2020 至 2022 年, 研究性进展
我们与基因治疗领域先锋公司蓝鸟生物 (bluebird bio, Inc.) 及 270 生物 (2seventy bio, Inc.) 联合开发胶体悬浮稳定且具有高转染效率的 DNA 纳米颗粒，用于在大规模反应器内转染 HEK293 细胞以生产慢病毒载体。在这一工业化瓶颈领域，我们首次发现 DNA 纳米颗粒的尺寸是影响转染效率的最重要因素之一，且直径在 400 至 500 纳米范围内的 DNA 纳米颗粒具备最高转染效率。我们随后发明了一种超分子组装策略以规模化生产这些纳米颗粒，并验证了其可作为现货型转染颗粒的稳定性。该研究于 2021 年 7 月发表在美国化学会期刊 Nano Letters (链接)，并在 2022 年美国基因和细胞治疗学会年会获得分会口头报告展示。

2022 至 2023 年, 转化性进展
联合 270 生物 (2seventy bio, Inc.) 公司的工艺工程团队，我们验证了先前开发的 DNA 超分子组装策略的放大生产可行性。通过一系列连续和放大工艺，我们完成了每分钟 1 公升、单批次 5.3 公升、DNA 浓度 50 微克每毫升量级的 400 纳米转染颗粒的生产验证，达到了预设的商业化量级的放大目标。我们同时验证了这一批次转染颗粒在冷冻保存下至少达一年的稳定性，并在 270 生物的实验室验证了室温稳定性和生产慢病毒载体的转染效率。该转化性进展于 2024 年 1 月发表于美国基因和细胞治疗学会临床转化权威专刊 Molecular Therapy—Methods & Clinical Development (链接).

目前，毛海泉教授课题组正与全球多个基因治疗公司合作推动该技术向工业界的转化。

2021 至 2022 年, 研究性进展
利用由约翰霍普金斯大学机械工程系李思轩 (Sixuan Li) 博士和 Tza-huei "Jeff" Wang 教授开发的多颜色柱面光激发共聚焦光谱表征 (CICS) 平台，我们通过荧光标记的方法，在领域内首次实现了在单纳米颗粒层面完全定量表征纳米颗粒内核酸药物的装载量和载量分布。该专利技术填补了纳米医药领域单颗粒组分表征的空白，为药物的质量控制提供了更多样和精确的表征方法，并为深入研究纳米颗粒的构效关系提供了全新手段。我们对 mRNA 脂质纳米颗粒进行的概念验证性研究于 2022 年发表在《自然》子刊 Nature Communications (链接)，并入选该期刊 2022 年度生命科学领域最具关注度的前 25 篇文章。

2022 至 2024 年, 研究性进展
我们在 CICS 平台的基础上叠加流体动力学色谱法 (Single-nanoparticle free solution hydrodynamic separation, or SN-FSHS) ，从而实现了尺寸-色谱结合组分-光谱在单纳米颗粒层面的同时表征。在我们的概念验证性研究中，以此升级的 SN-FSHS-CICS 平台成功完成了对 siRNA 脂质纳米颗粒尺寸、核酸载药量和多达两个脂质组分装载量的高通量输出。通过对这些四维数据的深入分析，我们揭示了脂质纳米颗粒可能普遍存在的装载密度异质性，以及其和尺寸及生产步骤之间的联系。这些分析很好地示范了如何将高通量的纳米颗粒表征数据应用于复杂体系反应/组装动力学的深入探究。该研究于 2024 年发表在美国化学会期刊 ACS Nano (链接)。

这项技术正在 CICS 平台发明人李思轩 (Sixuan Li) 博士的领导下进行独立市场化，并正在与多家生物技术公司的合作中进行验证。