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浙大教授王立铭:基因编辑技术风险很大,和收益不匹配命也

浙大教授王立铭:基因编辑技术风险很大,和收益不匹配

3月17日消息,在得到大学2019春季开学典礼上,浙江大学生命科学研究院教授王立铭以《设计婴儿,我们准备好了吗?》为主题,发表演讲。王立铭表示,今天的基因编辑技术风险很大,风险和收益不匹配。王立铭称,即便解决了技术问题,基因编辑也不应该随便就乱用,它可能会在更深层次和更大尺度上影响到我们人类的未来。

卷毛头

浙江大学彭金荣课题组《Nature》破解生命应对基因无义突变之谜

生命中的遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)时时刻刻都会受到损伤的威胁,每个细胞的基因组DNA每天会遇到约10000次的损伤。这些损伤导致的基因变异会使编码蛋白的基因失去功能,进而影响生命的意义。为了存活,生命便进化出来许多应对基因突变的办法,其中之一就是“遗传补偿效应”。然而,长期以来科学界对遗传补偿效应是怎样起作用的分子机制却知之甚少。北京时间4月4日,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)在线报道了浙江大学陈军教授和彭金荣教授课题组在遗传补偿效应分子机制方面的重要研究进展。课题组首次揭示基因补偿效应是由携带提前终止密码子的信使核糖核酸(mRNA)所激起,由无义突变mRNA降解途径(NMD)中的上游移码蛋白3a(Upf3a)参与。同时,还揭示同源序列核酸是上调补偿效应基因的必要条件,并进一步研究证明补偿效应基因转录水平的增加是由于补偿基因启动子区域组蛋白的表观遗传学修饰所引起的。该研究为疾病的治疗提供了新思路。无义突变mRNA与Upf3a/COMPASS复合物共同激活遗传补偿效应这项研究的第一作者为浙江大学生命科学学院博士后马志鹏,通讯作者为浙江大学生命科学学院陈军教授和浙江大学动物科学学院彭金荣教授。无义突变和同源序列是遗传补偿效应发生的两个必要条件DNA的损伤如果导致变异的基因功能非常重要,机体又不能采取措施,生命将不能存活导致失去意义。遗传补偿效应就是指在某一基因发生突变彻底失去功能后,机体采用相应机制,提高其他基因的表达来代替这一基因的功能。这就好像一个工厂的岗位空缺出来,中介需要找到其他人员来完成相关工作。如果这是个关键岗位却招不到合适的人,那么这家工厂可能面临着倒闭的危机。一般而言,基因因其差异化而存在,人们敲掉其中一个时,功能会出现一定的异样。但是在很多无义突变中,敲掉基因后并没有表型,也就是说没有出现异常,而敲低时却出现了表型。比如一个控制羽毛色泽的基因,敲掉后因依旧能发育出绚丽的羽毛,但是降低它却让羽毛变得暗淡无光。直到遗传补偿效应提出后,科研人员对这一现象进行了概括。因此,人们把敲除基因没有表型,但敲低却出现表型,作为鉴定基因具有遗传补偿效应的标志。生物学的中心法则是遗传信息从DNA转录到mRNA,最后通过翻译形成蛋白质。无义突变是指从DNA中转录出来的mRNA由于突变形成提前终止密码,进而提前结束了蛋白质合成。如果继续进行翻译,那么会形成一个比正常有功能蛋白短一些的蛋白,通常这样的蛋白不仅没有功能而且还会有不好的副作用。这时候细胞自身会通过监控途径降解这样的无义突变mRNA。这种无义突变mRNA介导的降解途径叫“NMD”途径(Nonsense mRNA Mediated Decay pathway),是一种mRNA质量监控机制,就好比工厂在生产产品的过程中的质检,当产品达不到要求时,会自行销毁次品,不然会带来更严重的后果。NMD介导的降解过程中,与无义突变mRNA结合的EJC蛋白复合体招募上游移码蛋白3b(Upf3b)是降解次品的关键步骤。而Upf3b的双胞胎“兄弟”Upf3a同样可以与EJC蛋白复合体结合却不参与降解反应,但科研人员对于Upf3a存在的生理意义不得而知。2015年,彭金荣实验室发现,一个影响斑马鱼肝脏发育的钙调蛋白酶(Capn3a),用不同方法敲低这一基因时会出现小肝脏表型,而敲除遗传突变体肝脏发育正常。“敲除突变体长出正常的肝脏,说明可能是遗传补偿效应在起作用。”马志鹏推测说。Capn3a突变体具有基因补偿效应那么怎样的突变,才能引起遗传补偿效应呢?又是通过哪些基因的表达来弥补突变基因的功能呢?为了回答这两个问题,陈军课题组科研人员继续在斑马鱼开展大量的对比实验,通过构建钙调蛋白酶基因的不同突变体,发现只有无义突变才能激活遗传补偿效应,并且是通过提高与变异基因序列同源的家族基因表达来进行的。非常有意思的是,他们通过向斑马鱼体内导入外源DNA构建转基因,同样也能激活体内遗传补偿效应,即外源导入的转基因只要带有无义突变和同源序列,就可以提高体内具有同源序列的基因表达。这些实验证明无义突变和同源序列是遗传补偿效应的两个先决条件。无义突变和同源序列是激活遗传补偿效应的两个必要条件Upf3a分子是遗传补偿效应发生的“中介”那么下一个问题是无义突变mRNA通过怎样的“中介”来提高它的同源基因表达呢?基于已有的NMD途径,陈军课题组另辟蹊径,把Upf3a敲除,Capn3a突变体肝脏就变小了,补偿的同源基因表达也下降,遗传补偿效应消失。这个实验证明了无义突变产生的终止密码子,并对整个机体表现出像远古时期天地崩塌一样的灾难。与神话女娲补天如出一辙的是,这时候Upf3a这个“中介”分子,通过找到与信使mRNA序列同源的基因,改变他们的表达来弥补突变基因的功能。这个过程就好像冶炼五色石达到与天空相似的功能,最后达到洪水退去、苍天平复的效果。因此,陈军课题组得出结论,机体应对无义突变,其中Upf3a是诱导遗传补偿效应的重要“中介”。“中介”如何具有“女娲补天”的能力?随后,课题组进一步揭示“中介”Upf3a通过招募复合体(COMPASS)将核小体中组蛋白H3第4位赖氨酸进行甲基化,从而打开染色体的结构促进基因表达,不断扩充具有相似功能的数量。陈军课题组根据研究结果,提出遗传补偿效应的分子机制模型:转录后被识别的无义突变mRNA可以与Upf3b结合,也可以与Upf3a结合。如果与Upf3b结合,它将被NMD途径降解;如果它与Upf3a结合,Upf3a将招募COMPASS复合体,无义突变mRNA利用核酸序列同源性,将Upf3a/COMPASS带到其家族同源基因的基因组DNA处,改变其组蛋白修饰,促进同源基因表达,弥补本身的功能损失。遗传补偿效应分子机制的发现具有重要实践意义遗传补偿效应并不是斑马鱼独有的现象,在小鼠、拟南芥等模式生物钟也存在。“我们所发现的分子机制不仅具有重要的理论意义,而且对于揭示基因功能研究以及疾病治疗具有重要的价值。”陈军介绍,“遗传补偿效应”对机体存活具有重要意义,但对于基因功能研究是一个巨大的障碍,比如斑马鱼超过80%的基因被敲除后没有表型,所以很难研究这些基因的功能,这其中大部分是由于“遗传补偿效应”导致。未来想要研究这些基因,就可以利用陈军课题组揭示的分子机制,敲低“中介”蛋白Upf3a,阻断遗传补偿效应开展基因研究。基因组测序结果显示,在正常人群的基因组中存在着大量携带有纯合无义突变的基因,其中有些基因的错义突变会引起严重的人类遗传疾病,例如帕金森、白血病、脊柱侧弯等。陈军课题组推测这可能是遗传补偿效应导致了这些疾病,他表示,针对错义突变引起的人类遗传疾病,可以通过敲除此基因,或转入带有无义突变的同源DNA,激活人体内“遗传补偿效应”治疗疾病。《自然》杂志匿名评审专家在评审时表示,这是一个具有潜在广泛意义的非凡故事。例如,它澄清了许多敲除研究的解释。它为一个有趣的现象提供了一个机制基础,该机制赋予了细胞健壮性。正如作者指出的,引入无义突变可能是治疗存在补偿基因的遗传病的一种临床途径。参与这项研究的还有朱佩佩、施回、郭李伟、张庆河、陈亚男、陈书铭、张哲。研究成果受到科技部重大基础研发项目、国家自然科学基金资助。中国生物技术网诚邀生物领域科学家在我们的平台上,发表和介绍国内外原创的科研成果。注:国内为原创研究成果或评论、综述,国际为在线发表一个月内的最新成果或综述,字数500字以上,并请提供至少一张图片。投稿者,请将文章发送至weixin@im.ac.cn。

乃焚大槐

「科研进展」浙大团队揭示脯氨酸合成关键酶P5CS调控神经系统稳态

2020年8月7日,浙江大学生命科学研究院佟超实验室在Cell Death and Differentiation 发文揭示脯氨酸合成关键酶P5CS通过调控线粒体氧化磷酸化调控神经系统稳态。线粒体是细胞中的能量工厂和代谢中心,但线粒体内的多种代谢过程之间如何协同整合并对外界信号做出反应还不清楚。P5CS是线粒体内合成脯氨酸和鸟氨酸前体物P5C的关键酶。ALDH18A1基因编码P5CS,其突变会导致皮肤松弛症和痉挛性截瘫。患者除了有皮肤松垂、关节松弛、肌张力减退、白内障等早老症状外,还常出现智障和渐进性的神经退化,但致病机制不清。在本项研究中,佟超教授实验室发现在正常哺乳动物细胞中,P5CS在线粒体基质中呈短棒和环型分布,而在衰老细胞中P5CS则弥散分布在线粒体中。进一步研究发现氨基酸饥饿和氧化刺激均导致P5CS分布发生变化,暗示P5CS可以感受胞内外环境刺激。缺失P5CS的细胞对环境刺激更加敏感。P5CS缺失果蝇半数不能孵化为成蝇,而能够孵化的新生果蝇眼中则会积累大量脂滴,并随着日龄增加出现感光神经元的退化。代谢组学数据显示,P5CS缺失细胞中不但出现脯氨酸和鸟氨酸合成异常,也出现脂代谢和嘌呤代谢异常。进一步研究发现,P5CS可以调控线粒体呼吸复合体的组装。P5CS缺失后,线粒体氧化磷酸化出现异常,进而导致脂消耗和嘌呤合成异常。本研究揭示了P5CS可以作为一个外界刺激的感受器调控整合多种线粒体代谢途径,为研究线粒体调控神经系统稳态维持和衰老提供了新的思路,也从一个新的角度揭示了ALDH18A1突变的致病机制。图1:P5CS缺失影响线粒体呼吸链复合体组装从而导致胞内脂代谢和嘌呤代谢异常本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省自然科学基金等项目的资助。佟超实验室的博士生杨兆颖和赵小翠为论文的共同第一作者,佟超教授为该论文的通讯作者。浙江大学医学院的纪俊峰教授和博士生刘洋、杭州师范大学的刘俊平教授也协助了本项研究。来源:浙江大学生命科学研究院

