醫(yī)藥與健康

乙型腦炎治療新方案

中國科學院生物物理研究所生物大分子國家重點實驗室饒子和研究團隊與空軍軍醫(yī)大學徐志凱課題組合作，揭示乙型腦炎病毒高中和活性抗體的結(jié)構(gòu)基礎和中和機制，研究論文發(fā)表于《自然—微生物學》。該論文報道了乙型腦炎病毒JEV分別與兩株治療性抗體2F2與2H4復合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，并闡明了兩株中和性抗體的功能和作用機制。2F2和2H4這兩株中和性抗體只與乙型腦炎病毒相互作用，不與同為黃病毒屬的登革熱病毒、寨卡病毒和黃熱病毒相互作用，并且這兩株抗體均表現(xiàn)出了較高的親和力。動物水平的保護實驗發(fā)現(xiàn)，這兩株抗體能夠完全清除被感染小鼠腦內(nèi)的乙型腦炎病毒，并完全治愈被感染小鼠。

酒精性肝損傷研究進展

復旦大學藥學院教授沈曉燕團隊研究發(fā)現(xiàn)，分選連接蛋白10（SNX10）缺失可抵抗酒精過量引起的肝損傷和脂肪變性，該研究為減輕酒精過量引起的肝損傷提供了新思路，有望成為治療酒精性肝病的潛在靶標。研究成果發(fā)表于《肝臟病學雜志》。隨著人們生活方式的不斷改變，酒精性肝病的發(fā)生率也在逐年攀升，至今仍缺乏靶向控制藥物。敲除SNX10可抑制組織蛋白酶A的活性，增加細胞溶酶體LAMP-2A的穩(wěn)定性，進而激活分子伴侶介導的自噬。后者可抑制蛋白酶體活性，激活Nrf2-HO1和AMPK信號通路，減輕酒精過量引起的肝臟氧化應激和脂肪變性，從而對酒精引起的小鼠肝損傷發(fā)揮保護作用。

哮喘治療新靶標

上海中醫(yī)藥大學楊永清教授研究團隊與鄧林紅教授研究團隊合作，發(fā)現(xiàn)了哮喘治療新靶標——肌動蛋白結(jié)合蛋白2（Transgelin-2），研究論文發(fā)表于Science Translational Medicine。哮喘是一種嚴重威脅人類健康的常見慢性呼吸道疾病。研究中發(fā)現(xiàn)針刺大椎、風門、肺俞等穴位后，可顯著改善哮喘患者呼吸功能，并提高在哮喘發(fā)病中起關(guān)鍵作用的金屬硫蛋白-2（MT-2）蛋白含量。從6000個化合物中篩選了可以特異性結(jié)合針刺抗哮喘靶標Transgelin-2的小分子，并驗證確認了“類針刺”舒張氣管平滑肌作用的先導化合物TSG12是具有良好臨床應用前景的潛在抗哮喘新藥物。

首個哺乳動物細胞圖譜

浙江大學醫(yī)學院干細胞與再生醫(yī)學中心教授郭國驥團隊研發(fā)出高通量單細胞測序平臺“Microwell-seq”，并在短時間內(nèi)利用這一平臺構(gòu)建全球首個哺乳動物的細胞圖譜，研究成果發(fā)表于《細胞》。利用微孔矩陣、分子標記和擴增技術(shù)，高通量、高精度地實現(xiàn)單細胞水平分析，解決了傳統(tǒng)測序中單個細胞核酸物質(zhì)少、容易丟失、分析成本高的難題。借助這一高通量單細胞測序平臺，研究人員對小鼠不同生命階段的近50種器官組織的40余萬個細胞進行了系統(tǒng)性的單細胞轉(zhuǎn)錄組分析，構(gòu)建了首個哺乳動物細胞圖譜。小鼠細胞圖譜的完成，將為下一步人類細胞圖譜的構(gòu)建帶來指導性意義。

醫(yī)藥與健康

大氣污染與糖尿病呈現(xiàn)正相關(guān)

