關于不平等的科學

《自然》封面：“不平等”科學（The science of inequality）?！蹲匀弧冯s志第7915期特刊報道了科學家們對于“不平等”的一系列研究。研究不平等意味著直面一個充滿反差的世界：比如財富過度和貧困潦倒、疾病和健康，新冠疫情暴露并加深了許多這樣的差距。我們需要關注那些嘗試量化并減少不平等的研究人員，無論他們研究的是疫情的影響，或致力于檢驗干預措施以幫助人們脫貧，都要收集正確的信息，幫助減少不平等帶來的傷害。實驗正在改變研究進程，但是科學家必須確保利益惠及最需要的人，在隨機對照試驗中必須考慮公平性。

染色體不穩(wěn)定性的泛癌癥框架

《自然》封面：不同癌細胞的藝術再現(xiàn)圖。《自然》雜志第7916期封面文章報道了一個整體框架，用以解碼染色體變異的原因及其與疾病的可能關聯(lián)。染色體不穩(wěn)定性中出現(xiàn)的大規(guī)模DNA增加、缺失和重排是癌癥的一個典型標志。在一篇論文中，研究者構建了這樣一個框架，匯總了染色體不穩(wěn)定性的17個特征，可用于預測腫瘤對藥物的反應，幫助確定未來的治療靶標。這個團隊通過研究代表33種癌癥類型的7880個腫瘤構建了這一框架。在另一篇論文中，科學家通過分析9873個癌癥病例得到了21個類似的染色體不穩(wěn)定性特征。

希格斯玻色子發(fā)現(xiàn)十周年

《自然》封面：希格斯玻色子?！蹲匀弧冯s志第7917期封面文章報道了大型強子對撞機（LHC）的兩個主要實驗團隊對這一粒子自發(fā)現(xiàn)之日起所有數據的分析。2012年7月4日，LHC團隊宣布了一個萬眾期待的發(fā)現(xiàn)：LHC裝置終于獲得了希格斯玻色子存在的證據。粒子物理學的標準模型預測希格斯玻色子與任何粒子的耦合應與它們的質量成比例。來自實驗組的結果顯示，在他們成功觀測到的重粒子中，數據與預測相符。當期一篇觀點文章還概述了目前對這一粒子的已有認識，以及對它的進一步研究或能解答基礎物理學的一些最重要但尚無定論的問題。

灰狼基因組歷史揭示犬的雙重祖先

《自然》封面：狗的祖先。《自然》雜志第7918期封面文章報道了家犬可能的祖先灰狼（Canis lupus）馴化過程研究。關于狗的祖先何時何地、如何發(fā)生馴化等問題一直眾說紛紜。研究團隊分析了過去10萬年間來自歐洲、西伯利亞和北美的72種古代狼的基因組。研究發(fā)現(xiàn)，狗和來自歐亞大陸東部的古代狼親緣關系最近，但近東和非洲的狗有一半的血統(tǒng)來自一個與歐亞大陸西南部現(xiàn)代狼有親緣關系的不同種群。盡管研究分析的基因組并不與任何一種狗的血統(tǒng)直接匹配，但研究者們認為相關研究縮小了接下來尋找家犬祖先的范圍。

（本頁期刊封面圖來自《自然》官網）

時不我待

《科學》封面：對未來的選擇。《科學》雜志第6600期特刊報道了引導地球走向更有希望的未來氣候的解決方法。從了解地球在氣候軌跡中的位置及自然系統(tǒng)可能做出的反應，到為減緩氣候變化提供選項，并使地球的系統(tǒng)（和我們自己）適應它所釋放的力量。人類的各項活動使我們不得不面對氣候變暖這個問題，并限制了對于緩解氣候變暖的選擇。雖然沒有回頭路，但仍有一些途徑可以避免災難性的氣候變化并減少其影響。人類必須現(xiàn)在就采取行動，比如大幅減少溫室氣體排放，改變我們種植糧食、消費產品和管理生態(tài)系統(tǒng)的方法等。

湯加火山噴發(fā)

《科學》封面：2022年1月14日，湯加一座火山冒出火山灰和氣體柱?！犊茖W》雜志第6601期封面文章報道了地球大氣和海洋中出現(xiàn)了不尋常的波。海浪的起源顯然是湯加災難性的火山噴發(fā)，它以自1883年印度尼西亞喀拉喀托火山噴發(fā)以來最大的噴發(fā)羽流沖擊了大氣。2022年湯加火山爆發(fā)在水、空氣甚至電離層中產生了多次環(huán)繞地球的波。海嘯似乎跨越陸地進入了所有主要的海洋盆地。根據傳統(tǒng)的海嘯模型，海嘯比預期的要早得多，波列持續(xù)的時間甚至比最大的地震都要長得多。由火山爆發(fā)引發(fā)的沖擊波再引發(fā)海嘯，乃是人類觀測史上首次。

真菌探險

《科學》封面：智利一個國家公園里，產生孢子的蘑菇菌在樹上覓食。《科學》雜志第6602期封面文章報道了一個新的非營利組織發(fā)起了一項活動，以提高通?？床灰姷耐寥勒婢闹取Ｒ粋€跨國研究小組通過收集土壤樣本，希望在DNA測試的幫助下，準確地揭示這里生活著哪些真菌，以及它們是如何支持這種復雜的植物群組合的。這次探險的領導者之一是智利非營利性真菌基金會的創(chuàng)始人。地下網絡保護協(xié)會（SPUN）是一個新的專注于真菌的非營利組織，這個組織已經為一項雄心勃勃的計劃籌集了350萬美元，用于繪制菌根真菌的全球分布地圖。