一鳞一爪

长期被误解 非编码RNA存在“认知黑洞”

在人类基因组中95%的基因并不编码蛋白质,其他物种也有大量的非编码基因。这些DNA不会被编码成蛋白质,却又会转录出非编码RNA,它们对生命活动起什么作用?是进化的冗余还是神秘的缓存?《细胞》杂志近日刊登中国工程院院士曹雪涛团队的研究论文,他们发现一种全新非编码RNA分子。该分子能够调控免疫系统的“进”与“退”,这是此前学术界从未认识和证明的。“由于长链非编码RNA(lncRNA)丰度低,业界对其功能争议很大。”浙江大学生命科学研究院教授徐平龙在此前接受采访时评价道,但此次发表的研究严谨地鉴定了所发现的一种全新lncRNA是有功能的,即能够进行免疫调控,而曹雪涛院士正是这一机制的主要开拓者之一。大海捞针 从浩淼细胞中层层筛选而出细胞虽小,却瀚如乾坤。寻找一个不知道存不存在的RNA分子,如大海捞针。到哪里找线索?病毒感染给了曹雪涛启示。谈到为什么会从病毒这个“敌人”的角度考虑。曹雪涛讲道:“我们中国文化讲,阴中有阳、阳中有阴,这是外国人很难理解的。这一哲理指导我们对免疫系统的理解就是,激活和抑制很可能会交融在一处,那么我们就从这个‘交融点’突破解题。”既然体内蛋白能够识别外来的病毒RNA,能不能识别体内自身RNA呢?科学界大部分认为不能。“免疫系统拥有识别‘自我’‘非我’的能力,就好像边境卫士,对外来的侵害反应敏感,对辖内‘居民’熟视无睹。”曹雪涛院士团队成员之一、中国医学科学院基础医学研究所教授姜明红说,“但是曹老师并不这么看,他说,究竟是不是熟视无睹,你要证明才行。”在中国传统哲理思想的指引下,曹雪涛锁定了一个已知的关键蛋白——“RIG-I”,求证这个能与病毒RNA结合的蛋白,会不会和体内自身的RNA分子结合。RIG-I很像一个分子水平的“老鼠夹子”,2011年有科学家解析了这个蛋白的分子结构,发现“老鼠(病毒RNA)”没来的时候,夹子合着,两头的结构域相互作用,蛋白处于“闭合”状态;一旦“老鼠”来了,与夹子的一头结合,另一头就会“弹开”,蛋白遂处于激活状态。而这样的构象变化,会引发细胞合成出关键的抗病毒分子——干扰素,干扰素分泌后被周围细胞接受,引发抗病毒的“连锁反应”。研究团队通过紫外加强RNA结合蛋白免疫沉淀(UV-RIP)的方法,将“老鼠夹子”和它猎捕的“老鼠”同时从细胞中分离出来。随后通过蛋白质变性等方法,把“老鼠夹子”过滤掉,就获得与RIG-I结合的所有RNA。夹子“钓”上来的所有RNA中,有没有未被发现的有功能的lncRNA呢?将“捞针”的范围锁定夹子“钓”上来的RNA后,团队又通过设计对应的干扰实验继续缩小范围,即看究竟哪个RNA被封杀之后,免疫活动不再被抑制。功能筛选帮助团队锁定了一批备选者并列出“排名”。排名靠前的RNA分子,且与特定信号通路相关的lnc-Lsm3b被锁定,一个新的RNA分子从浩淼的小鼠巨噬细胞中经过层层筛选被“打捞”上来,并获得了确切的序列。团队后续开展了多角度的证明工作,如通过干扰、敲除、过度表达等技术,反复证明lnc-Lsm3b能够在病毒感染的细胞中,通过“分子诱饵”的方式锁定RIG-I,使其不与病毒RNA结合。海量实验 顶级期刊的尖锐难题被逐个攻克全新的发现,使得团队兴奋异常。没想到的是,更大的磨砺还在后面。团队向顶级期刊投稿,审稿人却要求必须用CLIP(交叉互连免疫沉淀)技术明确RNA的哪一个点和蛋白质相互作用,连接在一起。用语言很难解释蛋白质和RNA在活体细胞内错综复杂的关联,姜明红给科技日报记者画图:一个长链RNA会结合多个蛋白,这些蛋白有的是特异连接,连得紧密,有的就是“挂”在上面,而蛋白之外还会带上其他的RNA,“缠绕”“连带”“虚实”……CLIP很难做,国内实验室极少有成熟的经验。收到修改意见后的团队成员开始大量查阅论文。“国外的实验流程无法完全照搬,不同的细胞做法不同,需要重新摸条件。”团队中主要攻关这一技术的刘伦说。CLIP技术和RIP(RNA结合蛋白免疫沉淀)技术类似,但是却能够达到单个碱基的分辨率。为此,通过海量实验,针对裂解液的成分如何影响细胞内物质,团队开始了如指掌;不同RNA酶的脾气也熟练掌握。“实验室的部分我们自己攻克了,但是测序公司表示无法进行匹配的测序工作,原因是无法合成特有的适当引物。”刘伦说,国内没有公司生产CLIP所需引物,而RNA测序必须先反转录为cDNA才能够进行,引物决定了反转录的准确性,决定了目标位点能否确定。实验室自己担负起RNA转录、构建cDNA文库的工作。完成3代测序、用化学方法测量分子间的相互作用力……这些免疫研究实验室原本并不擅长的难题被团队逐个攻克。按图索骥 摸索并掌握一套独有技术体系根据已有发现,团队按图索骥,利用分子筛层析实验证实缺失lnc-Lsm3b表达的巨噬细胞在感染病毒以后,多聚化的RIG-I蛋白显著增加。他们推测,病毒RNA与RIG-I结合以后,能够诱导RIG-I单体形成多聚化状态,从而激活下游信号通路。而lnc-Lsm3b只与单体结合,可能是通过抑制RIG-I的多聚形成抑制RIG-I的活性。“Lsm3b只能结合单体的RIG-I蛋白、一条链能结合9个蛋白、结合力比病毒RNA高……”这些都是对这个全新RNA分子的多角度了解。如同向“黑洞”中打进一束光,曹雪涛团队在对现有知识体系颠覆的同时,肯定地回答了学界之前关于这类自身RNA分子是否存在、功能几何的争议。“过去我们用别人的技术进行实验,现在我们自己摸索并掌握一套独有的技术。”曹雪涛说,整个研究的“练兵”不仅拓展了人类的“知识域”,还拓展了实验室的思路和眼界。接到《细胞》杂志编辑部发来修改要求时感受到的“不可思议”和巨大压力,团队成员现在已能笑谈。“只是这段RNA与人类的同源性很低。”姜明红表示了小小的惋惜,这意味着,该发现无法直接应用于人类的新药创制领域,但是,其他拥有人源细胞材料的机构,可以沿着这条路,进一步发现人类机体内是否存在相似的RNA。曹雪涛更看重的是,确定靶点的方法一旦被高质量地掌握,就能够确定蛋白质的靶点,进而确定药物作用的靶点,助力抗病毒药物的研发。(原标题:长期被误解 非编码RNA存在“认知黑洞”)

惜乎

浙大与耶鲁签署联合学位项目,五年可拿两所世界名校的学位证!最快18年走起!

5月31日上午,浙江大学与耶鲁大学联合学位项目启动仪式在浙江大学紫金港校区举行。这是耶鲁大学首次与中国大陆高等院校签署战略合作谅解备忘录。在此备忘录的框架下,浙江大学生命科学学院与耶鲁大学公共卫生学院将率先开展“3+2”联合学位项目,强强联手,合作培养生命科学领域的人才。五年拿浙大本科、耶鲁硕士两个学位,最快2018年下半年可进入耶鲁深造据介绍,该项目将面向全校选拔4-5名生命科学领域的本科生。学生在完成浙江大学三年本科学业以及耶鲁大学公共卫生学院两年硕士研究生学业后,可同时获得浙江大学学士学位和耶鲁大学公共卫生硕士学位。项目落地后,浙江大学学生有望最早在2018年下半年进入耶鲁大学深造。浙江大学副校长严建华致辞并与耶鲁大学公共卫生学院院长Sten H Vermund互赠礼物。浙江大学外事处处长李敏与耶鲁大学公共卫生学院前院长Paul D Cleary签署战略合作谅解备忘录,浙江大学生命科学院党委书记、副院长郑胜与Sten H Vermund签署院级合作协议。严建华:联合学位项目,将进一步促进生命科学的发展、推动浙江大学双一流建设严建华指出,浙江大学一直秉承“求是创新”的校训精神,在120年的发展历程中,形成了一大批优秀的科研成果,积累了良好的国际声誉。目前,浙江大学已经与牛津大学、剑桥大学等世界知名学府开展深入合作,正朝着建设中国特色、世界一流的开放型、创新型大学努力。今天,浙江大学与耶鲁大学启动联合学位项目,将进一步促进生命科学的发展、推动浙江大学双一流建设。耶鲁大学一直关注中国,和中国缘分由来已久耶鲁大学与中国的缘分最早可以追溯到180年前。早在1835年,耶鲁大学毕业生Peter Park来到了中国广州,创建了中国历史上第一家西式医院,聚焦眼科疾病。1854年,被誉为“中国留学生之父”的容闳毕业,他是第一个毕业于美国耶鲁大学的中国留学生。Sten H Vermund表示,中国和耶鲁是新的合作伙伴,更是老朋友,耶鲁大学一直关注中国的发展。随着经济、社会、文化、科技的发展,中国将会成为世界发展中不可或缺的重要力量。要借此机会,深入拓展双方合作领域,同时也更好地认识浙江大学、认识杭州。博士生培养、两校学生互访实习,期待更多实质性合作!据介绍,浙江大学与耶鲁大学还将以联合学位项目为起点,进一步推动科研技术等实质性的战略合作。“与耶鲁大学合作,符合生命科学学院人才培养、科学研究的需要,符合浙江大学双一流建设的需要。未来,我们还将继续推动联合培养博士生等项目,鼓励两校学生互访实习。”浙江大学生命科学学院副院长程磊说。来源:求是新闻网作者:周亦颖 卢绍庆

