湖南师范大学生命科学院第一期部分成果推介
项目名称：非常规饲料开发与应用技术
一、项目背景：
我国既是畜牧业生产大国，也是畜禽产品消费大国。随着人民生活水平提高，城镇化进程加快，我国畜禽产品需求仍呈刚性增长，畜牧业的发展还有很大的市场潜力。饲料是畜牧业发展的基础，饲料产业是联系种植业和养殖业的枢纽。2011年我国饲料产量（1.75亿吨）超过美国位居世界第一，占全球饲料总产量的20%；2015年我国饲料产量突破2亿吨，饲料工业总产值达7810亿元。然而，随着畜禽存栏量和畜禽产品年产量逐年增加以及人口增长，人畜争粮矛盾日益突出，饲料短缺问题已成为制约我国畜牧业可持续发展的瓶颈。
我国幅员辽阔，物产丰富，非常规植物饲料资源种类繁多，植物性非常规饲料具有很大的开发应用潜力。此外，使用畜禽粪便和餐厨垃圾等废弃物养殖黑水虻和家蝇等饲用昆虫，开发动物性非常规饲料具有巨大的应用前景。充分利用我国地理环境和气候特点, 开发新型优质饲料资源, 对于补充我国饲料原料缺口，提升畜禽产品质量，促进我国畜牧业健康发展具有非常重要的意义。
二、项目内容
本项目建立了非常规饲料开发利用的技术体系。开发了植物性非常规饲料种植、收割、加工和在畜禽生产应用技术，实现了籽粒苋、饲料桑、构树和芦苇等在畜禽生产中的科学应用。研发了家蝇和黑水虻等昆虫的养殖、加工和应用技术，实现了昆虫蛋白的规模化生产与应用。
三、成果形式
建立非常规饲料开发利用的技术体系，已申请国家发明专利多项。
四、经济与社会效益
该项目能够充分利用我国土地资源，符合国家发展政策和产业发展需求，通过建立种养结合模式能够解决畜禽生产中的环境污染问题。以昆虫为主的动物性非常规饲料利用畜禽养殖废弃物或生活垃圾为原料，生产优质的饲料原料，在解决环境污染问题的同时，解决畜禽饲粮短缺问题。因此，本项目具有良好的社会效益和经济效益。
成果名称：仔猪肠道功能和健康调控技术
成果简介：
我国生猪养殖中仔猪阶段死亡率占猪一生死亡率的50～70%，其中肠道健康问题占80%，严重阻碍了我国生猪养殖业的健康发展。集约化养猪生产中的各种应激因素严重影响了机体的健康，应激对肠道的氧化损伤在生产中发生率最高、隐蔽性强、危害性大。肠道是仔猪营养素的消化、吸收和代谢的主要器官，各种应激因素产生过量的自由基极易诱发肠道疾病，导致肠道感染和功能异常。进一步损害养分的利用，加剧了饲料资源浪费和环境污染，也导致疾病频发、死亡率高，形成恶性循环，已成为制约生猪养殖业健康发展的瓶颈。提高动物肠道健康水平，改善肠道消化吸收功能是降低养殖成本，提高养殖效益的关键。本项目正是基于此背景下，建立了仔猪肠道功能和健康的营养调控技术，为生猪养殖的可持续发展提供重要的解决方案。
本项目建立了研究肠道功能和健康的系统方法，解析了与仔猪肠道功能与健康（腹泻）相关的营养因素，筛选了能够改善仔猪肠道功能和健康的系列功能性添加剂。该方案通过调控仔猪肠道发育增加仔猪肠道长度或调控肠道上皮细胞隐窝-绒毛轴更新增加小肠绒毛高度，提高肠道的消化吸收面积和促进肠粘膜损伤修复，从而提高饲料消化利用效率，改善肠道健康和生长性能。
技术水平：国内领先。
市场预测：
该项目能够通过营养手段有效改善猪肠道功能和健康，提高生猪生产效益，同时能够改善食品安全和降低生猪生产环境污染，具有良好的社会效益和经济效益。
知识产权及获奖情况：
在仔猪肠道功能和健康调控方面取得具有自主知产权的技术，申请国家发明专利多项和在《Journal of Animal Science》和《Animal》等国际期刊发表了相关研究的论文多篇。
成果名称：抗癌活性肽药物开发
成果简介：
分离于新疆穴居狼蛛毒液的细胞毒活性肽Lycosin-I，含23个氨基酸残基，不含有半胱氨酸残基，在结构上为a-螺旋双亲性阳离子肽。易于通过化学合成和反相-HPLC实现规模化制备，纯度超过98%。前期研究证明对于肿瘤细胞、细菌、真菌lycosin-I有较强的细胞毒活性，特别是对于白血病细胞的抑制活性很强，而对正常细胞活性较弱。lycosin-I修饰的金纳米颗粒（纳米球和纳米棒）有肿瘤细胞靶向特性。该多肽的氨基酸序列及抗肿瘤等应用已分别获得中国、美国、欧盟、日本发明专利，其修饰纳米颗粒及在肿瘤药物研发中的应用获得国家发明专利授权。在抗肿瘤药物、抗菌/真菌、纳米药物、肿瘤药物传递载体等方面具有较大应用潜力。
