科技名刊精選

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抑制卵泡刺激素誘導(dǎo)脂肪組織產(chǎn)熱減少全身脂肪

武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院季耀庭與美國(guó)西奈山醫(yī)學(xué)院內(nèi)分泌專家扎伊迪等合作，發(fā)現(xiàn)卵泡刺激素對(duì)脂肪組織能量代謝有顯著影響，有望推動(dòng)開(kāi)發(fā)單一藥物治療更年期后骨質(zhì)疏松與體重增加，以及一般性的肥胖癥，研究成果發(fā)表于《自然》。科學(xué)家設(shè)計(jì)了特異性針對(duì)高卵泡刺激素（FSH）的抗體，從而實(shí)現(xiàn)在體內(nèi)中和FSH的作用。該抗體可顯著減少高脂飼料誘導(dǎo)小鼠和去勢(shì)小鼠的內(nèi)臟脂肪的積累。通過(guò)對(duì)棕色脂肪激活報(bào)道小鼠的研究發(fā)現(xiàn)：抗FSH抗體抑制FSH作用后，實(shí)驗(yàn)小鼠脂肪細(xì)胞內(nèi)線粒體含量、小鼠活動(dòng)耗氧量、身體活動(dòng)、棕色脂肪和米色脂肪的產(chǎn)熱作用都提高。

治療多發(fā)性硬化癥的小分子抑制劑研究

華中科技大學(xué)生命學(xué)院王晨輝教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展IL-17在少突膠質(zhì)前提細(xì)胞中激活NOTCH信號(hào)通路參與細(xì)胞增殖以及調(diào)節(jié)細(xì)胞炎性細(xì)胞因子表達(dá)研究，研究成果發(fā)表于《自然—通訊》。多發(fā)性硬化癥是一種中樞神經(jīng)脫髓鞘疾病，好發(fā)于視神經(jīng)、脊髓和腦干。目前該疾病還沒(méi)有較好的治療方法，現(xiàn)有藥物只能緩解病程，無(wú)法根治該疾病。研究發(fā)現(xiàn)IL-17在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)能夠作用于少突膠質(zhì)前提細(xì)胞，并激活NOTCH信號(hào)通路。IL-17誘導(dǎo)的NOTCH信號(hào)通路的激活對(duì)于疾病的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要，其主要通過(guò)影響下游信號(hào)分子的表達(dá)來(lái)發(fā)揮作用。研究提示這些小分子NOTCH抑制劑很可能可以作為多發(fā)性硬化癥的治療藥物。

天然免疫應(yīng)答過(guò)程中的去泛素化調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鐘波教授團(tuán)隊(duì)闡述USP13通過(guò)去泛素化STING調(diào)控天然免疫應(yīng)答的過(guò)程，相關(guān)論文發(fā)表于《自然—通訊》。天然免疫是保護(hù)機(jī)體抵御病原微生物入侵的第一道生理防線。其中MITA（也稱STING）介導(dǎo)的信號(hào)通路，在機(jī)體抗DNA病毒天然免疫應(yīng)答的過(guò)程中扮演著重要角色，其功能受到泛素化和去泛素化修飾的嚴(yán)格調(diào)控。USP13通過(guò)去MITA的K27連接的泛素化修飾，進(jìn)而抑制宿主抗DNA病毒天然免疫應(yīng)答。在USP13敲除的細(xì)胞中，MITA的泛素化修飾增強(qiáng)，促進(jìn)了MITA與TBK1的相互作用，從而促進(jìn)了病毒感染誘導(dǎo)的IRF3和NF-B的激活以及干擾素和炎性細(xì)胞因子等下游基因的表達(dá)。

腫瘤精準(zhǔn)用藥生物信息平臺(tái)

天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院李俊教授團(tuán)隊(duì)和香港大學(xué)研究人員最近開(kāi)發(fā)了一套基于腫瘤基因組突變的藥物響應(yīng)分析生物信息平臺(tái)，研究成果發(fā)表于《核酸研究》。開(kāi)發(fā)的Mutation To Cancer Therapy Scan的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，簡(jiǎn)稱為mTCTScan，可以基于給定的癌癥基因組譜分析突變腫瘤藥物關(guān)聯(lián)。mTCTScan能夠整合所有與癌癥藥物和臨床前化合物的關(guān)聯(lián)來(lái)排優(yōu)化可行性突變，并結(jié)合整個(gè)癌癥基因組譜（而非單個(gè)的基因突變）來(lái)分類抗腫瘤藥物/化合物。mTCTScan還納入了全面的癌癥相關(guān)突變注釋和藥物信息，助力精準(zhǔn)醫(yī)療。