表面化學的瑞士軍刀

《科學》封面：掃描探針顯微鏡尖端的電壓脈沖誘導具有選擇性和可逆性的單分子化學反應，不同的組成異構體（紅色、橙色和黃色的陰影來區(qū)分）是由電壓脈沖的極性和大小來選擇?！犊茖W》雜志第6603期封面文章報道了如何根據掃描隧道顯微鏡（STM）尖端的電壓脈沖將單個分子轉化為3種不同的產物。控制每一個分子的反應走向是每一個化學領域科學家的夢想，也是化學領域的核心目標。在許多化學反應被研究透徹之前，化學反應在某種程度上就像把一堆樂高積木留在洗衣機里，然后讓它們自己形成復雜的結構。

（本頁期刊封面圖來自《科學》官網）

揭示古老恒星鈣豐度之謎

南方科技大學物理系講席教授、中國原子能科學研究院研究員柳衛(wèi)平帶領的國家自然科學基金委重大項目中國錦屏深地核天體物理實驗裝置合作組，對關鍵核天體反應19F（p,g）20Ne進行了反應截面的直接測量，將測量范圍推進到世界最低能區(qū)，并發(fā)現(xiàn)了一個新的共振，解釋了宇宙中已知最古老恒星（SMSS0313-6708）的鈣豐度起源問題。相關成果發(fā)表于《自然》（Nature）。作為JUNA實驗裝置的首批成果之一，19F（p,g）20Ne實驗的成功開展證明了JUNA全面具備了進行深地核天體物理研究的能力。這項研究為未來的核天體物理學研究提供了新途徑，包括實驗物理學、恒星建模及觀測等。

天體物理模型計算的第一代星中鈣的豐度（圖片來源于南方科技大學新聞網）

錦屏深地核天體物理實驗裝置藝術家想象圖（圖片來源于南方科技大學新聞網）

新型構建銀河系電子三維分布方法

中國科學院國家天文臺岳斌研究員等人提出一種利用超長波觀測（在射電天文學領域，超長波或者超低頻指頻率在30MHz以下的電磁波）來構建銀河系電子分布的新方法。相關成果發(fā)表于《天體物理學雜志》（The Astrophysical Journal）。研究人類居住的太陽系附近的銀河系環(huán)境、構成銀河系生態(tài)系統(tǒng)的多種組分之間的相互作用、超新星爆發(fā)等星際活動對地球乃至人類演化的影響都依賴于準確繪制銀河系的三維物質分布。新方法無需對銀河系的電子分布做任何先驗的假定，而且使用遍布銀河系的彌散同步輻射作為源，不受源自身的分布和數量的限制，因此可以給出全方向的完整電子三維分布。

多次曝光圖像的超分辨率重建研究

中國科學院紫金山天文臺王蕾等人在綜合分析其他多次曝光圖像疊加技術的基礎上，提出了一種帶有比值改正項的迭代新技術——欠采樣的“多次曝光圖像反混疊與圖像的點擴散函數反卷積技術”。相關成果發(fā)表于《皇家天文學會月報》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）。19世紀照相術的應用為天文觀測領域帶來了質的飛躍，20世紀數字照相技術更是引領天文學進入了數字化時代，產生了像斯隆數字巡天、哈勃、凱克等載入史冊的望遠鏡，2022年度人類最強大的太空望遠鏡“韋布”也投入運行。多次曝光圖像反混疊與圖像的點擴散函數反卷積技術提出后已應用在中國空間站工程巡天望遠鏡多通道成像儀的科學仿真數據處理管線等領域。

火星離子回流對大氣離子逃逸的影響

中國科學院地質與地球物理研究所戎昭金、魏勇、張馳等重新處理和計算了火星快車的等離子體數據，并與國際同行專家對火星離子返回流進行了詳細的統(tǒng)計分析。相關成果發(fā)表于《地球物理研究快報》（Geophysical Research Letters）。研究火星返回流有助于理解火星磁尾動力學過程、大氣離子輸運過程及火星的大氣演化，但這是一個極具挑戰(zhàn)性的課題方向。文章第一次詳細系統(tǒng)分析了火星空間離子回流的特性，揭示了回流與火星殼磁場、太陽活動水平的關系，同時也首次明確了回流對火星大氣逃逸和演化的影響。工作對于分析和研究我國“天問一號”等離子體探測數據也具有重大指導意義。

發(fā)射線星系光學光變研究

中國科學院上海天文臺鄭振亞等在181例有光譜證認的發(fā)射線星系樣本中，搜尋得到5例有明顯光變的發(fā)射線星系，研究發(fā)現(xiàn)這類天體光變不太可能是來自中心黑洞活動的影響，而可能與超新星爆發(fā)等恒星形成活動相關。相關成果發(fā)表于《天體物理學雜志》（The Astrophysical Journal）。在星系的演化過程中，導致星系光變的原因主要有3種：一是活動星系核不穩(wěn)定的吸積活動，二是活躍的恒星形成活動中超新星的爆發(fā)，三是中心黑洞對周邊恒星的潮汐撕裂。新研究初步揭示發(fā)射線星系的光變性質，這批光變星系中活動星系核不是主導因素。

