科研新闻

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  •        北京时间1月31日凌晨,世界卫生组织决定将新型冠状病毒(2019-nCoV)感染疫情确认为“国际关注的突发公共卫生事件”(PHEIC)。同时,世卫组织高度评价了中国疫情控制。1月31日,新加坡宣布成功复制出2019-nCoV,成为继中国和澳大利亚之后,第三个取得这项成果的国家。澳大利亚技术科学与工程院院士、华东师范大学特聘教授王林发  这项研究的负责人是曾参与中国SARS研究的杜克—新加坡国立大学医学院教授、澳大利亚技术科学与工程院院士王林发。王林发是华东师范大学1977级生物系校友,2016年起受聘为华东师范大学特聘教授。  《中国科学报》记者对连日来“极度忙碌”王林发进行了专访。      1.《中国科学报》:此次疫情应对,您如何评价?      ●王林发:  同SARS相比,这次的疫情应对显然更好。尤其是在确认有“人传人”之后,应对措施很及时,信息公开程度也很高。但是1月21日是个分水岭,在此之前的表现是有问题的。虽然现在的舆论很疯狂,但我认为中国科学家在这次疫情中表现很好,另外最早的发现工作是临床医生做出来的,这么有意义的贡献不应该被忽视。  2.《中国科学报》:疫情控制和这期间的科研工作、论文发表是否存在矛盾?      ●王林发:  科研有一点“竞赛”很正常,其他国家也是如此。我认为这次最大的教训应该是加强各政府部门之间的协作,而不是完全依赖CDC(中国疾控中心),因为中国大部分科学家都在CDC体系之外。例如,我是研究蝙蝠和蝙蝠病毒的,我同中科院武汉病毒所有长期深入的合作,在我看来,他们是蝙蝠病毒的世界顶级研究机构,但同样也不在CDC体系中。传染病暴发时,政府部门应该立刻组织起一支“应急国家队”,这样其他机构可以和CDC平等地参与、协作。如果掌控得好,疫情的应对和研究应该相互促进,这样在疫情应对过程中的科研才是积极、有意义的。同时我非常不赞成对任何科学家个人的人身攻击,这完全是在帮倒忙。我想强调这是一个国家应急体制的问题,不是个人的问题或责任。  3.《中国科学报》:新加坡也出现了新冠病毒疫情,现在情况如何?  ●王林发:  新加坡的第一例新型肺炎确诊病例发生在1周前,因此,成功复制新型肺炎毒株是新加坡为应对不断演变的疫情迈出的关键一步。我们的研究是同中央医院、新加坡保健集团下属医疗中心、国家传染病中心(NCID)和卫生部紧密合作,从受感染病人的临床样本中复制出2019-nCoV。我们的合作从一开始就很透明,并已有不小收益。  4.《中国科学报》:2004年实验室泄露事件之后,SARS病毒研究全面停滞,你如何评价?SARS之后,中国建立起监测信息直报系统,重点监测各类传染病,此次却似乎没有发挥作用?  ●王林发:  确实,2003-2004年,有3家实验室发生了SARS病毒泄露,造成了一定危害。但是,总体来说,我认为从此之后就禁止SARS病毒的研究有些反应过度。但是,中国SARS之后建立起来的监控报告系统还是很有用的,比如它在禽流感暴发中就发挥了重要作用,在这次疫情中我认为也发挥了作用。这次的主要问题在于,在当时有限的信息下没有采取及时有效的行动。  5.《中国科学报》:你对蝙蝠有深入、持续的研究,在SARS疫情中也参与了相关工作,你认为此次病毒是否来源于蝙蝠?  ●王林发:  跟17年前相比,中国的科研实力大大提升,所以这次我没有被邀请参与中国新冠病毒的研究。但我个人认为,这次的新冠病毒极有可能还是来源于蝙蝠。现在只有耐心等待结果。2005年,我与武汉病毒所研究员石正丽等人合作在《科学》杂志发表论文,主要结论是基因序列分析表明,蝙蝠SARS样病毒与人SARS病毒基因组序列同源性达92%。但是,直到8年以后,石正丽团队才在云南一个蝙蝠洞的菊头蝠粪便里分离出一株类似于SARS病毒的活病毒,与已知的SARS病毒具有高度同源性,这项研究清晰地揭示了SARS病毒的来源。这次也类似,石正丽团队现在已经找到一种一致性高达96%的蝙蝠基因序列。我想告诉所有人,不管是科学家还是普通大众,请耐心等待,科学家最终一定能证实它的来源,我认为极有可能还是蝙蝠。  事实上,蝙蝠和病毒有很好的共生关系,这种关系已经存在几百万年了,早在人类诞生之前就已经存在。并且,我们最近的研究证实,蝙蝠是一种神奇的群居哺乳动物,人类可以从它们身上学到很多东西。我有一项新加坡政府资助的研究,课题取名为“向蝙蝠学习:从基因组学、病毒控制到抗癌”。蝙蝠本身并没有错,它们同病毒和谐健康共处,是各种各样的人类活动改变了环境,导致越来越多的动物病毒感染到人类。