年寿长矣

线粒体非编码RNA再登顶刊:浙大林爱福团队建立细胞器非编码RNA图谱,并解析其功能

线粒体、溶酶体、内质网等多种细胞器组成的结构相对独立、功能紧密联系的细胞内膜系统,高效支撑了机体正常生理活动功能。细胞内膜系统失调导致细胞代谢稳态失衡,胞内信号网络调节异常,造成不可控的细胞恶性调控,促使肿瘤等恶性疾病发生。不同细胞器具有各自独特的核酸、蛋白、代谢物质组成,促进了各类生化反应的高效运转,支持其各自独特能量代谢等功能。对细胞器蛋白组学、代谢组学等分析有效揭示了各细胞器在能量代谢平衡等重要细胞活动规律中的独特功能和动态关联。相对的,作为细胞三类主要生物分子组分之一的核酸,其作为细胞器组分的分布规律及其参与细胞代谢功能的研究尚少。因此,对细胞器独特核酸组分及其相关作用蛋白、代谢物质的精细研究将是细胞器调控能量代谢动态行为解析的重要突破口。长链非编码RNA(LncRNA)作为一类长度大于200 nt的非编码RNA,在细胞代谢、肿瘤发生发展进程中发挥重要调控功能。浙江大学林爱福等课题组在内的一系列前期研究,发现细胞膜脂结合LINK-A促进了细胞质膜PIP3-AKT信号转导,细胞质CamK-A介导了Ca2+信号与NF-κB信号交互,细胞核BCAR4介导了Hedgehoge-Hippo信号转录协同,展现了lncRNA生物学功能与其亚细胞定位的紧密联系。因此,探明LncRNAs细胞空间层级分布及其如何在生理病理条件下动态调控细胞代谢进程及肿瘤病变发生具有重要意义。2021年01月04日,浙江大学生命科学学院林爱福课题组在Nature Metabolism 杂志在线发表题为:Mitochondrial Long Non-coding RNA GAS5 Tunes TCA Metabolism in Response to Nutrient Stress 的研究论文。该研究通过建立细胞器免疫亲和纯化体系,绘制了细胞器lncRNA图谱,并从中揭示了线粒体lncRNA GAS5在帮助细胞应对能源匮乏条件,介导TCA循环代谢区室解离中的重要调控作用,为研究lncRNA亚细胞空间动态调控与人类疾病发生的联系提供了崭新的视角。为了精确解析细胞器RNA组分分布,研究者们经过探索优化建立了一套细胞器免疫亲和纯化体系。传统的细胞器纯化方法主要依赖于蔗糖、percoll等介质的密度梯度离心法,根据不同细胞器的不同沉降系数将其分离,但是由于一些细胞器间的沉降系数范围重叠(如线粒体、溶酶体)难以达到精确的RNA检测分辨率。此外,近来揭示的大量颗粒状无膜亚细胞结构,尤其是能抵抗RNase消化的RNA granule类颗粒,往往因其更加离散的沉降系数而导致在各细胞器组分中的污染。因此,作者开发了基于免疫亲和纯化的细胞器纯化方案,使用简化的细胞匀浆-离心法获得轻线粒体组分悬液(LMF),再通过线粒体表面标志蛋白Tom20或溶酶体表面标志蛋白Lamp1的抗体分别捕获LMF悬液中线粒体及溶酶体组分,最后通过Protein A/G磁珠富集并磁性分离得到免疫亲和纯化的完整细胞器。该细胞器免疫亲和纯化体系获得的细胞器可以极大避免细胞器间交叉污染及无膜亚细胞结构的串扰,且因无需提前外源转染或化学处理细胞,可以更好保留细胞器生化表征完整性,适用于不同应激条件处理下的各细胞器组分的动态分析及组织中细胞器的提取分析。借助上述细胞器免疫亲和纯化体系联合RNA-seq高通量测序分析,作者建立了细胞器lncRNA图谱。该图谱显示免疫亲和纯化法相比传统离心方法具有更好的RNA富集效率及分辨效果,揭示了细胞器lncRNA约占总lncRNA的5.2%。作者进一步通过生信分析、qPCR验证、siRNA筛选,揭示了细胞器lncRNA潜在参与了所在细胞器相关功能的调控。图1 细胞器免疫亲和纯化体系流程示意图及细胞器lncRNA候选分子的选择在所建立的细胞器lncRNA图谱中,作者通过细胞器提取-qPCR筛选了高丰度的细胞器lncRNA,再通过线粒体/溶酶体定位的葡萄糖敏感性及线粒体ATP产能/溶酶体表面AMPK激活作为指标,筛选了具有潜在细胞器相关代谢调控功能的细胞器lncRNA,包括线粒体能量代谢功能紧密相关的lncRNA GAS5(Growth-Arrest-Specific 5)。研究者进一步通过FISH、线粒体分离-qPCR、ATP检测、NADH/NAD+检测等实验证实了GAS5的糖敏感性线粒体定位及其对线粒体ATP、NADH产生的影响。GAS5已知报道通过竞争抑制GR(glucocorticoid receptor)转录活性,microRNA缓冲海绵等途径抑制细胞生长增殖,是广泛的抑癌分子。但是这些研究都无法完全解释GAS5的糖敏感性亚细胞空间动态行为及其对线粒体代谢的调控功能。作者通过生物素标记的RNA-pulldown联合蛋白质谱分析,鉴定了GAS5直接靶向作用的线粒体蛋白MDH2(Malate dehydrogenase, mitochondrial)。MDH2是线粒体TCA循环中维持能量代谢稳态循环的节点分子,研究者进一步发现MDH2与其上下游FH、CS可以偶联形成代谢区室,通过反应底物串联帮助MDH2在细胞内完成逆标准吉布斯自由能(ΔG0’)反应。敲低GAS5会增强MDH2代谢区室稳定,并削弱该代谢区室对糖的敏感性;而过表达GAS5则可以模拟糖匮乏信号,抑制FH-MDH2-CS代谢区室的形成,并造成柠檬酸、苹果酸水平异常,线粒体能量代谢失调,进而抑制细胞生长增殖。线粒体内往往具有很高的乙酰辅酶A浓度,诸多线粒体代谢相关蛋白受乙酰化修饰调控。通过对MDH2-K185/301/307/314四个乙酰化位点的4KR突变,作者发现MDH2乙酰化修饰对FH-MDH2-CS代谢区室稳定具有中枢作用。GAS5通过动态线粒体转位,可以响应并传递葡萄糖匮乏信号,促进MDH2募集SIRT3并下调MDH2乙酰化修饰,抑制MDH2与FH/CS互作形成区室,从而下调TCA循环代谢流,抑制线粒体代谢。代谢重排是肿瘤进展重要驱动因子,线粒体代谢提供了大量生物合成的物质原料,对肿瘤发生发展至关重要。研究者发现GAS5在乳腺癌中低表达且与肿瘤良好预后正相关,而MDH2、CS、FH在肿瘤中高表达,与肿瘤不良预后相关。过表达GAS5显著抑制肿瘤中FH-MDH2-CS代谢区室形成,TCA循环及肿瘤增殖,从而证实了线粒体TCA循环对肿瘤发生发展的重要支持作用,而肿瘤低表达GAS5帮助肿瘤细胞规避了能源物质缺乏条件下的线粒体代谢抑制效应,促进了肿瘤进展。图 2 LncRNA亚细胞分布及线粒体GAS5的机制示意图总的来说,本研究通过建立细胞器免疫亲和纯化体系,绘制了细胞器lncRNA图谱,并从中揭示了线粒体lncRNA GAS5对TCA循环MDH2代谢区室的重要调节功能,为线粒体代谢支持肿瘤发生发展提供了新的证据,为肿瘤临床诊断提供了新的潜在分子靶标GAS5。据悉,浙江大学生命科学学/癌症研究院林爱福研究员为该论文的通讯作者。浙江大学生命科学学博士研究生桑凌杰、杨作臻及中山大学肿瘤防治中心鞠怀强副研究员为该论文的共同第一作者。值得一提的是,浙江大学15级本科生龚杭荻同学与16级本科生杨洛嘉同学在该研究探索阶段做出了积极贡献。原文链接:https://www.nature.com/articles/s42255-020-00325-z2019年热文TOP101. 逆转2型糖尿病的大牛又发文了:2型糖尿病是简单的疾病,减肥或逆转病情!2. 刚刚,Science发布2019十大科学突破!3. Science重磅!西兰花“唤醒”抗肿瘤基因4. 读者泪目!《柳叶刀》全中文发表中国医学博士「家书」:给父亲的一封信5. 《Science》重磅!汝之“蜜糖”,吾之“砒霜...”6. 喝酒,尤其还脸红的人,或面临更高的痴呆风险7. Nature重磅!第一个完全合成且彻底改变DNA密码的生物诞生了8. 这不是一颗大榛子!Science发表新型口服胰岛素,或将取代传统注射9. Science为防秃顶支招:先从不脱发开始...10. 改变精子速度,可以影响后代性别?