5個光變發(fā)射線星系的光學圖像（圖片來源于中國科學院上海天文臺網站）

含盾牌座δ型脈動變星的單譜分光雙星研究

中國科學院新疆天文臺天文與技術應用研究室馮國杰等人利用南山1.2米望遠鏡和興隆2.16米望遠鏡對KIC 10417986首次開展了時域光譜觀測，得到了這個雙星系統(tǒng)的軌道參數和恒星參數。相關成果發(fā)表于《天文和天體物理學研究》（Research in Astronomy and Astrophysics）。盾牌座δ型變星通常是有效溫度在6900到8900K之間、光譜型為A-F型的中等質量恒星，大多具有豐富的脈動模式。雙星系統(tǒng)是準確求解恒星質量、半徑和光度等基本物理參數的理想天體，而脈動變星對探測恒星的內部結構具有重要意義。當雙星系統(tǒng)中包含脈動變星時，不僅能獲取它們可靠的基本物理參數，而且還為脈動子星的星震學研究提供額外的約束條件，同時也為研究雙星相互作用對恒星脈動的影響提供機會。

天體引力場對日心軌道空間引力波探測計劃信號影響分析

中國科學院國家空間科學中心韓曉晴、唐文林等人開發(fā)了一個超高精度衛(wèi)星軌道積分器并開展跨23個空間量級8個頻段的頻譜分析研究。相關成果發(fā)表于《物理評論D》（Physical Review D）。在空間引力波探測日心軌道方案任務當中，太陽系內天體引力場引起的星間觀測信號遠大于引力波引起的星間觀測信號。比如，在中國科學院太極計劃當中，天體引力場引起的星間距離變化約為3萬千米，而引力波信號只有幾個皮米量級，有必要通過詳細數值分析探測頻段0.1mHz到1Hz內天體引力場引起的星間觀測信號是否小于引力波的觀測信號。其研究結果將對空間引力波探測計劃的數據處理方案的確定具有重要的參考意義。

由日食偏振光譜測量揭示的太陽高層大氣的復雜性

中國科學院云南天文臺光纖陣列太陽光學望遠鏡團組在弱偏振信號測量方面取得了科學和技術兩項關鍵性進展，為正在研制的第一和第二代光纖陣列太陽光學望遠鏡，以及未來的大型日冕儀——日冕磁場和等離子體綜合探測望遠鏡打下了堅實的基礎。相關成果發(fā)表于《天體物理學雜志》（The Astrophysical Journal）。研究人員對5種實現(xiàn)簡化偏振光學開關的方法產生的結果進行了精確度的檢驗。這一技術不僅克服了傳統(tǒng)偏振光學開關的三大缺點（時間分辨率低、存儲空間大、結構復雜），還提高了測量的靈敏度和工作效率。高光譜分辨率和對兩條或者以上的譜線同時進行全斯托克斯光譜測量，成為日冕磁場矢量測量儀器必備的功能。

海流顯示全球弱臺風顯著增強

復旦大學大氣與海洋科學系/大氣科學研究院王桂華課題組提出用海表面漂流浮標觀測的高精度海洋混合層流速來估算臺風強度。相關成果發(fā)表于《自然》（Nature）。臺風是世界上最嚴重的自然災害之一，它帶來的強風、暴雨和風暴潮等災害破壞力極大，嚴重威脅人民生命財產安全和經濟社會發(fā)展。即使是弱臺風，其威力也不容忽視。最近30年全球弱臺風顯著增強這一發(fā)現(xiàn)，一定程度上證實了全球氣候變暖導致臺風增強的理論，將有助于提高對未來臺風強度變化的預估。隨著觀測數據的積累，文章提出的從海洋混合層流速推測臺風強度的新方法，可用于全球所有臺風的強度變化分析。

海面風和表面漂流浮標所測混合層流速的緊密關系示意圖（圖片來源于復旦大學網站）

1991-2020年期間各洋盆及世界大洋中弱臺風條件下海洋混合層流速的逐年變化特征（圖片來源于復旦大學網站）

泥石流沖擊研究進展

中國科學院、水利部成都山地災害與環(huán)境研究所宋東日研究員團隊通過自主設計的傳感器模塊與精準的實驗測量，初步確定了有關定量關系。相關成果發(fā)表于《工程地質學》（Engineering Geology）。泥石流沖擊力和沖起高度是防護結構設計的重要參數；同時，泥石流沖擊造成流體速度和深度的瞬時變化，因而可以作為泥石流數值模型的嚴謹的驗證手段。研究結果揭示了兩相泥石流的沖擊動力學特性并驗證了理論模型的適用性，確認了泥石流流態(tài)與沖擊（沖擊力和沖起高度）的定量關系，可對泥石流的防護工程設計提供參考并為泥石流災害中建筑物的易損性評估提供依據。

甲烷有氧氧化作用顯著減少全球淺海水域甲烷釋放

中國海洋大學深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學中心、海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室莊光超教授團隊和楊桂朋教授團隊合作，在海洋甲烷生物地球化學循環(huán)研究領域取得新進展。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。甲烷是重要的溫室氣體，其溫室效應是二氧化碳的20多倍。甲烷也是天然氣水合物（可燃冰）的主要組成成分，其生成和代謝過程在全球碳循環(huán)中起著重要作用。每年從海洋排放到大氣中的甲烷為600萬～1200萬噸，約占全球自然排放量的1%～10%。新研究闡明了近海海洋甲烷的生成和排放機制，首次定量揭示了甲烷的有氧氧化過程在控制海洋甲烷釋放中的重要作用。