人類胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)為卵泡樣細(xì)胞

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院紀(jì)家葵課題組首次建立人胚胎干細(xì)胞定向分化為人卵巢類卵泡樣細(xì)胞的體外分化體系，證明在不借助體細(xì)胞的條件下，通過(guò)在人胚胎干細(xì)胞中過(guò)表達(dá)核糖核酸（RNA）結(jié)合蛋白可以體外獲得人類卵泡樣細(xì)胞，相關(guān)論文發(fā)表于《自然—通訊》。卵泡是卵巢皮質(zhì)內(nèi)由一個(gè)卵母細(xì)胞和其周圍許多顆粒細(xì)胞所組成。健康的卵泡是形成成熟卵細(xì)胞的必要前提。體外誘導(dǎo)人卵泡細(xì)胞的體系能提供改進(jìn)輔助生育技術(shù)或?yàn)檠芯颗月殉苍缢サ燃膊√峁┲苯訙y(cè)試基因突變的體外模型。在外源因子（GDF9與BMP15）與內(nèi)源基因（DAZL和BOULE）共同作用下，人胚胎干細(xì)胞能進(jìn)一步分化為人類卵泡樣細(xì)胞的潛能。

某些防曬霜添加劑損害毛囊干細(xì)胞

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)沈偉教授課題組闡述了涂抹在皮膚表面的防曬霜添加劑納米氧化鋅如何通過(guò)毛囊結(jié)構(gòu)侵入皮膚組織，并對(duì)皮膚組織產(chǎn)生消極影響，研究論文發(fā)表于《納米毒理學(xué)》。納米氧化鋅具有特殊的物理性質(zhì)，涂抹到皮膚表面之后可以有效吸收紫外線UVA和UVB，防止皮膚紫外線損傷。而且其涂抹到皮膚上后呈透明狀，不會(huì)反光，看上去不會(huì)“油乎乎”，這些特性使納米氧化鋅成為一種常用防曬霜添加劑。周期性的涂抹納米氧化鋅會(huì)導(dǎo)致這些納米顆粒積累在實(shí)驗(yàn)小鼠毛囊中，而隨著積累濃度的升高，最終導(dǎo)致納米氧化鋅對(duì)毛囊中干細(xì)胞的分化潛力產(chǎn)生損傷，對(duì)皮膚健康不利。

高胰島素血癥細(xì)胞模型和雄激素促進(jìn)胰腺β細(xì)胞分化研究

中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院李尹雄課題組建立了KATP通道失活型先天性高胰島素血癥干細(xì)胞模型，通過(guò)胰島β細(xì)胞分化在體外模擬了先天性高胰島素血癥的相關(guān)臨床癥狀，研究論文發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。先天性高胰島素血癥是由基因突變引發(fā)的胰島β細(xì)胞過(guò)量分泌胰島素所導(dǎo)致的高胰島素低血糖綜合征，發(fā)病率在1/25000～1/50000之間，其主要分子病理基礎(chǔ)是ABCC8和KCNJ11基因突變，導(dǎo)致它們分別編碼的KATP通道蛋白SUR1和Kir6.2亞基的功能異常。論文進(jìn)一步分析ABCC8突變胰島β樣細(xì)胞對(duì)各種不同促進(jìn)或移植胰島素分泌藥物的反應(yīng)，為體外高通量藥物篩選模型提供了基礎(chǔ)。

移植動(dòng)脈硬化研究進(jìn)展

浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院余路陽(yáng)課題組闡釋了血管內(nèi)皮中蛋白酶SENP1介導(dǎo)的蛋白翻譯后SUMO化修飾通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子GATA2在移植動(dòng)脈硬化發(fā)生發(fā)展中的重要作用，相關(guān)論文發(fā)表于《自然—通訊》。器官移植后的慢性排斥反應(yīng)能引起移植物動(dòng)脈病變，最終導(dǎo)致移植失敗。移植動(dòng)脈硬化(Graft Arteriosclerosis, GA)是導(dǎo)致移植后血管病變的主要原因。移植血管中以及體外培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞中的GATA2可被SUMO化修飾，并受SENP1直接調(diào)控。炎癥誘導(dǎo)的SENP1高表達(dá)促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞GATA2的去SUMO化修飾，繼而增加了GATA2的蛋白穩(wěn)定性，與相關(guān)粘附分子基因啟動(dòng)子的結(jié)合能力，協(xié)同促進(jìn)內(nèi)皮激活，加劇GA的發(fā)生。