中山大學公共衛(wèi)生學院董光輝教授等課題組與國內(nèi)外科學家合作，發(fā)現(xiàn)長期暴露于空氣污染與中國人群糖尿病風險增加有關(guān)，特別是年輕或超重或肥胖的人群，研究成果發(fā)表于Planetary Health。暴露于PM1，PM2.5，PM10，SO2，NO2和O3可能會對葡萄糖升高產(chǎn)生不利影響，包括葡萄糖和胰島素濃度升高，從而增加中國糖尿病的發(fā)病風險。此外，年輕人和超重或肥胖者可能更容易受到空氣污染的致糖尿病影響。與其他中等收入國家一樣，由于高空氣污染與中國的糖尿病大流行并存。鑒于糖尿病流行的嚴重公共衛(wèi)生影響和無處不在的空氣污染，探索中國空氣污染與糖尿病之間的關(guān)系，對于制定預防措施至關(guān)重要。

肺干細胞移植研究進展

同濟大學教授左為團隊報道了利用成年人體肺干細胞培養(yǎng)和移植技術(shù)再生肺臟的工作，具體而言是成年人體SOX9陽性支氣管基底層細胞移植再生功能性肺泡，該成果發(fā)表于Protein & Cell。從患者支氣管刷取出的幾十個干細胞，在體外擴增數(shù)千萬倍之后，被移植到患者肺部的病灶部位。經(jīng)過3？6個月的增殖、遷移和分化，這些干細胞逐漸形成了新的肺泡和支氣管結(jié)構(gòu)，進而完成了對患者肺部損傷組織的修復替代。目前我國各種肺部疾病正處于高發(fā)狀態(tài)，肺部組織一旦遭破壞而發(fā)生纖維化，病情往往持續(xù)發(fā)展而無法逆轉(zhuǎn)。然而，傳統(tǒng)的藥物只能減緩其纖維化的進程；肺干細胞移植成為新的研究熱點。

Poly（ADP-ribose）介導小鼠卵母細胞的非對稱分裂

北京大學第三醫(yī)院喬杰院士與李默研究員揭示了Poly（ADP-ribose）在卵母細胞非對稱分裂中的作用機制，研究論文發(fā)表于Cell Research。非對稱分裂是哺乳動物雌性配子特有的分裂方式，即產(chǎn)生一個小體積的極體與一個大體積的卵母細胞。非對稱分裂使得卵母細胞保存了絕大部分的母源物質(zhì)，是其后受精與早期胚胎發(fā)育的物質(zhì)基礎，對受精卵和早期胚胎質(zhì)量具有重要影響。Poly（ADP-ribose）與紡錘體一極伸出的放射性微管相結(jié)合，拉動紡錘體向皮質(zhì)區(qū)移動，實現(xiàn)了紡錘體的非對稱定位以及卵母細胞的非對稱分裂。該研究為臨床評估卵母細胞質(zhì)量、未來基因干預改善卵母細胞體外培養(yǎng)成功率提供了全新策略。

大腸癌新的潛在治療靶點

上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院消化科教授陳縈晅、房靜遠課題組發(fā)現(xiàn)位于線粒體的sirtuin家族蛋白SIRT5通過促進大腸癌細胞的谷氨酰胺代謝在大腸癌的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。該研究豐富了大腸癌代謝調(diào)控機制，并為SIRT5作為大腸癌潛在治療靶點奠定了理論和實驗基礎，研究成果發(fā)表于《自然—通訊》。谷氨酰胺代謝酶LUD1參與介導了SIRT5的促腫瘤作用。SIRT5誘導的GLUD1賴氨酸殘基的去戊二?；黠@上調(diào)其酶活，進一步促進谷氨酰胺回補三羧酸循環(huán)，提供腫瘤細胞快速分裂增殖必需的前體物質(zhì)。