塔里木河流域生境質量未來評估研究

中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點實驗室陳亞寧研究員團隊利用未來土地利用模擬模型、生態(tài)系統(tǒng)服務和權衡的綜合評估模型對塔里木河流域生境質量進行了定量評估與預測，并借助偏最小二乘回歸方法分析了景觀變化對生境質量的影響。相關成果發(fā)表于《植物科學前沿》（Frontiers in Plant Science）。塔里木河流域作為世界干旱區(qū)的代表之一，在經濟發(fā)展和生物多樣性保護方面有著舉足輕重的作用。評估、模擬和預測未來生境質量的時空變化和趨勢，有助于平衡生態(tài)環(huán)境保護和人類社會發(fā)展之間的關系，為區(qū)域生態(tài)安全保障和經濟社會高質量發(fā)展提供科學基礎。

南亞黑碳氣溶膠加速青藏高原冰川物質虧損

中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室康世昌課題組聯(lián)合國內外相關單位科研人員，從南亞黑碳氣溶膠影響區(qū)域降水的角度，分析其對青藏高原冰川變化的影響。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。南亞黑碳氣溶膠對青藏高原冰川消融具有直接和間接效應，即跨境傳輸和沉降導致的高原冰川加速消融為直接效應；而減少高原夏季降水量，即降低高原冰川的物質補給量，進而使得冰川物質虧損量增大為間接效應。南亞黑碳氣溶膠直接和間接效應的共同作用，加速了以冰川為主體的“亞洲水塔”水資源損失。未來預估指出，南亞黑碳氣溶膠排放仍將持續(xù)增加。

南亞黑碳氣溶膠引起的2007-2016年夏季（6-9月）平均的氣象場變化（圖片來源于中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院網站）

南亞黑碳氣溶膠引起的2007-2016年夏季（6-9月）平均降水變化（圖片來源于中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院網站）

分布式水文模型追蹤青藏高原東北部流域融雪水文過程

中國科學院青藏高原研究所環(huán)境變化與多圈層過程團隊蘭措研究員等通過模型耦合融雪路徑追蹤算法和水庫調節(jié)模塊，結合野外監(jiān)測、積雪遙感資料、水庫運行數據和氣象水文站點數據，從徑流、積雪覆蓋率、水庫變量、土壤含水量等方面檢驗模型的模擬效果，揭示并預估了青海祁連山南坡北川河流域的積雪動態(tài)變化及其水文效應。相關成果發(fā)表于《水文學雜志》（Journal of Hydrology）。山區(qū)積雪是全球水循環(huán)過程中的關鍵要素之一，其特殊的物理特性對土壤凍融循環(huán)、流域水文過程、植被物候、農田灌溉和水力發(fā)電等方面具有重要影響。準確量化積雪變化對水文過程的影響是應對氣候變化潛在風險、加強當地水資源管理的必要前提。

中國國家地震預警系統(tǒng)在2022年M6.1級蘆山地震中的性能

中國地震局地球物理研究所彭朝勇研究員團隊通過對國家地震預警系統(tǒng)核心處理和預警信息發(fā)布結果進行全面的分析與研究，為下階段的系統(tǒng)優(yōu)化與改進提供基礎依據和數據支撐。相關成果發(fā)表于《遙感》（Remote Sensing）。世界上許多地震多發(fā)國家和地區(qū)正在運行或測試地震預警系統(tǒng)，而國內開展了數年的地震預警可行性研究和多個示范系統(tǒng)驗證——2015年“國家地震烈度速報與預警工程”項目啟動，2018年6月這一項目進入實施階段，2021年7月部分區(qū)域開始“先行先試”，正式對外開展地震預警信息服務。相關項目是一個極其復雜的系統(tǒng)性工程，需要通過對現(xiàn)階段已出現(xiàn)的問題進行深入剖析，進而改進軟件系統(tǒng)、優(yōu)化決策策略。

水合物賦存模式及其對水合物沉積物力學特性的影響

中國科學院地質與地球物理研究所侯曉坤、祁生文等人發(fā)現(xiàn)制樣方式通過影響水合物的賦存狀態(tài)顯著影響水合物沉積物的力學特性，并提出水合物沉積物微觀破壞的概念模型。相關成果發(fā)表于《地球能源和地球資源的地質力學和地球物理學》（Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources）。天然氣水合物污染少，儲量大。它是在一定條件下（如溫度、壓力、氣體飽和度等），由水和甲烷組成的籠形結晶化合物，通常賦存在海底或多年凍土區(qū)的松散沉積物中。文章探究了水合物的賦存模式及其對水合物沉積物力學特性的影響，水合物對水合物沉積物力學特性的貢獻體現(xiàn)在膠結效應和密實效應（有效孔隙減小）兩個方面。

植物中具有相分離潛力的蛋白

清華大學生命學院方曉峰、鄧海騰等人合作，利用大規(guī)模、高通量的蛋白質組學技術，同時建立高通量的檢驗蛋白相分能力的體系，篩選和鑒定了8種植物的相分離蛋白組。相關成果發(fā)表于《分子植物》（Molecular Plant）。生物大分子凝聚體是細胞內生物大分子（如蛋白質、核酸等）通過相分離形成的無膜細胞器，在細胞生命活動中起著至關重要的作用。研究者從擬南芥的幼苗和花組織中的細胞裂解液中鑒定到985個具有相分離潛力的蛋白，為研究植物中生物大分子相分離的功能奠定了基礎。