技术水平：国内先进。
市场预测：
当代癌症患者逐年增加，到2020年我过患有肿瘤的人群将增加到2000万以上，癌症已经成为威胁人类健康的重要“凶手”。2014年全球的抗癌药物市场为400亿美元，到2016年全球的抗肿瘤药物销售已经超过730亿美元。由于抗肿瘤药物的巨大市场，新型抗癌药物的开发成了各大药企不遗余力加速布局的研究方向。Lycosin-I具有活性好、选择性强的优势，在动物模型上表现出良好的治疗效果，从而具有良好的抗肿瘤药物开发潜力。
知识产权及获奖情况：
在抗癌活性肽方面拥有自主知识产权，获1项国家发明专利，申请3项国家发明专利，在THERANOSTICS, J. Med. Chem.等国外权威期刊上发表研究论文十余篇。
成果名称：一种新型Kv1.3多肽抑制剂作为自身免疫性疾病治疗药物
成果简介：
该项目从雷氏大疣蛛（Macrothele Raveni）毒液中分离纯化得到的一种由35个氨基酸残基构成、含有6个半胱氨酸、分子量为3965.202 Da的多肽神经毒素，并命名为RTX-VIII。RTX-VIII是一种具有高亲和性及高选择性的Kv1.3抑制剂。该项目已取得1项发明专利，并将围绕该多肽的制备工艺、应用范围和结构改造等方面继续申请专利2-3项目。治疗自身免疫性疾病的药物具有巨大的市场，该项目产品多肽药物RTX-VIII对自身性免疫疾病有很好的效果，具有合成简单、成本低以及作用靶点单一等优势，将取代部分抗体药物的市场，并可以直接改善全球5-8%的人的生活，缓解普通的患者家庭巨大经济负担。
技术水平：国内先进。
市场预测：
治疗自身免疫性疾病的药物具有巨大的市场，现在全球销售前10的药物都为治疗自身免疫疾病的药物。以修乐美（阿达木单抗）为例，其全球销售额高达上百亿美金而且处于高速增长期，2018年达到200亿美元。单抗类药物虽然作用靶点单一、治疗效果明显，但单抗类药物成本高、市场价格非常昂贵，使普通的患者家庭负担不起。本项目中的多肽药物RTX-VIII对自身性免疫疾病有很好的效果，具有合成简单、成本低以及作用靶点单一等优势。因此，本项目开发将取代部分抗体药物的市场，具有巨大的经济效益。本药物能直接改善全球5-8%的人的生活，缓解普通的患者家庭巨大经济负担，具有良好的社会效益。
知识产权及获奖情况：
具有自主知产权的技术，授权国家发明专利1项：一种来源于雷氏大疣蛛毒液的钾离子通道抑制剂，ZL201510189449.1。获长沙市创新创业大赛一等奖和湖南省创新创业二等奖。围绕该多肽的制备工艺，应用范围和结构改造等方面将继续申请专利2-3项目，完全保护该多肽的相关知识产权。
成果名称：适用于体液活检的外泌体提取产品的研发和推广
成果简介：
外泌体作为一种新兴的体液活检诊断材料，对其提取产品的研发和推广，在医学诊断领域有着广泛的应用前景。目前基于外泌体的体液活检技术发展的最大障碍，是快速高效的获取生物体液中的外泌体。基于此种急迫的市场需求本项目提出一种从生物体液中高效便捷获取外泌体材料和方法，基于外泌体表面高表达的葡萄糖转运及四跨膜糖蛋白，将多羟基醛分子修饰在纳米磁珠上，通过磁力分选，可以高效的从生物体液中捕获外泌体。相比传统的超速离心法，不需要特殊的设备，操作简便，15分钟便可提取到用于检测的外泌体，而相比国外同类型的免疫磁珠法试剂盒，成本将大大降低。
技术水平：国内先进。
市场预测：
外泌体行业有着巨大的市场规模，据Grand View Research预测，2018年全球外泌体市场规模已达9100万美元，预计2030年达到近22.8亿美元，年复合增长率为18.8%。目前外泌体的临床开发主要集中在诊断应用，其次为治疗应用。外泌体提取产品位于外泌体产业链的上游，有着广泛的应用前景。