天与地

惟创新者强!浙江大学“四个面向”勇攀科研高峰

编者按:2020年是“十三五”规划和首轮“双一流”建设收官之年。过去的五年,浙江大学认真贯彻中央重大决策部署,按照更高质量、更加卓越、更受尊敬、更有梦想的战略导向,加快建设中国特色世界一流大学,各项事业呈现良好的发展态势。为回望过去,宣示未来,本号开辟“回眸‘十三五’ 奋进‘双一流’”专栏,生动呈现学校“十三五”期间取得的成绩,全面展现浙江大学“双一流”建设成效,激励全校师生以更大的努力和担当开创学校高质量高水平发展的新局面。科技自立自强是国家发展的战略支撑。岁末寒冬,室外寒风凛冽,屋内暖意融融。面向未来五年,浙大分子影像领域国家自然科学基金重点项目及国家重大科研仪器研制项目正在举行启动会,这也是学校该领域承担国家重大科技任务的历史性突破。此前一年,这两个重要项目的负责人、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院院长张宏教授,对外发布了团队历时12年研制的国际首套具有自主知识产权的PET分子影像探针微流模块化集成合成系统。“十三五”以来,浙江大学科研任务承载力显著提升,牵头承担国家科技重大专项课题19项,创新2030-重大项目9项,国家重点研发计划项目100项,科研经费在高位持续增长。面向未来,浙大人总会自问,我们科研攻关的“杀手锏”在哪里?我们如何为国铸重器?面对新的历史时点,浙大人需要解放思想再出发,自我革新寻突破,在更高层次实现改革、开放、创新的战略迭代。面向科技前沿勇攀自主创新的高峰杭州西北角,9个标准足球场面积大小的工地上,一派热火朝天——这是超重力离心模拟与实验装置国家重大科技基础设施项目的建设现场。浙江大学超重力研究中心常务副主任朱斌教授几乎每周都要组织科研团队进行关键技术研讨,确定设备的技术性能与指标。“浙江期盼已久的‘国字号’大科学装置,终于在‘十三五’时期实现了零的突破。”基础研究是科技创新的源头,科学装置的创新是科学思想的结晶。这一重大项目的背后,是首席科学家陈云敏院士团队与合作者们在物质科学和工程领域的长期耕耘。建成后,项目将利用超重力“时空压缩”和“相分离加速”效应超重力“时空压缩”和“相分离加速”效应,开拓科技前沿。如同一台引擎,项目不仅催生一流成果的涌现,更为攀登科技高峰提供强大的源头创新供给。科研选题是科技工作首先需要解决的问题,实际上就是找方向的问题。为此,今年4月起,浙江大学用半年多的时间,开展了四校合并以来的第一次科研大讨论。通过大讨论促进大共识,一体化推进自然科学和哲学社会科学研究高质量高水平发展。讨论中形成了《浙江大学科研大讨论意见共识20条》,明确了“十四五”重大科研攻关任务,制定了《浙江大学“十四五”创新生态建设规划》。浙江大学党委书记任少波指出,要将“四个面向”作为我校未来科研发展的根本遵循,实现并跑甚至领跑的战略迭代,实现质量和声誉导向的战略迭代,实现面向重大任务或需求的战略迭代,实现交叉集成、攻关会聚的战略迭代,以更大的勇气和格局,树立信心,找准方向,为学校迈向世界一流大学前列作出更大贡献。浙江大学校长吴朝晖指出,创新对于决胜未来的意义更加彰显,要突出全局的核心地位,深刻把握创新在国家战略中的意义,坚持系统的整体观念,全局谋划更加卓越的创新生态系统建设,要瞄准战略性关键领域,面向“十四五”实现科研创新重大突破,为加快建设更加卓越的创新生态系统作出新的贡献。面向科技前沿,依靠原有的惯性,已经难以胜任新的科技发展,必须在迭代升级中实现跃迁。正如校歌所言,“形上谓道,形下谓器”,浙大人在跟踪到引领中实现新突破,在平台装置上开辟新蓝海,在引育杰出科学家上创造大气候。从2017年担任量子信息交叉中心主任开始,物理学系朱诗尧院士便带领浙大一批年轻人,开展与量子计算和量子光学相关的研究。2019年该团队王浩华教授与合作者们,开发出具有20个超导量子比特的量子芯片,并成功操控其实现全局纠缠,刷新了世界纪录。现为物理学系特聘研究员的团队成员宋超说:“朱院士为研究工作掌舵领航,积极为我们创造‘十年磨一剑’的科研环境。”同样是芯片的研制开发,浙江大学牵头继2015成功研制达尔文1代后,又于2019年成功研制达尔文2代类脑芯片。芯片在模拟大脑神经网络的结构和功能机制时,在感认知智能任务的低功耗与模糊处理中独具优势。基于最新芯片,今年9月,全球神经元规模最大的类脑计算机诞生。能否抢占科技制高点,意味着在下一轮科技革命的激烈竞争中,我们能否胜出。“十三五”以来,浙大科研内涵质量持续跃升,第一单位获国家科学技术奖励特等奖1项,一等奖3项,二等奖20项;以第一和通讯作者单位累计在《细胞》《自然》《科学》主刊上发表论文24篇。“十三五”期间,浙江大学重大创新平台不断涌现,新增脑与脑机融合前沿科学中心、新一代工业互联网系统安全技术集成攻关大平台、人工智能协同创新中心、感染性疾病和儿童健康与疾病2个国家临床医学研究中心等重大平台,获批国家健康和疾病人脑组织资源库,加快建设数学高等研究院、生命科学研究院等新型科研平台。面向国家重大需求筑牢基础研究的高原污染防治,是打赢三大攻坚战的重要一环。进入冬季,雾霾再度成为全民聚焦的话题。燃煤是造成雾霾的重要原因之一,全国用煤企业密集分布区域也常是雾霾高发地区。解决雾霾问题,发展燃煤电厂超低排放技术具有重要意义,已成为国家战略需求。浙江大学能源工程学院高翔教授领衔并与浙能集团合作,研发了高效率、高可靠性、高适应性、低成本的多污染物高效协同脱除超低排放系统,实现了复杂煤质和复杂工况下燃煤烟气多污染物的超低排放,让燃煤变得更加清洁。高翔(中)在工程项目现场在嘉华电厂,记者看到200多米高的烟囱上,几乎看不到烟色。燃煤烟气通过100万千瓦的燃煤发电机组,只需要通过短短几十秒钟就“跑完”这个系统,监测到的污染物排放浓度远低于排放限值。“我们瞄准煤炭清洁利用这个国家重大需求,在产学研协同创新中,加快把科研成果转化为现实生产力。”高翔介绍,团队依托能源清洁利用国家重点实验室、国家级2011协同创新中心、国家环境保护燃煤大气污染控制工程技术中心等平台和基地,还牵头或参与制定了国家和行业标准共37项,推动了行业的科技进步及产业发展,推动和支撑了国家燃煤电厂超低排放战略的实施。为国贡献,是科研创新的使命担当。解决重大问题的关键在于从个体攻关转向有组织的科研攻关,在构建适应大科学协同攻关的体制机制中,培育国家战略科技力量。在浙大,正在不断强化自由探索和问题导向相结合,不断考核从“0到1”的原创发现,探索项目揭榜挂帅,激发科研人员的好奇心、学术志趣和探究动力,鼓励带头人对标国家需求,组建混编科研团队,通过协同攻关培育重大颠覆性成果。苍穹澄澈,星空仰望,在遥远的月球背面,有一颗鹊桥号中继星,依旧在开展工作。从参与嫦娥二号、嫦娥三号工程到为嫦娥四号中继星“量身定制”光学观测相机系统,光电科学与工程学院徐之海教授团队一步一个脚印,瞄准国家需求。“一图胜过千言万语。”在徐之海眼里,光学成像是最直接、最重要的一种科学探测手段。团队主持研制的鹊桥号观测相机系统,更是原创性地提出双分辨率相机的概念:通过一次成像得到两张照片,实现了“大场景”与“大特写”的同时成像。在徐之海心里,对光学成像的研究、对宇宙的探索,就是为国人打开那扇仰望星空的大门。“开展基础研究,就是要认准一个方向,踏踏实实去工作,在不断积累中突破自己的极限。”他说。如何提升科研的规模和品质?浙江大学不断探索首席科学家负责制、校领导联系制度,采取“一项一议”“一事一议”,以创新机制推进科研攻关,加快科研特区建设。微米,一米的百万分之一;纳米,一米的十亿分之一。聚焦“微纳尺度”,是浙江大学杭州国际科创中心的“硬核”。无论是研制支撑数字经济发展的底层硬件,还是合成新型生物原料,或是开发新材料,要在关键核心技术上取得突破,都需要深入探究极端尺度下的微观世界。围绕“微纳尺度”这一鲜明特色,浙大杭州科创中心致力于在交叉领域前沿研究、发展颠覆性技术、科技成果转化与产业化上实现重大突破。杭州科创中心首席科学家杨德仁院士牵头,正在开展新一代半导体材料,相比现有的硅材料展现出更多优异的特性。“通过平台‘一条龙’建设,打通宽禁带半导体创新相关的材料、器件、封装等多环节。既探索新发现,也开发新技术,我们的工作将同时处在科技和产业的前沿。”杨德仁说。聚焦物质科学、信息科学、生命科学的会聚融通,正在成为最具创新活力、最可能出现颠覆性技术突破的领域,成为世界各国竞相发展的科技前沿高地和战略必争领域。杭州科创中心立足国家重大需求,正在努力成为我国知识和技术创新的国际策源地。重点培养集成电路产业的创新型、工程型、复合型、领军型人才的微纳电子学院,已经整体迁入浙大杭州科创中心,前端人才培养和后端产业化实验,在同一个园区无缝对接。学院院长吴汉明院士说:“从2001年回国算起,我已经在集成电路产业20年了,这次‘跨界’,我希望培养青年一代研发成套的大生产技术,服务国家战略需求。”“十三五”以来,浙大科技工作者顶天立地、锐意进取、攻坚克难——科创基地布局不断完善,以各类科创基地为核心的科技创新体系,为科研发展提供强大的平台支撑。新增获批国家级科创基地16个、各类省部级基地77个。面向经济主战场当好服务地方的高参“重要窗口”,如何展现浙大之为?就在上个月,浙江大学工程师学院衢州分院、浙江大学衢州研究院在当地开工建设,秉承“学科—人才—科研”一体化理念,不断构建科技与产业创新联动的新机制。化工产业是国民经济的基础产业,与各行各业有着密切而广泛的联系,在工业体系中占有举足轻重的地位。浙江省的衢州市,正是我国重要的化工、能源、材料产业基地。统计数据显示,衢州“两院”2020年开展的横向科研经费近千万,其中为衢州企业产能升级开展的研究占合同总额的七成多。不久前刚在衢州完成科研成果转化的等离子体技术产业化项目,能够实现纳米硅球和石墨烯的低成本规模化生产,项目投产后将推动衢州锂电池新材料产业链发展,并对传统制造方法带来重大变革。从科学问题到技术突破,从实验操作到产业应用,十余年科研攻关,该项目的研究团队不仅完成了追赶,更实现了超越。衢州“两院”院长任其龙院士说:“国家强调产业转型升级,如何比别人更早一步、更快一步,靠的就是核心技术的推广转化。”任其龙院士(左二)团队聚焦产业,浙江大学立足浙江、服务浙江、奉献浙江,持续推动关键技术攻关和主导产业升级,深入实施“一院一地一企”产学研合作工程,探索服务区域发展新模式。“十三五”期间,学校完善在浙江省的社会服务布局,相继成立温州研究院、湖州研究院等。名校、名城、名企之间,相互滋养、相互赋能。这其中浙大与杭州的战略合作,堪称典范。双方新一轮合作涵盖93项“2019-2020两年行动计划”及66个“五年工作计划”,共159个项目将在本轮深化合作中扎实全面地推进落地。跳出浙大,发展浙大。从紫金港校区出发向西,绵延33公里的是杭州城西科创大走廊,作为浙江在“十三五”期间作出的重大战略决策,启动建设四年多来,科创大走廊实现了高质量、高速度的跨越式发展。创新从来没有孤岛,只有主动融入更为开放的创新生态系统,才能取得更具社会效益的标志性成果。浙江大学在大走廊区域生态系统构建中聚焦产业导向和地方发展实际,打通科技成果转化“最后一公里”,为大走廊建设壮大发展培育新动能。依托创新型企业、“创新飞地”、紫金科创小镇、全球校友总部产业园等,浙江大学正逐步理顺科技成果产业化路径,打通创新链、知识链、产业链,从而有效推动大走廊区域内成果转移转化平台的协同创新。在杭州市余杭区,来自机械工程学院的教师们在大量的企业走访中发现,细分行业领军企业面临的核心技术难题已涉入“无人区”,其关键技术问题呈现出明显的理论基础性特征,企业自身难以短期内解决。这些难题,正好是浙江大学高端装备研究院在技术创新和成果转化上的优势,研究院还通过混编机制,形成了灵活而稳定的人才队伍,提升区域内高端装备企业的创新动力。面向经济主战场,浙江大学立足浙江、面向全国、走向世界,聚焦战略引领、更大规模开放创新、提升学科水平、可持续平台合作四个主攻方向,开展战略迭代升级,积极助推我省高水平打造创新型省份,加快构建与长三角一体化发展相适应的创新圈。上海,引领我国经济发展和长三角一体化的“龙头”。“十三五”时期,学校与上海开展的合作达1500余项,约60家校友企业在上交所成功上市。