鑒定植物中具有相分離潛力的蛋白質（圖片來源于清華大學網站）

更新版人類長非編碼RNA數據庫LncBook 2.0發(fā)布

中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）國家基因組科學數據中心開發(fā)了人類長非編碼RNA數據庫LncBook 2.0。相關成果發(fā)表于《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。人類長非編碼RNA是哺乳動物基因組中的重要組成部分，參與DNA甲基化、組蛋白修飾、轉錄調控、轉錄后調控等多個生物學過程，與人類疾病的產生和發(fā)展密切相關。LncBook數據庫致力于人類長非編碼RNA數據整合，并通過多組學數據分析對人類長非編碼RNA進行系統(tǒng)注釋。LncBook2.0收錄了119 722個新的轉錄本，注釋了9632個新的基因，更新了21305個人類長非編碼RNA基因的結構。豐富的多組學數據是LncBook2.0的一大亮點。

細胞生物力學研究進展

西安交通大學林敏教授與國內外合作者研究了整合素和N-鈣黏素的動態(tài)力學黏附，通過調節(jié)絲切蛋白磷酸化介導間充質干細胞的力學感應。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。體細胞微環(huán)境中包含復雜的生化及物理因素，如何在體外重現(xiàn)這些動態(tài)力學作用成為領域研究的難點。文章利用DNA具有精確互補配對的特性，通過DNA雜交和鏈替換反應，實現(xiàn)了對整合素受體（介導細胞-ECM間的力學相互作用）和鈣黏素受體（介導細胞-細胞間的力學相互作用）的實時動態(tài)調控，在體外模擬了間充質發(fā)育過程的動態(tài)力學微環(huán)境，進一步探索了力學因素對發(fā)育過程的影響規(guī)律及其作用機制。

蛋白質仿生封裝研究進展

中山大學化學學院陳國勝、歐陽鋼鋒等人提出一種氫鍵有機框架仿生封裝策略，調控細胞色素c構象并賦予其過類似氧化氫酶的生物催化功能。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。近年來科學家致力于設計人工多孔材料，通過類似的封裝作用調控蛋白質構象。在細胞內，蛋白質結構的精準折疊通常需要依賴分子伴侶的功能。分子伴侶是一種具有籠狀結構的蛋白質多聚體，籠狀空腔可封裝錯誤折疊或非折疊的蛋白質，并能介導蛋白質折疊成正確的結構。文章合成的生物納米復合體系可在苛刻的非生理條件下執(zhí)行過氧化氫酶的催化功能，并具有良好的循環(huán)利用性。

一種利用空間組學數據進行微環(huán)境建模的通用方法

復旦大學類腦智能科學與技術研究院原致遠等人給出了空間組學數據中組織微環(huán)境的建模方案。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。論文通過最優(yōu)傳輸理論構建了微環(huán)境之間的相互關系網絡，將細胞分子表達譜的低維流形與空間局部拓撲特征聯(lián)系起來，達到多個重要計算任務的同時分析，包括微環(huán)境異質性定量、空間域識別及差異微環(huán)境分析。文章開發(fā)了一種適用于多種空間組學數據的高擴展性多功能分析方法。隨著越來越多空間組學數據的產生，這個方法會對解析其中分子和空間機理提供助力，在多種空間轉錄組、蛋白組和代謝組數據的測試中展現(xiàn)出較好的準確性、穩(wěn)定性和魯棒性。

分析方法流程圖（圖片來源于復旦大學網站）

DNA納米裝置工程化改造T細胞

華東理工大學葉邦策教授、尹斌成等人在DNA納米系統(tǒng)的設計及生物醫(yī)學應用研究中取得了突破性進展。相關成果發(fā)表于《美國化學會志》（JACS）。文章構建了T細胞膜上的DNA生物納米雜合銜接系統(tǒng)，應用于工程化改造T細胞實現(xiàn)腫瘤免疫治療，通過在細胞膜水平重編程T細胞受體，賦予其對腫瘤抗原的特異性識別及腫瘤細胞的特異性殺傷能力。這個銜接系統(tǒng)通過模塊組件快速組裝，實現(xiàn)靶向性快速轉換，降低改造成本，增強療法的通用性；利用DNA鏈置換反應的靈活性和可設計性，完成多種抗原的組合識別，提高療法的識別特異性，同時構筑激活調節(jié)開關，實現(xiàn)T細胞可控激活，防范細胞因子風暴等副反應。

發(fā)現(xiàn)結締組織成體干細胞

上海交通大學李保界課題組和陸軍軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院陳林課題組合作，在成體骨骼、白色脂肪和真皮中發(fā)現(xiàn)了一群可以被一種遺傳標記物所標記的成體干細胞。相關成果發(fā)表于《自然·遺傳學》（Nature Genetics）。骨骼、脂肪等特殊結締組織是重要的鈣、磷和能量代謝器官，且在骨質疏松和肥胖等代謝疾病發(fā)生中扮演重要角色。發(fā)現(xiàn)成體干細胞對于了解組織器官的維持、再生修復和衰老具有重要意義。文章使用新構建的小鼠品系，進行遺傳譜系示蹤和單細胞基因表達譜分析，發(fā)現(xiàn)多個結締組織中的成體干細胞，將有助于骨折和皮膚創(chuàng)傷的治療和修復，也為間充質干細胞的臨床應用提供了基礎。