美国癌症患者5年存活率高达85%，中国患者5年存活率仅为25%，这与中国在早期癌症诊断方面远远落后直接相关。外泌体作为一种新兴的早期诊断材料，对其分离提取产品的研发和推广具有重要的应用前景。未来外泌体标志物不仅能够用于疾病诊断、指导个性化治疗，还可能用于疫苗开发与免疫治疗、基因治疗、靶向药物治疗等，为人类最终攻克癌症等医学难题带来新的希望。
知识产权及获奖情况：
本项目已申请1项国家发明专利：一种捕获纳米磁珠、捕获外泌体的方法和应用201910008082.7。预开发了QH-EXO试剂盒，其他相关的新材料本课题组也正在研发中。围绕该材料的制备工艺和具体的临床应用将继续申请专利2-3项目，完全保护该提取产品的相关知识产权。
成果名称：功能性氨基酸调控生猪免疫功能的关键技术及应用
成果简介：
该项目通过分析多种氨基酸及其代谢中间产物与不同阶段生猪免疫功能的影响机制，筛选出能够改善生猪免疫功能的系列功能性氨基酸（如天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酰胺和ɑ-酮戊二酸等），从而建立了改善不同阶段生猪免疫功能与健康的系统功能性氨基酸营养调控方案，并研发出相关饲料产品。该项目已获得或申请12项发明专利，授权软件著作权8项，并在国内外期刊发表20多篇SCI相关论文。该项目通过功能性氨基酸营养调控手段改善不同阶段生猪免疫功能，不仅能提高生猪生产效益和促进生猪养猪可持续发展，而且还能确保肉品质安全和提高人们的生活水平。
技术水平：研发的关键技术以及开发的饲料产品目前已经在养殖场进行中试测试。
市场预测：
2020年7月将全面禁止饲用抗生素的利用，提高生猪免疫力迫在眉睫。研发的功能性氨基酸调控生猪免疫功能的关键技术至关重要，因此，该技术可在市场上得到广泛地利用，市场价值前景良好。
知识产权及获奖情况：
相关专利12个，软件著作权8个，发表相关论文21篇，其中SCI论文18篇。
成果名称：一种极具前景的治疗肿瘤药物—鹅膏毒肽的资源解决及其规模化生产
成果简介：
该项目包括两方面的内容，第一解决鹅膏毒肽的资源问题。通过含有鹅膏毒肽的一种剧毒蘑菇的人工发酵或者人工栽培，实现含有鹅膏毒肽的有毒蘑菇的规模化生产，能够大量获得含有毒素的原料；第二毒素提取纯化问题。通过剧毒蘑菇发酵菌丝体或者栽培出的子实体中鹅膏毒肽的规模化提取、分离纯化和制备，获得纯度达到99.8%的鹅膏毒肽产品。该项目已成功分离获得可产生鹅膏毒肽的菌种，并可进行发酵规模生产；且已建立鹅膏毒肽规模化提取、分离纯化和制备，可获得纯度达99.5%以上的鹅膏毒肽产品。
技术水平：达到国际先进水平。
市场预测：
该产品目前只有国外一些大公司有生产，并且是受控制产品，国内需求者购买不到。一旦利用鹅膏毒肽治疗肿瘤的方案进入临床和应用阶段，将需要大量的鹅膏毒肽，具有广阔的市场前景。
成果名称：一种新型Lrrc10小分子作为心肌肥厚疾病治疗药物
成果简介：该项目是基于人类心脏病患者样本和小鼠动物模型，在多项国家基金委基金资助下研究发现的一种新型心脏保护因子，该因子是一种含有20个氨基酸的多肽小分子（分子量为32 KD），可用于研制开发新型低副作用治疗心脏肥大疾病药物。该多肽药物能有效抑制心肌肥大，具有合成简单、成本低及低副作用等优势。围绕该多肽的制备工艺、应用范围和结构改造等方面可继续申请专利2-3项目。
技术水平：该项目申请的发明专利在国内外均为首次。
市场预测：
心脏病是导致我国和全世界人群最高死亡率的一类疾病，将Lrrc10小分子研制开发成治疗心脏疾病药物具有巨大的市场。
知识产权及获奖情况：
该项目已取得1项发明专利“Lrrc10小分子及其在制备治疗心肌肥厚药物中的应用”，专利号：2013031100491480。
成果名称：NanofectTM系列转阳离子脂质体基因转染试剂
成果简介：
