VLP疫苗免疫范围,以期同时保护更多的HPV型别,课题组还开展以VLP为载体及以靶向专职抗原呈递细胞的基因工程改造抗体为载体、进行可有效呈递病毒次要外壳蛋白L2保守中和抗体表位或多肽的基因工程融合蛋白疫苗的研究。另一方面课题组还开展各种疫苗佐剂的研究,包括传统的铝佐剂、具有TLR刺激活性的新型小分子化合物佐剂、乳剂及新型复合佐剂等的研究。HPV治疗性疫苗,主要选择与病毒感染及感染相关恶性表型维持必需的癌蛋白为靶抗原,定点突变后消除其转化活性,进行融合各种免疫刺激分子如HSP70及CD40L基因疫苗的研究。
 
2. 课题组负责人介绍
许雪梅,女,1965年出生,博士,研究员,博士生导师,中国医学科学院基础医学研究所 肿瘤病毒疫苗课题组组长。
教育经历:
1983.9-1988.7:山东医科大学 医学学士学位;
1988.8-1991.7:大连医科大学 病理学硕士学位;
1999.8-2002.7:中国协和医科大学基础医学院 博士学位;
2002.12-2004.9:美国芝加哥Loyola大学癌症研究中心,访问学者。
工作经历:
1991.8-1995.7:山东青岛第五人民医院 病理科 主治医师;
1995.7-2002.12:中国医学科学院基础医学研究所 助理研究员、副研究员;
2004.9-至今:中国医学科学院基础医学研究所研究员、病原生物学专业博士生导师,肿瘤病毒课题组组长。
 
3. 课题组成员介绍
张婷,助理研究员,博士,邮箱:zt_0315@163.com,电话:010-69156442
刘洪洋,技术员,硕士,邮箱:liuhy2011@126.com,电话:010-69156442
王志荣,试用期,博士,邮箱:zhrwang2012@126.com,电话:010-69156442
 
4. 课题组主要科研项目
项目级别 项目来源 起止日期 项目名称
国家级 国际科技合作项目 2013.4-2018.4 广谱HPV/HIV嵌合病毒样颗粒疫苗
国家自然基金面上项目 2011.1-2013.12 HPV L2抗原改造及其高效靶向FcγR的基因工程抗体疫苗的应用基础研究
省部级 北京市自然基金面上项目 2016.1-2018.12 联合新型L2多表位抗原及鞭毛蛋白分子内佐剂进行广谱HPV预防性疫苗的研究
院校级 创新工程 2016.9-2020.12 疫苗关键技术创新团队
 
5. 课题组近5年代表性论文
1)      Xue Chen, Hongyang Liu, Zhirong Wang, Shuo Wang, Ting Zhang, Meili Hu, Liang Qiao* and Xuemei Xu*.Human papillomavirus 16L1-58L2 chimeric virus-like particles elicit durable neutralizing antibody responses against a broad-spectrum of human papillomavirus types.Oncotarget,2017;8:63333-63344.
2)      Ting Zhang, Hongyang Liu, Xue Chen, Zhirong Wang, Shuo Wang, Chunfeng Qu, Jingzhi Zhang, Xuemei Xu*.Lipidated L2 epitope repeats fused with a single-chain antibody fragment targeting human FcγRI elicited cross-neutralizing antibodies against a broad spectrum of human papillomavirus types.Vaccine,2016;34 (2016) 5531–5539.
3)      Chen Xue, Liu Hongyang, Zhang Ting, Liu Yanchun, Xie Xixiu, Wang Zhirong,Xu Xuemei*.A Vaccine of L2 Epitope Repeats Fused with a Modified IgG1 Fc Induced Cross-Neutralizing Antibodies and Protective Immunity against Divergent Human Papillomavirus Types.PLoS One. 2014 May 6;9(5):e95448.
4)      Zong Jinbao, Wang Changyuan, Wang Qingyong, Peng Qinglin, Xu Yufei, Xie Xixiu, Xu Xuemei*. HSP70 and modified HPV 16 E7 fusion gene without the addition of a signal peptide gene sequence as a candidate therapeutic tumor vaccine. OncolRep, 2013;30(6):3020-6.
5)      Yu Fang, Ting Zhang, Linnea Lidell, Xuemei Xu*, Nils Lycke and Zou Xiang*. The immune complex CTA1-DD/IgG adjuvant specifically targets connective tissue mast cells through FcγRIIIA and augments anti-HPV immunity after nasal immunization. Mucosal Immunology, 2013; 6(6):1168-78.
6)      张婷,陈雪,刘洪洋,周艳,王志荣,许雪梅*。HPV31型L2保守中和表位可诱发广谱中和抗体。基础医学与临床.2017.
7)      胡美丽,刘洪洋,王志荣,陈雪,张婷,许雪梅*。原核表达系统制备HPV58L1 VLP可诱发高滴度且持久的中和抗体.现代生物医学进展2017.
 
6. 课题组近5年专利
1)      一种乳头瘤病毒嵌合蛋白及其用途,PCT/CN2017/075401
2)      一种乳头瘤病毒嵌合蛋白及其用途,PCT/CN2017/075402
3)      截短型人乳头瘤病毒16型L1蛋白及其应用,CN201710153290.7
4)      一种复合疫苗佐剂及其应用,CN201710152761.2
5)      截短型人乳头瘤病毒58型L1蛋白及其应用,CN201610147709.3