世界首次千公里量級(jí)的量子糾纏

中科大潘建偉院士團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)科學(xué)家合作，實(shí)現(xiàn)了“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星在世界上首次千公里量級(jí)的量子糾纏，研究論文發(fā)表于《科學(xué)》。長(zhǎng)距離糾纏量子對(duì)分發(fā)對(duì)于量子物理基礎(chǔ)的檢驗(yàn)和可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)是極其必要的。然而由于通道損耗，之前能夠?qū)崿F(xiàn)的分發(fā)距離被限制在100公里左右。此次實(shí)驗(yàn)通過(guò)距離總長(zhǎng)在1600～2400公里之間的兩個(gè)星—地下行線路，驗(yàn)證了基于衛(wèi)星的、糾纏光子對(duì)在地面相距1203公里的兩個(gè)接收站間的分發(fā)。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到長(zhǎng)距離站點(diǎn)間雙光子糾纏的保持以及嚴(yán)格愛(ài)因斯坦局域化條件下貝爾不等式的違背。實(shí)驗(yàn)得到的線路效率比此前雙光子通過(guò)通信光纖直接雙向傳輸?shù)男矢呤畮讉€(gè)量級(jí)。

亞波長(zhǎng)全光模擬運(yùn)算研究

浙江大學(xué)物理系阮智超教授研究組與合作者在亞波長(zhǎng)全光模擬運(yùn)算研究中取得進(jìn)展，研究論文發(fā)表于《自然—通訊》。現(xiàn)代社會(huì)對(duì)信息處理性能的需求正在不斷提高。光學(xué)信息處理技術(shù)與傳統(tǒng)電子器件的信息處理方式相比，具備超快速、大帶寬、大通量、低損耗等優(yōu)勢(shì)。科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種基于金屬表面等離激元的空間光場(chǎng)微分器，能夠在光的反射過(guò)程中，實(shí)時(shí)地對(duì)光場(chǎng)的空間分布進(jìn)行微分模擬運(yùn)算。該器件基于最簡(jiǎn)單的表面等離激元結(jié)構(gòu)，易于制備及大規(guī)模生產(chǎn)。該器件能夠分別實(shí)現(xiàn)對(duì)空間光場(chǎng)的振幅和相位分布實(shí)現(xiàn)微分運(yùn)算，可以直接應(yīng)用于圖像處理中，例如對(duì)圖像實(shí)現(xiàn)超快速的實(shí)時(shí)邊界檢測(cè)、邊緣提取。

“線粒體炫”調(diào)控神經(jīng)元突觸水平的長(zhǎng)時(shí)程記憶被發(fā)現(xiàn)

中科大生命科學(xué)學(xué)院畢國(guó)強(qiáng)課題組與北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所程和平課題組合作，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元樹(shù)突“線粒體炫信號(hào)”在神經(jīng)突觸傳遞短時(shí)程記憶向長(zhǎng)時(shí)程記憶的轉(zhuǎn)化中可能發(fā)揮著關(guān)鍵作用，研究論文發(fā)表于《自然—通訊》。突觸可塑性是學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。利用學(xué)習(xí)記憶的經(jīng)典細(xì)胞模型——大鼠的海馬神經(jīng)元為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)化學(xué)及電刺激方法誘發(fā)突觸的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)總是伴有突觸附近一個(gè)或多個(gè)線粒體炫信號(hào)。人為激活線粒體炫信號(hào)，則能夠穩(wěn)定其附近的突觸增大，從而產(chǎn)生從短時(shí)程增強(qiáng)向長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的轉(zhuǎn)化。線粒體炫的發(fā)生依賴于神經(jīng)活動(dòng)鈣信號(hào)及鈣依賴性激酶，其所釋放的活性氧信號(hào)可能是促進(jìn)突觸長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的信號(hào)分子。

石墨烯/黑磷烯平面超級(jí)電容器

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)與中科院金屬研究所任文才研究員團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)掩膜版協(xié)助一步過(guò)濾法制備出具有疊層結(jié)構(gòu)的二維黑磷烯與石墨烯復(fù)合微電極，該電極可直接轉(zhuǎn)移到柔性基底作為平面超級(jí)電容器，在離子液體中顯示出優(yōu)異的能量密度和良好的機(jī)械柔韌性，相關(guān)論文于《美國(guó)化學(xué)會(huì)—納米》。平面超級(jí)電容器由于其具有厚度薄、體積小、功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是集成電子器件中重要的微電源儲(chǔ)能器件而備受關(guān)注。這種器件制備方便，且無(wú)需加入常規(guī)的金屬集流體、內(nèi)部互聯(lián)或接觸體，可構(gòu)筑模塊化器件，進(jìn)而獲得高的容量和輸出電壓。