今年,浙江大学与上海市开启全面战略合作,共同建设新型研发机构浙江大学上海高等研究院,致力于突破计算+核心技术、集聚一流创新人才、服务辐射区域发展、深化体制机制创新,参与上海建设全球科技创新中心,支撑长三角一体化创新发展,助力世界一流大学建设。浙江大学在推进新型校地合作中,不断服务区域战略汇聚创新资源,打造战略性新兴产业发展,建设校企创新共同体,实现高水平的协同创新。学校通过扎实的合作,实实在在地聚人,实实在在地做事,不断为创新人才培养创造条件,将科研平台打造成为人才培养高地。目前,浙江大学上海高等研究院正联合来自复旦大学、上海交通大学、南京大学、中国科学技术大学、同济大学等长三角“双一流”建设高校和华为、百度以及商汤等公司,共同推出“人工智能”微专业,将创新技术需求和教学实践场景紧密结合,在智海新一代人工智能开放创新平台支持下,推动各创新要素的高层次融合,为构筑人工智能发展的先发优势培养战略资源。“十三五”期间,学校主动对接京津冀协同、长三角一体化、粤港澳大湾区等国家区域战略,目前已经与全国15个省(自治区、直辖市)签署全面战略合作协议。推进建设雄安发展中心、海南研究院、中原研究院、山东(临沂)现代农业研究院、天津滨海产业技术研究院、牵头成立长江经济带生态文明创新研究联盟等。服务经济主战场是高水平大学格局胸怀的鲜明体现,更是扎根中国大地办大学的责任担当。翻越一座山,需要多少年?2300公里外的云南景东,年初接种的小香蕈菌棒已长出鲜嫩的幼菇,经过浙江大学农业技术推广中心副教授陈再鸣驯化的野生菌,待到春节销售,每袋的净利润可达30元。小小一朵菇,浑身是科技。野生资源调查、纯种分离、人工驯化、菌种产业化,这四步是野生状态进入人工栽培的“关键一跃”。这一跃,要跃过菌种分离纯化、跃过温光气的环境拟合、跃过栽培基质的探索。从实验室到田间,再从田间到实验室,日复一日,陈再鸣找到了这些野生菌人工栽培的奥秘,个性化配置,“一个配方一朵菇”。浙江大学把定点帮扶云南景东作为扎根中国大地办大学的生动实践,8年多的时间,在当地培育和发展了食用菌、普洱茶和乌骨鸡三大主导产业,直接购买和帮助销售的景东农产品近1亿元;组织开展支教、社会实践活动,培训党政干部、技术人才,累计超过15000人次。学校在长期帮扶过程中形成的“优势联结、四扶两提、点面并进、长效保障”扶贫模式,帮助景东县110个贫困村全部实现脱贫出列,于2020年5月顺利实现“脱贫摘帽”,用心用情用力助推景东县经济社会发展。顶天立地,是浙江大学卓越创新的基因与文化。面向人民生命健康探索攻关会聚的高招2020年注定是一个不同寻常的年份,党团结带领全国各族人民,进行了一场惊心动魄的抗疫大战,经受了一场艰苦卓绝的历史大考,创造了人类同疾病斗争史上又一个英勇壮举。2月初的湖北,从天南地北赶来支援的医务工作者中,有500余名来自浙江大学附属各医院,他们同时间赛跑,与病毒较量;在浙江,发挥高校高水平附属医院的临床优势,统筹各专科的诊疗骨干力量,浙江大学承担起省级定点诊治医院的任务。什么叫“尽锐出战”,什么是“科技力量”?战疫时刻,尤显担当。对抗充满未知数的新型冠状病毒,人类最有力的武器就是科学。全国科技工作者凝集了集体智慧,发挥了科技抗疫的力量,为打赢这场战役做出了不懈努力。“这次战疫中,广大医务人员敢于担当甘于奉献,展现了应有的精神风貌。”李兰娟院士团队在武汉夜以继日地奋战了两个月,把“四抗二平衡”的救治经验和人工肝、微生态、干细胞等新技术用于重症、危重症新冠患者的救治并取得显著成效。“四抗二平衡”的“浙江经验”,是李院士在救治人感染H7N9禽流感时创建的。“以防控人感染H7N9禽流感为代表的新发传染病防治体系重大创新和技术突破”这一项目后来获得国家科学技术进步奖特等奖。这是该奖项设立以来,我国医药卫生行业和高等教育领域“零的突破”,也是首次花落浙江。面向人民生命健康,李兰娟院士团队取得新突发传染病领域突破的一大特点,就是临床与科研的紧密结合。2018年医学院和求是高等研究院胡海岚团队在抑郁症研究方面取得重大突破。在著名期刊《自然》杂志同期刊发该团队的两篇研究长文,他们揭示了快速抗抑郁分子的作用机制,推进了人类关于抑郁症发病机理的认知,并为研发新型抗抑郁药物提供了多个崭新的分子靶点。胡海岚(左三)团队成员合影医术与学术实际上是辩证统一、相互促进的,重要的链接点就是临床科学家。回国3年来,浙江大学良渚实验室研究员张进不时收到病人的来信,其中很多来自未诊断患者和罕见病患者。虽然张进在单位网页上发布的研究成果介绍很简要,用语也很专业,但患者们还是从中看到了希望。张进团队的研究重点是将从血液中逆分化出的多能干细胞重新塑造为功能强大、用途多样的免疫细胞,可用来杀伤肿瘤细胞、治疗自身免疫性疾病、开发疫苗等。这项工作走在了国际干细胞与免疫治疗研究的前沿。在浙江大学,知识的大融通正在链接不同学科的发展之源、创新网络和研究方法。求是高等研究院“脑机接口”团队与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作完成国内第一例植入式脑机接口临床研究,患者可以完全利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手实现三维运动,首次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的。项目负责人王跃明说,脑机接口领域的研究需要神经科学、信息科学、材料科学和临床医学等多个学科的紧密合作,而浙江大学综合性大学的特征为学科交叉提供了很好的土壤。2018年浙江大学发布“双脑计划”,集中优势学科力量,重点推进脑科学、人工智能、脑机融合等前沿方向的交叉研究。同年10月浙江大学双脑中心获批教育部脑与脑机融合前沿科学中心。此后的2019年,浙江大学成立脑科学与脑医学学院,成为国内首个开设“脑科学”本科专业的高校。作为全国首个脑科学和脑医学领域教学、科研、临床有机结合的新兴学科,该学院致力于成为国际一流人才汇聚和拔尖创新人才培养的重要脑科学交叉研究平台。就在今年成立的浙江大学传奇创新研究中心,更是将目标聚焦到数字医药、数字器官、游戏中的人机融合智能、梦境研究等人工智能新方向,引领未来的智能和健康产业发展。“十三五”以来,学校主动适应全球科技发展新形势,相继推出“科技创新团队”“16+X”科研联盟、“面向2030的学科会聚研究计划”等科研组织模式,逐渐形成“纵深发展、立体互动”的科研管理新机制,激发科研创新活力。聚焦以文载道打造繁荣哲学社会科学的高地“乐居长安:唐都长安人的生活”展览日前在浙江大学艺术与考古博物馆开幕,176件组与长安居民日常生活密切相关的唐代文物,徐徐展开一幅唐都长安人的生活画卷。记者在艺博馆了解到,许多艺术史专家学者都不约而同地强调了实物教学的重要性。不管是艺术史专业教育,还是以培养学生综合能力为目标的大学通识教育,通过接触实物来理解文明的本质都是一个不可或缺的过程。在欧美的一些大学,很多讨论班就在文物库房的展览室开展教学。在西方一流大学任教的一些著名中国艺术史专家,如艾瑞慈、方闻、高居翰、班宗华、李铸晋等都曾带着他们的学生策划重要学术展览,而库房专用的提看室正是他们培训研究生仔细观摩艺术品并参与策展的地方。从这个意义上说,博物馆就是人文学科的实验室,深化既有的知识,并启迪新的发现。北出长城古塞边,荒松落日少人烟。历经千年,敦煌莫高窟茕茕矗立在河西走廊西端。众所周知,敦煌文书与殷墟甲骨、汉晋简牍、内阁大库档案被誉为中国近代学术史四大发现。在敦煌,浙江大学人文学院的张涌泉教授团队,正在致力于让敦煌文献“孤儿回家”“新人团聚”。缀合,是敦煌文献研究的基础。先把内容相关的敦煌残卷汇聚在一起,再将内容直接相连或相邻的残卷进行比对,碴口是否相合、字体是否相同、装帧是否一致……在实践中,张涌泉团队系统总结了敦煌残卷缀合的程序和方法,大大提升了缀合效率,新的缀合成果不断涌现。在接受采访时张涌泉说:“文献的缀合,不仅恢复了一个初步可读的变文文本,而且使我们得以走近古代变文作者,重构变文讲唱的场景,去拼接那早已消失了的古代文明。”北敦3894号(前部)与北敦2301号卷端碎片缀合图在冷门绝学中有浙大人的坚守,在新兴领域也有浙大人的探索。近年来,光华法学院在“数字法学”特色学科上不断耕耘,组建“人工智能+法学”“大数据+立法学”“大数据+互联网法学”等创新团队,推动数字法学在国家治理体系和治理能力现代化中发挥基础性提升作用,积极为数据经济和数字安全等领域的地方立法献智献策。“十三五”期间,学校推进各类社会科学研究基地平台建设,构建中国家庭大数据库、文科学术地图发布平台等,聚焦文化遗产保护与利用、神经与行为、计算社会科学等领域探索建设一批文科实验室,促进人文社科研究方式转变和方法创新。学校加快建设人文高等研究院,以优化学术生态、人才培养为目标,在国内首创驻访学者、驻院研究员制度,推动原创性研究和交叉研究路径,服务思想创新,集聚和引进国内外优秀学者,浙大高研院业已成为国内高研院建设的标杆。正式启动首个由文科牵头的“创新2030计划”——“亚洲文明学科会聚研究计划”,并成立亚洲文明研究院,探讨亚洲文明的重大理论构建和现实挑战问题。随着学校第四次文科大会的召开,《面向2035:浙江大学哲学社会科学繁荣计划》和《浙江大学关于加快推进文科发展的若干意见》的出台实施,结合中国特色社会主义伟大实践,学校加快构建世界一流、中国特色、浙大风格的哲学社会科学,在全校率先推出“一院一策”改革,并积极探索评价体系改革,试点长周期考核、人文社科著作奖评审等创新体制机制。近年来,学校哲学社会科学研究呈现稳步提升的发展态势。2020年度获批国家社科基金重大招标11项、教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目4项、获第八届高等学校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)54项(其中一等奖5项),均取得历史性突破,位居全国高校前列。走过三分之二的边境线是一种什么样的感受?浙江大学区域协调发展研究中心首席专家、中国西部发展研究院院长周谷平教授告诉记者,只有在一线调研,才能为决策提供一手资料。从参与西部大开发“十二五”规划、“十三五”规划,一直到参与今年5月由中共中央、国务院印发的《关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》文件起草,周谷平说,研究者们一直都试图解决一个问题,“以前开放都是东部沿海,西部这么长的边境线,也应该想想怎么样把边境两边的蛋糕做大。”为此,区域协调发展研究中心带领的跨学科研究团队先后承担了广西凭祥、黑龙江绥芬河-东宁、辽宁-丹东等重点开发开放试验区的规划。2017年公布的《西部大开发“十三五”规划》提出,深入推进沿边地区开发开放,其中“点名”要集中力量加快建设的就包括广西凭祥。周谷平表示,这在很大程度是基于我们对凭祥重点开发开放试验区建设实施方案及总体规划的前期调研成果。今年3月,中心正式入选国家高端智库建设试点单位。“十三五”期间,浙大文科建设日新月异——学校成立了智库建设工作领导小组,建立起较为完备的智库建设组织领导体制。成立了北京研究院(国家制度研究院),主动对接党和国家重大战略需要,努力为制度自信提供理论支撑。中国农村发展研究院等7家智库列入浙江省新型智库,为“最多跑一次”、数字经济“一号工程”建设等重要决策部署提供智力支持,为浙江省“重要窗口”建设贡献智慧力量。学校布局“中华优秀传统文化传承与创新”计划,产出了一批优秀的文化典籍整理与编纂研究成果,“中国历代绘画大系”《中华礼藏》《龙泉司法档案选编》等在学界获得了良好的口碑。在推动学术阵地建设中,重点遴选支持了18本文科高水平期刊。中国历代绘画大系五年光阴,只争朝夕。当今世界,谁牵住了科技创新这个“牛鼻子”,谁走好了科技创新这步先手棋,谁就能占先机、赢得优势。“十三五”以来,浙大科研系统要素更加优质,生态结构更加优越,创新能力更加显著,更加卓越的创新生态系统不断形成。面向“十四五”,远眺2035,如何形成具有全球竞争力的浙大思想、浙大力量、浙大技术、浙大工程?惟有信心、意志、能力,方能登上科学高峰。(原标题《惟创新者强!浙江大学“四个面向”勇攀科研高峰》,编辑 何双伶)