建立鄰近細胞遺傳學技術揭示體內細胞間相互作用

中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周斌研究組基于合成生物學結合體內遺傳學技術，開發(fā)了可以捕捉體內細胞間相互作用并能夠永久追蹤鄰近細胞的創(chuàng)新研究工具“鄰近細胞遺傳學技術”。相關成果發(fā)表于《科學》（Science）。細胞之間的交流和相互作用是維持生物體生命活動有序進行的必要條件，解析細胞之間的相互作用對于深入了解多種生物學過程及其調控機制具有重要意義。利用新技術，文章揭示了心臟內皮細胞在早期胚胎發(fā)育過程中遷移到肝臟并轉變成為肝血竇內皮細胞，以及在腫瘤生長過程中腫瘤血管內皮細胞遷移到腫瘤外包膜的現(xiàn)象，推動了對體內細胞間相互作用的深入探索。

大電流密度制氫研究

清華大學深圳國際研究生院劉碧錄團隊創(chuàng)制出一種基于雙界面設計的同源金屬電極。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。氫能作為一種能量密度高的可再生清潔能源，對于碳中和目標的實現(xiàn)具有重大意義。電解水是一種綠色制氫的重要技術，然而目前工業(yè)電解水制氫技術仍然面臨儲量、成本等許多挑戰(zhàn)。研究表明，同源金屬電極的界面結合力相比于傳統(tǒng)粘結劑負載的Pt/C電極提高了2倍，證實了催化劑與基底界面的結合力強。原位氣泡觀察發(fā)現(xiàn)電極表面氣泡的脫附速率提高6倍，氣泡黏附力減小二分之一，從而證實了同源金屬電極在傳質方面的優(yōu)越性。

原位全內反射成像法表征電極穩(wěn)定性（圖片來源于清華大學網站）

電極制備及結構表征（圖片來源于清華大學網站）

一種端到端的旋轉交流電磁場缺陷識別和三維重構物理信息神經網絡

中國石油大學（華東）李偉教授團隊在智能電磁無損檢測領域取得新進展。相關成果發(fā)表于《工業(yè)信息學、機械系統(tǒng)和信號處理IEEE匯刊》（IEEE Transactions on Industrial Informatics、Mechanical Systems and Signal Processing）。針對常規(guī)電磁檢測方法誤判率高、缺陷尺寸量化精度低的行業(yè)難題，團隊建立了復合交流電磁場理論模型，探究缺陷三維輪廓和電磁場擾動之間的映射關系，構建缺陷智能識別分類算法，首次提出物理信息缺陷三維輪廓重構神經網絡，實現(xiàn)了任意方向、任意類型缺陷的定位、識別、分類、重構，顯著提高了電磁檢測方法的智能化水平和尺寸評估精度。

超子輻射衰變研究進展

北京譜儀Ⅲ國際合作組（簡稱BESⅢ合作組）周小蓉、李海波等人利用100億J/y數據對超子輻射躍遷到中子過程J/ψ進行了精確測量，最新測量的躍遷概率較此前世界上各個實驗平均值有5.6倍標準偏差的偏離。同時他們還首次確定了衰變過程的不對稱參數。相關成果發(fā)表于《物理評論快報》（Physical Review Letters）。超子的衰變主要包括3類：強子衰變、半輕衰變及輻射衰變。其中超子的輻射衰變是唯一包含了電磁、弱和強3種相互作用的過程，是研究低能區(qū)相互作用的理想場所。論文描述的精確的實驗結果為約束理論計算中宇稱破缺振幅提供了重要的實驗信息。

新一代液流電池儲能技術研究

中國科學院金屬研究所材料腐蝕與防護中心腐蝕電化學課題組以負極Fe/Fe2+相變反應為切入點，提出了配位化學設計策略，先后通過引入絡合劑與極性溶劑，協(xié)同提升了Fe/Fe2+沉積溶解反應可逆性和析氫抑制性，實現(xiàn)了低成本全鐵液流電池高效穩(wěn)定長循環(huán)運行，有效突破了全鐵液流電池技術的瓶頸。相關成果發(fā)表于《微尺度》（Small）。配位化學設計策略在提升全鐵液流電池循環(huán)可逆性方面展現(xiàn)了顯著效果，但高結合能下鐵配位結構的氧化還原電位會發(fā)生偏移，一定程度限制了全鐵液流電池高功率輸出特性。新研究為低成本長壽命全鐵液流電池技術產業(yè)化開發(fā)提供了技術支撐。

燃氣熱泵冷熱聯(lián)供技術

中國科學院廣州能源研究所儲能技術研究室馮自平研究員團隊建立了一套燃氣熱泵冷熱聯(lián)供系統(tǒng)，開展了夏季制冷運行期間附帶制備免費生活熱水的性能研究，考察了多因素對制冷運行期間熱泵制冷及余熱回收獲取免費生活熱水特性的影響。相關成果發(fā)表于《國際制冷雜志》（International Journal of Refrigeration）。燃氣熱泵冷熱聯(lián)供系統(tǒng)由于耗電量低而無需電力增容，用電量不到電熱泵的十分之一，在夏季可顯著降低高峰電力負荷，可有效緩解近年來我國多省工業(yè)區(qū)出現(xiàn)的大規(guī)模電力供應緊缺的問題，有助于在民用及工商業(yè)供冷供暖能源消耗中實現(xiàn)多能互補的合理布局。