物理化學

BODIPY快速可逆反應控制研究

中國科學院化學研究所光化學重點實驗室研究員楊國強課題組與國內(nèi)外科學家合作，提出了三芳基硼化合物特異熒光性質(zhì)的發(fā)光機理，設計制備了一系列特殊超分子結(jié)構(gòu)熒光探針，應用于對細胞和生物體內(nèi)的溫度、酸堿性等微環(huán)境變化和多個活性物種的熒光檢測。相關(guān)論文發(fā)表于《自然—通訊》。通過對meso-位無取代的BODIPY2，6-位取代基的選擇性修飾，實現(xiàn)了在堿誘導下的BODIPY的快速可逆二聚反應，二聚產(chǎn)物由于共軛結(jié)構(gòu)的改變使得BODIPY的強發(fā)光性質(zhì)發(fā)生猝滅；當遇到可以與誘導劑堿發(fā)生反應的物種時，二聚體又可以快速解離，進而恢復BODIPY的強發(fā)光性質(zhì)。據(jù)此，設計了甲醛的高效靈度探針。

實現(xiàn)半導體三量子比特邏輯門

中國科學技術(shù)大學郭光燦院士領(lǐng)導的中國科學院量子信息重點實驗室在半導體量子比特擴展方面獲得進展：該實驗室半導體量子芯片研究組郭國平教授與肖明、李海歐和曹剛等人創(chuàng)新性地設計并制備了半導體六量子點芯片，并在實驗上實現(xiàn)了三量子比特的Toffoli門操控；相關(guān)成果發(fā)表于Physical Review Applied。設計了T型電極開口式六量子點結(jié)構(gòu)，使得控制比特與目標比特有較強的耦合，同時兩個控制比特之間的耦合較小，滿足了實現(xiàn)兩個控制比特對目標比特受控非門的操控要求，利用優(yōu)化設計的高頻脈沖量子測控電路，實現(xiàn)了基于半導體量子點體系的三電荷量子比特Toffoli邏輯門，為可擴展、可集成化半導體量子芯片的研制奠定了基礎。

基于憶耦器實現(xiàn)神經(jīng)突觸可塑性和神經(jīng)網(wǎng)絡模擬

中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心磁學國家重點實驗室孫陽研究組與同行科學家合作，提出了一種基于磁電耦合效應的非易失性電路元件——憶耦器（memtranstor）。這種器件由電荷和磁通的非線性關(guān)系來定義，其狀態(tài)值用電耦來表示，可以通過測量器件的磁電耦合電壓值來給出；研究論文發(fā)表于Advanced Materials。研究者在具有室溫大磁電耦合效應的Ni/PMN-PT/Ni憶耦器中，通過調(diào)節(jié)脈沖觸發(fā)電壓和脈沖次數(shù)，實現(xiàn)了電耦值的連續(xù)可逆變化，模擬了神經(jīng)突觸權(quán)重增強和減弱行為。利用憶耦器模擬了神經(jīng)突觸可塑性和學習功能，證明了基于憶耦器構(gòu)建低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡的可行性。

二甲苯“綠色合成”研究

中國科學院大連化學物理研究所航天催化與新材料研究中心副研究員李昌志、研究員王愛琴和張濤院士團隊在綠色對二甲苯（PX）合成路線中取得新進展，設計出一條以木質(zhì)纖維素資源生物發(fā)酵產(chǎn)物（生物基異戊二烯）和甘油脫水產(chǎn)物（丙烯醛）為原料，利用碳化鎢催化分子內(nèi)氫轉(zhuǎn)移串聯(lián)反應的合成路線；研究論文發(fā)表于《德國應用化學》。選擇具有特定結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)平臺分子異戊二烯和丙烯醛為底物，在路易斯酸離子液體催化作用下，通過狄爾斯—阿爾德反應，構(gòu)建具有對位取代基的六元環(huán)中間體——4-甲基-3-環(huán)己烯甲醛。該中間體在碳化鎢催化劑的作用下，通過連續(xù)氣相脫氫—加氫脫氧反應生成PX，兩步反應PX總收率高達90%。