NanofectTM系列阳离子脂质体基因转染试剂，具有转染效率高，细胞毒性低，使用简便，抗血清，适合于体内使用等优点，在转染试剂中具有很大的优越性和竞争力。
技术水平：
该项目产品试剂性能指标已达到国际先进水平，价格仅为国外产品的1/2，每次转染试剂消耗量小，折算价格为国外产品的1/3，比起现有转染试剂，其制备技术和制备程序更简单，生产成本低廉。
市场预测：
现有商用转染试剂价格昂贵，一般为2000-3000元每毫升，限制了应用规模。因此，具有转染效率高、细胞毒性低、抗血清、转染前后无需更换培养基、使用简便、价格低廉的最新型化学物质用于介导基因转染，以满足各种研究的基因转染技术要求，拥有巨大的市场需求。
知识产权及获奖情况：
该项目采用完全自主设计的原材料合成工艺路线，合成工艺已申请获得两项发明专利(新型氨基酸阳离子脂质体纳米颗粒的制备方法，中国专利，专利号： ZL201010554778.9；新型丙二醇胺衍生物阳离子脂质体纳米颗粒的制备方法，中国专利，专利号：ZL201110444269.5)。
成果名称：克氏原螯虾生态繁养
成果简介：
小龙虾作为一种外来生物在我国已经存在近80年，目前我省乃至全国各地的小龙虾苗种供给途径大部分来自天然水域捕捞。由于小龙虾存在近亲交配问题，导致苗种质量的急剧退化，养殖单产下降，养殖成本增加，严重制约了产业的健康发展。湖南师范大学“克氏原螯虾生态繁养”产学研合作建立了120亩小龙虾选育繁育苗种基地，采取杂交育种的培育方式选出新的种质群体，以确保小龙虾的品质；再通过池塘主养龙虾和稻虾共作的养殖模式，辅之人工诱繁技术,包括采用水泥池人工繁育，水位控制、水质调节、饲料强化、生境改善等措施，促使克氏原螯虾性腺同步发育，诱导克氏原螯虾同步产卵，提高克氏原螯虾的产卵量提高。该项目已获得8项实用新型专利，并已投入实际的生产运营中。
技术水平：
研究团队通过对克氏原螯虾的生态学习性、繁殖生物学的系统研究,采用多组亲本的正交和反交实验，选取F1代有杂交优势的组合进一步筛选。同时采取人工诱繁技术,规模化繁殖亲虾抱卵率达85%，受精卵的孵化率达90%，虾苗育成率达70％以上，可为广大养殖户提供了优质种源。研究团队多次开展科技培训，提供技术支撑；基地加强流通体系建设，搭建网上信息平台，做好龙虾营销与服务产业链。
市场预测：
目前基地有120亩连片克氏原螯虾苗种繁育池，稻虾种养基地473亩，可以提供优质虾苗。今年由于疫情影响，小龙虾的市场价格较往年大幅下滑，市场预测难度大。
知识产权及获奖情况：已获授权专利4个。
成果名称：微纳图案化基底的设计与量产及其在生物传感、生物组织工程、可穿戴设备开发中的应用
成果简介：
微纳加工技术是实现材料图案化，开发各种光电器件的重要手段。但是，现有的微纳米加工技术存在需大型精密笨重仪器设备、成本高、步骤繁琐等问题。我们提出借助现代信息技术手段，改造后重新利用其技术用于纳米材料的微纳加工，开发微纳结构传感平台用于生物传感、生物医药、组织工程等领域。我们发现纳米平台的形貌对培养的细胞生长和行为具有调控作用。为探究该现象，通过利用常见光盘的微纳米沟槽，构建细胞-纳米生物界面，证实细胞可感知物理形貌，自适应调整改变群体性生长分布。进而借助商品化低廉DVD激光刻录技术，实现石墨烯微纳图案的一步、简单量产、可控制备，制备获得柔性石墨烯薄膜及芯片，实现了细胞生长行为的调控（图1）。这有利于推动纳米传感界面从分析检测向细胞感知与行为调控的应用拓展，为石墨烯存储器、碳-细胞生物接口，编程细胞群体感应行为的发展提供新的可能。
图1. 石墨烯图案化制备及其细胞感知和行为调控应用以及批量制备的光雕石墨烯柔性膜和电极芯片。
技术水平：
本课题组开发的技术属于通用平台性技术。目前，该技术已基本从设计、加工、量产和应用等环节进行了验证，具备较强的稳定性和可拓展性。在行业内具有一定先进性、定制化、价格低廉等优势。
市场预测：
该技术应用广泛，可为分析化学、生物医药、电子学等领域提供研究材料和加工平台。
知识产权及获奖情况：已发表论文1篇，申请国家发明专利1项。