燃氣熱泵冷熱聯(lián)供實驗平臺（圖片來源于中國科學院廣州能源研究所網站）

燃氣熱泵冷熱聯(lián)供系統(tǒng)圖（圖片來源于中國科學院廣州能源研究所網站）

固-液界面摩擦起電研究進展

中國科學院蘭州化學物理研究所王道愛團隊，將摩擦學研究與界面摩擦電研究相結合，研究了界面摩擦電子產生與積累對材料性能的影響規(guī)律和調控機理，開展了其在摩擦與潤滑界面監(jiān)測、輸運管道預警、摩擦調控等領域的初步應用。相關成果發(fā)表于《科學進展》（Science Advances）。科研團隊利用一種類似文丘里管的結構，通過耦聯(lián)摩擦起電效應與擊穿放電效應，研究氣體-液體兩相流與固體界面的摩擦起電行為。利用流體的流變學性能，解決了固-液在摩擦起電收集過程中接觸面積小，接觸分離速度、輸出性能低等問題，實現(xiàn)了用1.0mL水獲得3789V和867μA瞬時電流和電壓輸出的新紀錄，分別是傳統(tǒng)設計的1890和430倍。

首次構筑燃料電池多孔離聚物

北京理工大學王博教授團隊在氫能領域針對燃料電池核心膜電極氣固液三相界面中離子導通，氣、水輸運和電催化的問題，首次提出并構筑了適用于燃料電池催化層的多孔共價有機框架離聚物。相關成果發(fā)表于《科學》（Science）。多孔框架離聚物概念的提出突破了傳統(tǒng)鏈狀離聚物的束縛，可顯著提高催化層的傳質效率，大幅提高燃料電池的功率密度，使得鉑碳（Pt/C）催化劑的質量活性和燃料電池的峰值功率密度均提高了1.6倍。文章詳細探討了多孔共價有機框架離聚物在燃料電池催化層中的作用機制，分析了共價有機框架納米片對催化層中氣體擴散、質子傳輸和水管理的影響。

鈣循環(huán)能量存儲與轉化研究進展

中國科學院工程熱物理研究所儲能研發(fā)中心深度剖析了鈣循環(huán)在傳統(tǒng)碳捕獲與封存行業(yè)的應用瓶頸，提出能量耦合對傳統(tǒng)化石燃料電廠的貢獻；鈣循環(huán)熱耦合對化石燃料低能耗制氫發(fā)揮了重要作用，其富氫及脫碳的協(xié)同轉化機制亦在燃料電池、燃氣輪機發(fā)電等領域應用前景廣闊，并有望在匹配太陽能光熱存儲利用方面，發(fā)揮其能源互補耦合的特殊優(yōu)勢。相關成果先后發(fā)表于《碳中和》（Carbon Neutrality）、《化學工程雜志》（Chemical Engineering Journal）。鈣循環(huán)是頗具代表性的碳捕獲及能量轉換與存儲技術，在太陽能熱存儲利用和低碳制氫轉化的多能互聯(lián)方面的研究得到關注。研究成果為探索碳捕獲與封存能源化利用的多尺度問題提供了新思路。

揭示肝癌免疫微環(huán)境亞型

北京大學第一醫(yī)院腫瘤轉化研究中心張寧團隊與北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心張澤民團隊、北京大學人民醫(yī)院肝膽外科朱繼業(yè)團隊合作，揭示了肝癌的免疫微環(huán)境亞型，并深入解析了腫瘤相關中性粒細胞的功能異質性，通過小鼠肝癌模型證明靶向腫瘤相關中性粒細胞有望形成新的肝癌免疫治療策略。相關成果發(fā)表于《自然》（Nature）。文章首次在單細胞精度定義了肝癌的5種免疫微環(huán)境亞型，探究了其細胞組成、空間分布、基因組特征和趨化因子受體-配體網絡，并首次全面揭示腫瘤相關中性粒細胞的異質性，發(fā)現(xiàn)并驗證CCL4+、PD-L1+TAN兩個關鍵亞群的促腫瘤機制。

論文插圖（圖片來源于北京大學新聞網）

肝再生增強因子蛋白穩(wěn)定性失衡促進脂肪肝向肝癌發(fā)展的機制

首都醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院謝萍教授與安威教授聯(lián)合利用臨床標本、遺傳學小鼠模型、細胞生物學和分子生物學等多種手段，發(fā)現(xiàn)肝再生增強因子蛋白穩(wěn)定性失衡與肝癌的發(fā)生發(fā)展緊密相關。在肝癌進展過程中，泛素連接酶MDM2和去泛素化酶USP36協(xié)調調控肝再生增強因子的蛋白穩(wěn)定性，從而影響了線粒體的能量代謝，參與了肝癌的發(fā)生發(fā)展。相關成果發(fā)表于《癌基因》（Oncogene）。肝細胞癌是常見惡性腫瘤，發(fā)病率位居全球第三位。我國是肝癌大國，肝癌發(fā)病人數和死亡人數均位居世界首位。除病毒性肝炎感染，近來研究表明非酒精性脂肪肝炎是肝細胞癌發(fā)病的重要誘因。