白朗峰

浙大林爱福团队建立细胞器非编码RNA图谱,并解析其功能

线粒体、溶酶体、内质网等多种细胞器组成的结构相对独立、功能紧密联系的细胞内膜系统,高效支撑了机体正常生理活动功能。细胞内膜系统失调导致细胞代谢稳态失衡,胞内信号网络调节异常,造成不可控的细胞恶性调控,促使肿瘤等恶性疾病发生。不同细胞器具有各自独特的核酸、蛋白、代谢物质组成,促进了各类生化反应的高效运转,支持其各自独特能量代谢等功能。对细胞器蛋白组学、代谢组学等分析有效揭示了各细胞器在能量代谢平衡等重要细胞活动规律中的独特功能和动态关联。相对的,作为细胞三类主要生物分子组分之一的核酸,其作为细胞器组分的分布规律及其参与细胞代谢功能的研究尚少。因此,对细胞器独特核酸组分及其相关作用蛋白、代谢物质的精细研究将是细胞器调控能量代谢动态行为解析的重要突破口。长链非编码RNA(LncRNA)作为一类长度大于200 nt的非编码RNA,在细胞代谢、肿瘤发生发展进程中发挥重要调控功能。浙江大学林爱福等课题组在内的一系列前期研究,发现细胞膜脂结合LINK-A促进了细胞质膜PIP3-AKT信号转导,细胞质CamK-A介导了Ca2+信号与NF-κB信号交互,细胞核BCAR4介导了Hedgehoge-Hippo信号转录协同,展现了lncRNA生物学功能与其亚细胞定位的紧密联系。因此,探明LncRNAs细胞空间层级分布及其如何在生理病理条件下动态调控细胞代谢进程及肿瘤病变发生具有重要意义。2021年01月04日,浙江大学生命科学学院林爱福课题组在 Nature Metabolism 杂志在线发表题为:Mitochondrial Long Non-coding RNA GAS5 Tunes TCA Metabolism in Response to Nutrient Stress 的研究论文。该研究通过建立细胞器免疫亲和纯化体系,绘制了细胞器lncRNA图谱,并从中揭示了线粒体lncRNA GAS5在帮助细胞应对能源匮乏条件,介导TCA循环代谢区室解离中的重要调控作用,为研究lncRNA亚细胞空间动态调控与人类疾病发生的联系提供了崭新的视角。为了精确解析细胞器RNA组分分布,研究者们经过探索优化建立了一套细胞器免疫亲和纯化体系。传统的细胞器纯化方法主要依赖于蔗糖、percoll等介质的密度梯度离心法,根据不同细胞器的不同沉降系数将其分离,但是由于一些细胞器间的沉降系数范围重叠(如线粒体、溶酶体)难以达到精确的RNA检测分辨率。此外,近来揭示的大量颗粒状无膜亚细胞结构,尤其是能抵抗RNase消化的RNA granule类颗粒,往往因其更加离散的沉降系数而导致在各细胞器组分中的污染。因此,作者开发了基于免疫亲和纯化的细胞器纯化方案,使用简化的细胞匀浆-离心法获得轻线粒体组分悬液(LMF),再通过线粒体表面标志蛋白Tom20或溶酶体表面标志蛋白Lamp1的抗体分别捕获LMF悬液中线粒体及溶酶体组分,最后通过Protein A/G磁珠富集并磁性分离得到免疫亲和纯化的完整细胞器。该细胞器免疫亲和纯化体系获得的细胞器可以极大避免细胞器间交叉污染及无膜亚细胞结构的串扰,且因无需提前外源转染或化学处理细胞,可以更好保留细胞器生化表征完整性,适用于不同应激条件处理下的各细胞器组分的动态分析及组织中细胞器的提取分析。借助上述细胞器免疫亲和纯化体系联合RNA-seq高通量测序分析,作者建立了细胞器lncRNA图谱。该图谱显示免疫亲和纯化法相比传统离心方法具有更好的RNA富集效率及分辨效果,揭示了细胞器lncRNA约占总lncRNA的5.2%。作者进一步通过生信分析、qPCR验证、siRNA筛选,揭示了细胞器lncRNA潜在参与了所在细胞器相关功能的调控。图1 细胞器免疫亲和纯化体系流程示意图及细胞器lncRNA候选分子的选择在所建立的细胞器lncRNA图谱中,作者通过细胞器提取-qPCR筛选了高丰度的细胞器lncRNA,再通过线粒体/溶酶体定位的葡萄糖敏感性及线粒体ATP产能/溶酶体表面AMPK激活作为指标,筛选了具有潜在细胞器相关代谢调控功能的细胞器lncRNA,包括线粒体能量代谢功能紧密相关的lncRNAGAS5(Growth-Arrest-Specific 5)。研究者进一步通过FISH、线粒体分离-qPCR、ATP检测、NADH/NAD+检测等实验证实了GAS5的糖敏感性线粒体定位及其对线粒体ATP、NADH产生的影响。GAS5已知报道通过竞争抑制GR(glucocorticoid receptor)转录活性,microRNA缓冲海绵等途径抑制细胞生长增殖,是广泛的抑癌分子。但是这些研究都无法完全解释GAS5的糖敏感性亚细胞空间动态行为及其对线粒体代谢的调控功能。作者通过生物素标记的RNA-pulldown联合蛋白质谱分析,鉴定了GAS5直接靶向作用的线粒体蛋白MDH2(Malate dehydrogenase, mitochondrial)。MDH2是线粒体TCA循环中维持能量代谢稳态循环的节点分子,研究者进一步发现MDH2与其上下游FH、CS可以偶联形成代谢区室,通过反应底物串联帮助MDH2在细胞内完成逆标准吉布斯自由能(ΔG0’)反应。敲低GAS5会增强MDH2代谢区室稳定,并削弱该代谢区室对糖的敏感性;而过表达GAS5则可以模拟糖匮乏信号,抑制FH-MDH2-CS代谢区室的形成,并造成柠檬酸、苹果酸水平异常,线粒体能量代谢失调,进而抑制细胞生长增殖。线粒体内往往具有很高的乙酰辅酶A浓度,诸多线粒体代谢相关蛋白受乙酰化修饰调控。通过对MDH2-K185/301/307/314四个乙酰化位点的4KR突变,作者发现MDH2乙酰化修饰对FH-MDH2-CS代谢区室稳定具有中枢作用。GAS5通过动态线粒体转位,可以响应并传递葡萄糖匮乏信号,促进MDH2募集SIRT3并下调MDH2乙酰化修饰,抑制MDH2与FH/CS互作形成区室,从而下调TCA循环代谢流,抑制线粒体代谢。代谢重排是肿瘤进展重要驱动因子,线粒体代谢提供了大量生物合成的物质原料,对肿瘤发生发展至关重要。研究者发现GAS5在乳腺癌中低表达且与肿瘤良好预后正相关,而MDH2、CS、FH在肿瘤中高表达,与肿瘤不良预后相关。过表达GAS5显著抑制肿瘤中FH-MDH2-CS代谢区室形成,TCA循环及肿瘤增殖,从而证实了线粒体TCA循环对肿瘤发生发展的重要支持作用,而肿瘤低表达GAS5帮助肿瘤细胞规避了能源物质缺乏条件下的线粒体代谢抑制效应,促进了肿瘤进展。图 2 LncRNA亚细胞分布及线粒体GAS5的机制示意图总的来说,本研究通过建立细胞器免疫亲和纯化体系,绘制了细胞器lncRNA图谱,并从中揭示了线粒体lncRNAGAS5对TCA循环MDH2代谢区室的重要调节功能,为线粒体代谢支持肿瘤发生发展提供了新的证据,为肿瘤临床诊断提供了新的潜在分子靶标GAS5。据悉,浙江大学生命科学学/癌症研究院林爱福研究员为该论文的通讯作者。浙江大学生命科学学博士研究生桑凌杰、杨作臻及中山大学肿瘤防治中心鞠怀强副研究员为该论文的共同第一作者。值得一提的是,浙江大学15级本科生龚杭荻同学与16级本科生杨洛嘉同学在该研究探索阶段做出了积极贡献。原文链接:https://www.nature.com/articles/s42255-020-00325-z

不谴是非

这14位学者当选2019发展中国家科学院院士,多所高校学者入选!