物理化學

用于搜尋標準模型以外新粒子的單自旋量子傳感器

中國科學技術(shù)大學杜江峰院士領(lǐng)導的中國科學院微觀磁共振重點實驗室提出并實現(xiàn)了用于搜尋類軸子的單電子自旋量子傳感器，將搜尋的力程拓展到亞微米尺度；該成果發(fā)表于《自然—通訊》。研究者將金剛石近表面NV色心的電子自旋用作傳感器來搜尋小于20微米范圍的電子與核子相互作用。制備了離金剛石表面10納米以內(nèi)的NV色心作為探測器，開發(fā)了相應的電子學設備和量子控制方法。實驗表明新傳感器可以探索的力程范圍是0.1微米到23微米。這一新方法也可以推廣到其他自旋相關(guān)新相互作用的研究，從而為利用單自旋量子傳感器來研究超出標準模型的新物理提供了可能性。

雙指針阿秒鐘研究進展

北京大學極端光學創(chuàng)新研究團隊劉運全教授和龔旗煌院士等進一步發(fā)展了阿秒鐘技術(shù)，采用同向旋轉(zhuǎn)的雙色（400納米+800納米）圓偏振激光開展實驗研究，實現(xiàn)了一種雙指針阿秒鐘測量技術(shù)；研究論文發(fā)表于《物理評論快報》。原子分子內(nèi)的電子運動時間尺度在阿秒（10-18秒）量級，能夠追蹤和測量原子或分子中電子的運動一直是物理學家的重要目標之一。在圓偏振激光作用下，激光電場在一個光周期內(nèi)旋轉(zhuǎn)360度，不同時刻電離的電子波包會在動量空間上被映射到不同的發(fā)射角。通過這種基于圓偏振激光的角度分辨streaking技術(shù)，對于800納米激光可以實現(xiàn)2.7飛秒/360度，即7.5阿秒/度的超高時間分辨能力，因此被稱為阿秒鐘。

可耐受超高溫憶阻器

南京大學物理學院繆峰教授課題組與國內(nèi)外科學家合作，利用二維層狀硫氧化鉬（氧化二硫化鉬）以及石墨烯構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)的范德華異質(zhì)結(jié)，實現(xiàn)了基于全二維材料的、可耐受超高溫和強應力的高魯棒性憶阻器，研究論文發(fā)表于《自然—電子學》。憶阻器，是一種基于“記憶”外加電壓或電流歷史而動態(tài)改變其內(nèi)部電阻狀態(tài)的電阻開關(guān)。由于擁有超小的尺寸、極快的擦寫速度、超高的擦寫壽命、多阻態(tài)開關(guān)特性和良好的CMOS兼容性，憶阻器被業(yè)內(nèi)視為可應用在未來存儲和類腦計算（神經(jīng)形態(tài)計算）技術(shù)的重要候選者。研究展示了二維層狀材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)在憶阻器領(lǐng)域中的應用前景。

量子自旋霍爾和拓撲激子物態(tài)研究進展

北京大學量子材料科學中心杜瑞瑞教授課題組研究發(fā)現(xiàn)在應變的（strained）InAs/GaInSb量子阱中，存在受時間反演對稱性保護的量子自旋霍爾態(tài)，并且相比于之前InAs/GaSb量子阱中的量子自旋霍爾態(tài)，其體態(tài)能隙最大可增加5倍，達到250K。研究論文發(fā)表于《物理評論快報》。量子自旋霍爾態(tài)是拓撲量子物態(tài)的一種，具有絕緣的二維體態(tài)和導電的一維螺旋（helical）邊緣態(tài)。量子自旋霍爾態(tài)也被認為是很有可能實現(xiàn)拓撲量子計算的物理平臺之一。在應變的InAs/GaInSb量子阱中，量子阱中的應力使其能帶發(fā)生改變，從而使得體態(tài)雜化能隙得以增大，直接導致邊緣態(tài)電子費米速度的增加，螺旋邊緣態(tài)中的相互作用效應變?nèi)酢?/p>