發(fā)現(xiàn)結直腸癌治療新靶點

中山大學附屬第六醫(yī)院胃腸病學研究所李孟鴻、劉慶欣團隊發(fā)現(xiàn)一種染色質重塑蛋白“CHD6”在結直腸癌中高表達，并且與病人的不良預后顯著相關。相關成果發(fā)表于《細胞發(fā)現(xiàn)》（Cell Discovery）。隨著經濟社會發(fā)展，人們飲食結構的改變，結直腸癌的發(fā)病率不斷攀升，是全球發(fā)病率排名第三、致死率排名第二的惡性腫瘤。隨著醫(yī)療水平的提高，結直腸癌的預后有了很大改善，但依然存在治療藥物有限、藥物不敏感、易復發(fā)等問題。因此發(fā)現(xiàn)更多有效的治療靶點尤為重要。臨床上仍有大量患者不能從西妥昔單抗治療中獲益。因此，發(fā)現(xiàn)更多的可以預測對西妥昔單抗敏感性的分子標志物對腫瘤的精準治療有重要意義。

一類雙芐基異喹啉結構小分子可作為新型鐵死亡抑制劑

中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院舒曉東團隊研究鑒定出一類具有雙芐基異喹啉結構的生物堿小分子化合物可以有效抑制鐵死亡。相關成果發(fā)表于《細胞死亡和疾病》（Cell Death and Disease）。鐵死亡是一種脂質過氧化誘導的程序性細胞死亡，它參與了多種疾病的發(fā)病進程，如神經退行性疾病、缺血再灌注損傷、急性腎損傷等。抑制鐵死亡的發(fā)生能有效阻止相關疾病的發(fā)展。目前臨床上缺乏能應用的鐵死亡抑制劑，因此開發(fā)針對鐵死亡通路其他靶點，且體內有效的小分子抑制劑是相關研究領域的一個重要課題。在高劑量葉酸誘導的小鼠急性腎損傷模型中，多個上述小分子抑制劑有良好的腎保護活性。

干擾素基因刺激因子信號通路介導新冠多重機制的研究進展綜述

上海交通大學藥學院張翱教授課題組對目前已報道的新型冠狀病毒和干擾素基因刺激因子信號通路間的聯(lián)系進行了總結。相關成果發(fā)表于《免疫學前沿》（Frontiers in immunology）。由新型冠狀病毒感染導致的新型冠狀病毒疾病嚴重威脅人類健康和公共衛(wèi)生安全。干擾素基因刺激因子信號通路是天然免疫系統(tǒng)的重要成員，通過感受來自病原體的DNA，激活下游干擾素響應，發(fā)揮抗病毒作用。文章討論了病毒蛋白對干擾素基因刺激因子通路的拮抗機制及宿主細胞對這個通路的激活作用，總結了干擾素基因刺激因子激動劑對新型冠狀病毒的抗病毒作用，以及干擾素基因刺激因子激動劑作為疫苗佐劑在新冠疫苗研發(fā)中的潛在應用價值。

新型冠狀病毒和干擾素基因刺激因子信號通路間的相互作用（圖片來源于上海交通大學新聞學術網）

模擬骨髓瘤仿生納米體系靶向治療多發(fā)性骨髓瘤

四川大學華西醫(yī)院曲瑩、錢志勇等人通過模擬骨髓瘤細胞仿生納米體系，解決多發(fā)性骨髓瘤治療遞送入骨髓藥物濃度不足的問題，為血液腫瘤的納米藥物治療提供基礎。相關成果發(fā)表于《先進材料》（Advanced Materials）。論文選取骨髓瘤治療一線用藥硼替佐米作為治療藥物，利用嵌段聚合物將其有效裝載，制備載藥納米粒子；然后將骨髓瘤細胞膜提取后包裹于納米粒表面，制備了骨髓瘤仿生納米粒子，而后通過體內外研究對其生物學性能進行系列評價。仿生納米體系不僅模仿了“骨髓歸巢”性能，同時還結合其同源靶向性能研究了藥物遞送的有關問題。

焦慮導致“社恐”的腦機制研究

浙江大學醫(yī)學院的李曉明教授團隊首次從行為表型的角度出發(fā)，闡明焦慮情緒介導不同行為表型的精細的神經環(huán)路機制和特異的神經分子基礎，為從癥狀學的角度揭示焦慮障礙的發(fā)生和發(fā)病機制提供了新的方法和理論基礎。相關成果發(fā)表于《自然·神經科學》（Nature Neuroscience）。文章解析了中縫背核不同特性的五羥色胺神經元對基底杏仁核錐體神經元和小清蛋白陽性中間神經元的差異性投射及其不同的5-HT受體信號傳遞，并揭示其在焦慮的空間回避行為和社交回避行為中的作用，闡明了焦慮狀態(tài)下不同行為表型的神經環(huán)路和分子機制。

BRCA突變患者對側乳腺癌風險預測模型

北京大學腫瘤醫(yī)院解云濤教授團隊建立了一種用于評估BRCA1/2突變乳腺癌患者發(fā)生對側乳腺癌風險的臨床預測模型。相關成果發(fā)表于《臨床腫瘤學雜志》（Journal of Clinical Oncology）。BRCA1/2稱為乳腺癌高外顯率的易感基因，攜帶BRCA1/2胚系突變的健康女性終身有很高乳腺癌的發(fā)病風險；而對于BRCA1/2突變的乳腺癌患者，其對側乳腺亦有較高風險。模型預測發(fā)現(xiàn)一些BRCA1/2突變的個體對側乳腺癌10年累積風險超過50%；而另外一些突變個體10年累積風險只有5%～10%。對一些對側乳腺癌高風險的BRCA1/2個體，對側預防性全乳切除可以作為一個選項；而對一些低風險的個體，可以采用嚴密的監(jiān)測。