11月27日,第28届发展中国家科学院(TWAS)大会在意大利里雅斯特召开,新一届发展中国家科学院院士名单揭晓。本次大会共增选了46名院士,其中14名来自中国大陆。此外,4位大陆科学家获得2019年TWAS学科奖。2019年新当选TWAS院士的14位中国大陆科学家中包括10位中国科学院院士、2位中国工程院院士以及2位非两院院士的知名学者。这两位非两院院士的知名学者分别是中国科学院地理科学与资源研究所研究员刘彦随和北京大学教授曾毅。此外,本次来自赞比亚、老挝、尼加拉瓜、玻利维亚、利比亚的6位科学家新当选TWAS院士,TWAS院士来源国从99个增加到104个,实现新的突破。TWAS学科奖颁发给在各自学科领域卓越工作的发展中国家科学家。国家纳米科学中心唐智勇此次获得2019 TWAS化学奖,中科院地球环境研究所曹军骥获得2019 TWAS地学天文和空间科学奖,南开大学唐梓洲与印度科学家共同获得2019 TWAS数学奖,中国科学技术大学陈仙辉获得2019 TWAS物理学奖。迄今为止,TWAS共有1221名院士,其中中国大陆232名。中国大陆获奖科学家共有66名。各位新当选TWAS院士的简历如下:张福锁 I 中国农业大学张福锁,1960年10月4日生,男,汉族,陕西省凤翔县人,植物营养学家,民主同盟成员。1982年毕业于西北农学院土壤农业化学系,1985年北京农业大学土壤农业化学系硕士毕业,1989年毕业于德国Hohenheim大学,获博士学位。现任中国农业大学教授、博士生导师、资源环境与粮食安全研究中心主任、农业农村部科学施肥技术专家组组长。一直从事植物营养与养分管理理论与技术研究工作,在植物根际营养理论、农田和区域养分管理技术创新与应用方面取得了系统的创新性成果。2005年获国家自然科学奖二等奖;2007年获国际肥料工业协会国际作物营养奖;2008年获国家科技进步奖二等奖;2014年获发展中国家科学院农业科学奖,同年被选为欧亚科学院院士,2017年获何梁何利科学与技术进步奖。在Science、Nature、美国科学院院报(PNAS)等国际著名刊物上发表论文300余篇,出版著作30余部。2017年当选中国工程院院士。陈化兰 I 中国农业科学院陈化兰,女,病毒学家,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所研究员。1969年3月生于甘肃省白银市,籍贯甘肃白银。1991年毕业于甘肃农业大学兽医系获学士学位,1994年获甘肃农业大学兽医病理学硕士学位,1997年毕业于中国农业科学院研究生院获预防兽医学博士学位。2017年当选为中国科学院院士。主要从事动物流感病毒研究。她发现了决定H5N1和H7N9禽流感病毒获得感染哺乳动物能力、致病力和在哺乳动物间呼吸道传播的关键分子及其相关机制,为H5N1和H7N9病毒的科学认知、风险评估、防控政策和疫苗研发提供了关键科学基础。她创制的禽流感疫苗在国内外广泛应用,产生巨大社会与经济效益,为满足国家重大需求做出了重要贡献。曾获国家自然科学奖二等奖(2013)、国家技术发明奖二等奖(2007)、国家科技进步奖一等奖(2005)和世界杰出女科学家成就奖(2016)。徐涛 I 中科院生物物理研究所徐涛,男,细胞生物物理学家,中国科学院大学教授,中科院生物物理研究所研究员。1970年8月出生于湖北宜昌,籍贯湖北宜昌。1992年毕业于华中科技大学,1997年获华中科技大学博士学位。曾任中国科学院生物物理研究所所长,2017年当选为中国科学院院士。主要从事胰岛β细胞功能和细胞生物物理技术的研究,在细胞囊泡分泌调控的分子机制、GLUT4储存囊泡转运及其调控机制、超分辨多模态细胞成像等方向取得了突出成绩。2000年被聘为教育部长江学者奖励计划特聘教授,2000年获国家杰出青年基金,2008年获得国家自然科学奖二等奖,2012年获何梁何利科学与技术进步奖,2013年入选万人计划(亦称“国家高层次人才特支计划”)科技创新领军人才,2015年获谈家桢生命科学创新奖。魏辅文 I 中科院动物研究所魏辅文,男,保护生物学家,中国科学院动物研究所研究员。1964年4月生于重庆市云阳县,籍贯重庆云阳。1984年和1987年在南充师范学院(现西华师范大学)分别获得学士和硕士学位,1997年获中国科学院动物研究所博士学位。2017年当选为中国科学院院士。现任国家濒危物种科学委员会副主任。主要从事濒危动物保护生物学研究。率先将种群基因组学和宏基因组学等新技术引入到大熊猫研究中,阐明了大熊猫的种群历史、濒危过程及演化潜力。揭示了大熊猫在食性转换和特化历程中如何在形态、行为、生理、遗传和肠道微生物等方面产生适应性演化的规律。阐明了栖息地破碎化导致大熊猫孤立小种群崩溃的机制,推动了国家大熊猫放归和栖息地廊道建设工程的实施。研究成果以通讯作者在Science, Nature Genetics, PNAS, Current Biology, Molecular Biology and Evolution, Ecology和Conservation Biology等期刊上发表。黄荷凤 I 上海交通大学黄荷凤,女,生殖医学家,上海交通大学教授。1957年9月生于浙江省嵊州市,籍贯浙江临安。1982年毕业于浙江大学医学院(原浙江医科大学),1989年获得妇产科学硕士学位。2017年当选为中国科学院院士。现任上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院院长,教育部生殖遗传重点实验室(浙江大学)主任。国际上首次提出“配子源性疾病”理论学说,对精/卵源性疾病的代间及跨代遗传/表观遗传机制进行了开创性研究。针对辅助生殖技术(ART)出生子代近远期健康的关键科学问题,通过ART出生队列和基础研究,创建生殖新技术,提高了试管婴儿安全性,源头阻断遗传性出生缺陷,作为第一完成人获国家科技进步奖二等奖,浙江省科技进步奖一等奖。先后承担国家863、973、“十二五”科技支撑和国家重点研发计划等。主编中国第一部ART工具书《现代辅助生殖技术》和第一部《ART临床诊疗指南》。2017年被授予英国皇家妇产科学院荣誉院士(Fellow Honoris Causa)。赵宇亮 I 国家纳米科学中心赵宇亮,男,化学家,国家纳米科学中心、中国科学院高能物理研究所研究员。1963年2月出生于四川南充,籍贯四川南充。1985年毕业于四川大学化学系,1996和1999年在日本东京都立大学获硕士和博士学位。2017年当选为中国科学院院士。现任国家纳米科学中心副主任。主要从事纳米生物效应分析与安全性研究。创建了我国第一个纳米生物效应与安全性实验室,将放射化学原理发展到体外与体内超微量纳米颗粒的定量方法学研究,揭示了多种无机纳米材料、碳纳米材料的体内分布图谱,生物学效应规律,结构-效应关系,及其化学机制。在纳米安全性和纳米药物领域做出了重要创新性贡献。曾获国家自然科学奖二等奖、发展中国家科学院TWAS化学奖,中国毒理学杰出贡献奖,全国优秀科技工作者奖等。张涛 I 中科院大连化学物理研究所张涛,男,汉族,1963年生于陕西省。中共党员,理学博士,研究员,博士生导师。2007年2月至2017年3月任中国科学院大连化学物理研究所所长。2013年当选为中国科学院院士。第十二届全国人民代表大会代表。现任中国科学院副院长。长期从事工业催化的研究,负责研制的新型催化剂应用于我国航天、航空、石油化工领域,三次获国家技术发明二等奖。近期主要从事航天无毒推进剂催化分解技术、环保催化及催化新材料等方面的研究。已培养毕业研究生一百余人,发表论文450余篇(SCI收录),申请发明专利一百余件(国际专利20余件)。 曾经和正在担任的主要学术兼职有:973项目首席科学家,国家863计划专题专家组副组长,中国空间科学学会副理事长,中国石油学会副理事长,英国皇家化学学会会士,中国化学会催化委员会委员。担任《催化学报》共同主编以及Green Chemistry, Instrial & Engineering Chemistry Research, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, ChemPhysChem, Applied Catalysis B: Environmental 等多个国际期刊的编委或顾问编委。 曾被国家人事部和国防科工委授予“全国国防科技先进工作者”称号,获中国科学院“参加载人航天工程突出贡献者”称号,是“首批新世纪百千万人才工程国家级人选”。2003年获国家自然科学杰出青年基金,2008年获中国催化青年奖,2009年获全国“五一劳动奖章”和周光召基金会“应用科学奖”,2010年所带领团队曾获中国科学院杰出科技成就奖,2016年获何梁何利科学技术奖。 刘明I 中国科学技术大学刘明,女,微电子科学与技术专家,中国科学院微电子研究所研究员,中国科学技术大学国家示范性微电子学院院长。1964年4月生于江西丰城市,籍贯安徽宿州。1985年毕业于合肥工业大学,1988年获该校硕士学位,1998年于北京航空航天大学获博士学位。 长期从事半导体存储器和集成电路的微纳加工等方面的研究。阐明了阻变存储器机理,建立了相应的物理模型;提出了功能层掺杂和局域电场增强的阻变存储器性能调控方法,提高存储器整体性能。拓展了新型闪存材料和结构体系,提出新的可靠性表征技术、失效模型和物理机理。发展了集成电路的微纳加工技术并拓展到禁运的短波衍射元件研制中。曾获国家技术发明二等奖3项、国家科技进步二等奖1项、中国真空科技成就奖和科学院杰出成就奖等奖项。曲久辉I 中科院生态环境研究中心曲久辉,男,1957年10月出生。环境工程专家,中国科学院生态环境研究中心研究员,清华大学特聘教授。兼任中华环保联合会副主席、中国环境科学学会副理事长、中国可持续发展研究会副理事长、环境科学学报主编等。主要从事水质科学与工程技术研究,目前重点关注饮用水水质风险控制、污水及废水资源化能源化、受污染水体生态修复等方面的理论探索、技术创新和工程应用。已在国内外学术期刊发表研究论文400余篇,其中SCI论文300余篇,获授权中国、美国、欧洲等中国和国际发明专利80余项。2004年和2006年分别获得国家科学技术进步二等奖,2009年获得何梁何利科学技术进步奖,2010年分别获得全球和东亚地区IWA(国际水协)创新项目奖,2012年获国家技术发明二等奖,2014年当选IWA的Distinguished Fellow。2009年当选为中国工程院院士。方复全 I 首都师范大学方复全,男,数学家。首都师范大学教授。1964年10月生于安徽省桐城市,籍贯安徽桐城。1986年毕业于华中科技大学, 1991年在吉林大学获博士学位。2017年当选为中国科学院院士。现任首都师范大学特聘教授。主要从事微分几何与微分拓扑学的研究。在微分与拓扑范畴彻底解决了“四维流形到七维欧氏空间中的嵌入问题”,将Haefliger-Hirsch、吴文俊等人的工作中遗留下来多年悬而未决的重要公开问题画上句号。与人合作,证明了正曲率流形的π2有限性定理(同时独立得到的还有Petrunin-Tuschmann),被美国科学院院士Cheeger主编的权威综述报告列为有关领域有史以来九个主要定理之一,并被著名几何学家Berger写入历史性综述报告《二十世纪下半叶的黎曼几何》。与人合作,首次发现了Grove问题的反例,被国外权威专家作为牛津大学研究生教材丛书的重要内容,并以 “方-戎方法”冠名小节标题。与人合作,首次建立了Tits几何与一大类正曲率流形之间的联系,并得到了完整的拓扑分类。曾独立获得国家自然科学奖二等奖,应邀在第二十七届国际数学家大会上做45分钟报告。徐红星 I 武汉大学徐红星,男,物理学家。武汉大学教授。1969年5月出生于江苏省灌云县,江苏灌云人。1992年毕业于北京大学,1998年和2002年分别获瑞典查尔莫斯理工大学硕士和博士学位。2017年当选为中国科学院院士。现任武汉大学物理科学与技术学院院长。主要从事等离激元光子学、分子光谱和纳米光学的研究。发现成对金属纳米颗粒在光场作用下能够在其纳米间隙中产生巨大的电磁场增强效应,是单分子表面增强拉曼光谱的原因,也是其它基于纳米间隙效应研究的物理基础;提出了等离激元光学力和单分子捕获、表面增强拉曼与表面增强荧光统一的理论,发现表面增强光谱的纳米天线效应,研发了针尖增强拉曼光谱系统,实现等离激元催化反应。发现纳米波导等离激元的激发、传播、发射、与激子相互作用的物理机理和调控机制;在纳米波导网络中实现光子路由器、完备的光逻辑、半加器和光逻辑的级联。曾获中国青年科技奖、中国物理学会饶毓泰物理奖。田永君 I 燕山大学田永君,男,材料学家。燕山大学材料科学与工程学院教授。1963年3月生于黑龙江省友谊县,籍贯辽宁本溪。1984年毕业于哈尔滨科技大学机械二系,1987年获东北重型机械学院硕士学位,1994年于中国科学院物理研究所获博士学位。2017年当选为中国科学院院士。主要从事超硬材料的研究。合成出超细纳米孪晶结构立方氮化硼和金刚石,显著提高了两种超硬材料的硬度、韧性和热稳定性,其中纳米孪晶金刚石的硬度达天然金刚石的两倍,阐明了比天然金刚石更硬材料的硬度测试原理,实现了淬硬钢的超精密切削加工。建立了共价晶体的硬度模型,定义了化学键离子性的新标度。建立了多晶共价材料的硬化模型,阐明了多晶共价材料随显微组织特征尺寸减小可持续硬化的基本原理。曾获国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖、河北省科学技术突出贡献奖等。曾毅I 北京大学曾毅,男,北京大学国家发展研究院教授。北京大学健康老龄与发展研究中心主任、美国杜克大学医学院老年医学部与老龄与人类发展研究中心终身教授。1982年7月,获上海华东师范大学地理学学士学位,1986年5月,以“最优秀”(Summa Cum Laude, i.e. Greatest Distinction)成绩获比利时布鲁塞尔自由大学人口学博士学位1986-1987年在美国普林斯顿大学从事博士后研究,并获得博士后研修证书。曾毅教授主要研究领域为人口经济学、老龄健康与经济发展、家庭人口预测分析方法及其在市场经济与社会规划中的应用、人口政策分析。多篇研究论文在国际顶级刊物上发表,获得德国马普研究院人口研究所杰出研究学者的称号。2010年被荷兰皇家艺术与科学院授予“外籍院士”荣誉。刘彦随I 中科院地理科学与资源研究所刘彦随,男,陕西绥德人,博士/博士后,研究员、博士生导师、长江学者特聘教授(2012),中国科学院精准扶贫评估研究中心主任、中国科学院地理资源研究所区域农业与农村发展研究中心主任,中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室副主任、国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室副主任。1985-1989年陕西师范大学地理学系本科,1992-1995年陕西师大地理学系区域地理学硕士研究生,1995-1998年南京师大地理科学学院自然地理学博士研究生,1998年8月-2000年6月中国科学院地理研究所经济地理部博士后,2000年6月进入中国科学院地理科学与资源研究所工作。2001年、2003年美国蒙大拿州立大学、新西兰奥克兰大学访问学者。现任国际地理联合会农业与土地工程委员会(IGU-AGLE)主席,中国城乡发展智库联盟理事长,中国地理学会农业地理与乡村发展专业委员会主任,中国自然资源学会土地资源研究专业委员会名誉主任,中国农业资源与区划学会副理事长。中国土地学会常务理事;北京师范大学长江学者特聘教授、中国科学院大学教授;全国优秀科技工作者,国家精准扶贫成效第三方评估专家组组长,《全国国土规划纲要(2011-2030年)》咨询委员会专家、《全国土地整治规划(2011-2020年)》专家顾问,海南、云南、江西、陕西、江苏、重庆等省、市政府顾问;《经济地理》、《地域研究与开发》、《农业资源与环境学报》等杂志副主编,《自然资源学报》、《地理科学》、《中国生态农业学报》、《人文地理》、《Land Use Policy》、《Journal of Geographic Sciences》、《Chinese Geographical Science》等学术期刊特邀主编或编委。(来源:青塔,中国科学院国际合作局、中国科学院官网、中国工程院官网等)