碳納米管三維單片光電集成系統(tǒng)

北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院彭練矛教授課題組在碳納米管三維光電集成研究中取得進(jìn)展，研究論文發(fā)表于《自然—通訊》。研究團(tuán)隊(duì)利用對(duì)稱電極制備高性能碳管晶體管，利用非對(duì)稱電極實(shí)現(xiàn)碳管光電二極管和發(fā)光二極管。通過(guò)引入“虛電極”的光伏倍增效應(yīng)，有效提高碳管光電二極管的開(kāi)路電壓輸出（9級(jí)級(jí)聯(lián)的碳管光電二極管開(kāi)路電壓輸出可以倍增到高于2V），從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)后級(jí)晶體管器件的靜電控制。2015年，國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖（ITRS）委員會(huì)正式宣布摩爾定律將走到盡頭，信息技術(shù)進(jìn)入后摩爾時(shí)代。碳納米管被認(rèn)為是后摩爾時(shí)代的理想溝道材料，在電子和光電子器件中被廣泛研究。

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)光束穩(wěn)定控制

中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所光束控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任戈、毛耀課題組在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)快反鏡光束精密穩(wěn)定控制方法研究的進(jìn)展如下：1.提出一種基于擾動(dòng)加速度估計(jì)補(bǔ)償?shù)目旆寸R控制方法；2.提出一種增強(qiáng)的基于加速度測(cè)量的擾動(dòng)觀測(cè)器控制器方法；能有力地增強(qiáng)了系統(tǒng)的主動(dòng)擾動(dòng)隔離能力，提高了跟蹤控制性能。相關(guān)成果先后發(fā)表于傳感器和IEEE光子學(xué)雜志。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上基座的擾動(dòng)會(huì)直接傳遞到快反鏡鏡面上，從而降低偏轉(zhuǎn)光束的穩(wěn)定跟蹤精度，影響系統(tǒng)性能。快反鏡作為光學(xué)精密跟蹤控制系統(tǒng)的核心部件已多用于長(zhǎng)距離激光通信、自適應(yīng)光學(xué)、太空望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)等光學(xué)系統(tǒng)上。在航天器、飛機(jī)、汽車等運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上也逐漸開(kāi)始應(yīng)用。

絕緣體襯底上直接制備石墨烯研究

中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室SOI(絕緣體上硅)材料與器件課題組汪子文、薛忠營(yíng)等在鍺輔助絕緣體上石墨烯材料生長(zhǎng)取得進(jìn)展,相關(guān)論文發(fā)表于Small。科學(xué)家基于鍺襯底上生長(zhǎng)高質(zhì)量單層石墨烯的研究基礎(chǔ)，在絕緣襯底上預(yù)先沉積鍺薄膜作為催化劑，通過(guò)優(yōu)化石墨烯生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)時(shí)間，在完全蒸發(fā)掉鍺薄膜的同時(shí)實(shí)現(xiàn)單層石墨烯在絕緣襯底表面的全覆蓋。獲得的絕緣體上石墨烯材料表現(xiàn)出良好的電學(xué)性能，初步展示了其在除霧、電致變色等加熱器件方面的應(yīng)用。該研究有助于推動(dòng)石墨烯材料在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

藻類細(xì)胞微型機(jī)器人

中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所微納米課題組劉連慶、焦念東等將微型機(jī)器人和生物驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的最新研究成果發(fā)表于芯片實(shí)驗(yàn)室。從工程學(xué)的角度來(lái)看藻類細(xì)胞如同一個(gè)個(gè)微型機(jī)器人，它具有感知和驅(qū)動(dòng)能力，能夠從周圍液體環(huán)境中獲取能量，并高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為其鞭毛的機(jī)械能，推動(dòng)細(xì)胞自由游動(dòng)。該研究實(shí)現(xiàn)了藻類細(xì)胞的陣列化旋轉(zhuǎn)。結(jié)合光誘導(dǎo)介電泳技術(shù)（ODEP），建立了藻類細(xì)胞在ODEP微環(huán)境中的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)模型和受力模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)藻類細(xì)胞的快速捕獲及陣列化旋轉(zhuǎn)，且通過(guò)改變光強(qiáng)可有效調(diào)節(jié)細(xì)胞旋轉(zhuǎn)速度。構(gòu)建的藻類細(xì)胞旋轉(zhuǎn)陣列有望作為微尺度馬達(dá)陣列，在微流控及生物驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。