陟岵

给忙碌者的病毒科学

书名:给忙碌者的病毒科学作者:王立铭出版社:湛庐文化/浙江教育出版社书号:9787572211218出版时间:2021年1月定价:59.90元【内容简介】王立铭亲述的硬核病毒科普,9大模块,全方位直击现代人最应该了解的病毒科学九大问题:画像、入侵、流行、隔离、疫苗、药物、溯源、历史、未来;1份侧写,囊括我们必须了解的10种病毒。在本书中,王立铭延续一贯通俗易懂、趣味十足的写作风格,将复杂的科学知识用浅显生动的语言讲述出来。阅读本书,亲身感受病毒科学的冲击和神奇,同时启发你的现实生活!【作者简介】王立铭浙江大学生命科学研究院教授,美国加州理工学院博士,求是科技基金会“杰出青年学者奖”获得者,“赛先生”科学和医学公共传播奖发起人之一。科普作家,创作了《吃货的生物学修养》《上帝的手术刀》《生命是什么》等畅销书,其中《吃货的生物学修养》荣获国家图书馆“文津图书奖”,《上帝的手术刀》荣获吴大猷科学普及著作奖“金签奖”。《巡山报告》专栏主笔,长期追踪生命科学与现代医学的最新进展。【精彩书摘】病毒,一个隐秘世界里的传奇病毒是一种我们知之甚少的奇特生物病毒这种生命形态,颠覆了人类从其他地球生命现象中总结出的众多规律:其他所有地球生物都需要持续呼吸、耗能以及与环境互动,而病毒在宿主细胞之外可以保持完全的静默;其他所有地球生物都用DNA记录着自身的遗传信息,只有病毒存在例外;其他所有地球生物都需要给自己搭建一个能够“遮风挡雨”、自给自足的基本结构—至少也得是一个完整的细胞,而只有病毒可以大肆入侵,占领“别人”的住所。在地球生物圈的所有已知角落,在人体表面和内部,我们都能找到病毒的身影。人类目前发现了5000多种不同的病毒,但是人们有理由相信,这个数量只是全部病毒数量的万分之一!关于这个庞大世界的运行秘密,我们仍然只能狐疑满腹地远远眺望。对此,病毒并不在乎。 人类文明史,也是一部人类与病毒的斗争史人类肉眼看不见病毒,病毒却从未远离人类。整部人类文明史当中,写满了我们的祖先和隐秘的病毒世界抗争纠缠的血和泪。天花暴发加速了罗马帝国的衰亡,削弱了古老而强大的阿兹特克帝国,西班牙人得以借机确立对那片“新大陆”的霸权。甚至在古埃及法老的木乃伊上,人们也找到了天花病毒“袭击”后留下的瘢痕。1918年,席卷全球的“西班牙大流感”感染了全世界近乎一半的人口,并杀死了5000万~1亿人,间接推动了第一次世界大战的结束。之后,世界历史开启了全新的纪元。对于我们来说,2002年开始的SARS疫情的集体记忆仍未消散,2013年H7N9禽流感疫情的惊魂一幕仍历历在目,新型冠状病毒(SARS-COV-2)就急不可待地再度提醒人类:“我们还在,我们从未走远。”是的,在千百年的努力之后,人类建立起了无比辉煌的文明大厦。我们将探测器送出太阳系,去“问候”寂寥空旷的宇宙;我们拿起“上帝的手术刀”,精细地操纵细胞深处历经亿万年进化而来的遗传密码;比特的洪流汇聚起海量的信息,人类从未如此真切地生活在同一片屋檐下。但是病毒,这种渺若浮尘的卑微生命,却隐藏在黑暗中,一遍又一遍地提醒我们,人类的生命、文明乃至整个物种,都脆弱地暴露在它的凝视之下。但是所幸,从古至今,每逢危急时刻,人类世界中永不缺乏挺身而出的英雄。17世纪,英国牧师威廉·蒙佩森(William Mompesson)带领“最具英雄气概的小村庄”严密隔离,阻止了“黑死病”(鼠疫)的蔓延。18世纪,英国医生爱德华·詹纳(Edward Jenner)顶着“骗子医生”的骂名发明牛痘疫苗,人类第一次获得了高效阻击天花病毒的能力,200年后,我们彻底消灭了天花。19世纪,虽身处互为敌国的两个国家,路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)和罗伯特·科赫(Robert Koch)却共同开启了人类认识和对抗微生物的全新时代,人类对抗传染病从此有了科学的武器。1910年,伍连德医生临危受命,以一己之力用古老的隔离手段阻止了我国东北地区鼠疫的大规模传播。在第二次世界大战的炮火中,汤飞凡医生指导研制的天花疫苗和狂犬疫苗拯救了无数人的生命。现在,面对新型冠状病毒,新的战争开始了,成千上万正直无畏的医生和科学家再次冲在了最前方。在漫长的人类防疫史上,这些英雄是全人类幸福生活的坚实保障。他们战斗在寂静的实验室,战斗在人潮涌动的医院和诊所,战斗在疫病暴发的村庄和城市。他们帮助我们看清了这些微小生命的真实模样,发明了药物和疫苗,帮助我们切断了疫病传播的链条。他们的作战对象既包括各种各样的病毒,也包括其他同样隐秘的微生物敌手,比如细菌、真菌、支原体等。在绝大多数时刻,他们在自己的科学世界里安静地从事研究,而在疫情急如星火的关键场合,他们又成了整个人类世界目光汇聚的焦点。我们期待他们能够“脚踩五彩祥云”,用科学和医学的力量扶危救难。我希望,这本书能够为你打开病毒世界的一扇窗,能够带给你更多面对病毒的希望和勇气。无论是过去、现在还是未来,人类的科学探索都像一盏盏小小的灯笼,照进了暗夜沉沉的病毒世界。虽然灯光并不十分明亮,能借此看到的范围也很有限,狂风呼啸下,灯火还有可能摇摇欲坠,忽明忽暗,但在无数星星点点的微光的照耀下,我们相信,人类最终会彻底看清这个隐秘世界的模样。到那个时候,我们终将战胜这些微小而致命的敌人,或是学会与它们和睦相处,让它们为人类所用,进而建立起更温暖、更光明的人类家园。(来源:中国青年网)