华东师范大学1977级生物系校友王林发  王林发,1982年毕业于华东师范大学生物系,同年10月赴美国戴维斯加州大学留学,1986年6月获得生物化学博士学位,之后从事博士后研究。1989年5月赴澳大利亚莫那什大学生化系工作。1990年12月起,王林发任职于澳洲联邦科工组织(CSIRO)动物健康研究所(AAHL),1995年被选为CSIRO杰出青年科学家,1996年又获“澳洲杰出华人科学与工程”提名奖,同年成为澳洲动物健康研究所最年轻的首席研究员和课题主任。  曾任高级首席科学家和联邦科工组织的CEO科学带头人(CEO Science Leader),并于2010年当选为澳大利亚技术科学与工程院院士。王林发现任新加坡Duke-NUS医学院教授,新生感染性疾病研究所所长。2016年受聘为华东师范大学特聘教授。王林发校友回母校与生命科学学院菁英班学生交流      2019年5月29日,王林发校友回母校与生命科学学院菁英班学生交流。他勉励菁英班同学们:“做人比搞科学重要,搞科学比出论文重要,出论文比当院士重要”,要以“端正做人为本,精诚科研为业,名利地位为末”,希望同学们拥有严正的学术精神,成为热诚纯粹的科研工作者。  王林发在新生病毒及新生感染性疾病研究领域取得了举世瞩目的成就,尤其在Hendra病毒、Nipah病毒和SARS病毒等方面的研究,处于世界领先地位。他在Nature、Science等世界一流期刊上发表多篇高水平论文,SCI论文400余篇,是这一领域杰出的科学家。曾作为世界卫生组织专家组成员,回国进行“SARS病毒溯源”的考察研究,并与国家卫生部、科技部、农业部和广东省人民政府有关领导会面。他在SARS溯源、追溯Hendra和Nipah病毒与动物及人类的关系、蝙蝠分子免疫学等领域引领全球科学研究方向。原载|中国科学报公众号  图文、来源|校友会 生命科学学学院  编辑|古丽达娜·巴哈提  编审|吕安琪
  •       近日,华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室科研团队在单分子超快动力学领域取得重要突破。该团队利用超快飞秒激光和符合探测技术,首次实验观测到了单分子体系内的超快振动回声。研究成果以“Echo in a single vibrationally excited molecule”为题,于1月20日发表在《自然物理》(Nature Physics)。该项研究由华东师大吴健教授和以色列魏兹曼研究所Yehiam Prior、Ilya Sh.Averbukh教授合作完成,华东师范大学为第一完成单位。精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授(左)与博士研究生强俊杰(右)  声波的回声是一种常见的自然现象,当声波在传播过程中遇到障碍物时,将被反射形成回声。非线性体系在受到外部激发后,由于体系中不同的组分具有不同的能量,激发的相干响应会迅速退相,而此时通过对系统的二次激发可以有效“还原”初始的相干状态,即回声的产生。回声存在于许多物理系统中,如自旋回声、光子回声、等离子波回声、粒子加速器回声等。回声现象通常被用来检测系统的相干性和观测系综的一些固有性质,在很多方面都有着非常重要的应用,例如医学上利用电子自旋回声进行核磁共振成像。论文作者:吴健教授(右2)、博士生强俊杰(左1)、和以色列合作伙伴Yehiam Prior(左3)、Ilya SH. Averbukh(右1)、Ilia Tutunnikov(左2)  过去,回声被广泛认为是一种存在于多粒子系综内的集体响应。近日,吴健教授团队首次在单分子层面实验观测到了振动波包量子回声现象。  双缝衍射实验被誉为最经典的单粒子量子干涉物理实验。在双缝实验中,每次最多只有一个电子或光子到达双缝,单光子或单电子以叠加态的形式“同时”穿过两个狭缝后,在观测屏幕上呈现出独特的空间干涉条纹。类似地,在单分子回声工作中,在一束飞秒(10-15秒)激光脉冲的作用下,激发出多个振动波函数相干叠加构成的振动波包,虽然振动波包由于色散快速退相,但科研人员利用了第二束飞秒激光脉冲实现振动波包的重构,即分子振动回声。在探测光的作用下,通过符合探测分子解离产生的离子信号,扫描探测光延时即可在时间域上获得与双缝衍射实验相似的分布结构。与传统的回声相比,振动波包回声发生在单个的孤立分子内,表现出强烈的量子效应。图a-c|单个氩二聚体分子的振动波包随时间的自由演化,在时间轴上呈现出与单粒子双缝衍射实验类似的干涉条纹结构  实验中,吴健教授团队利用两束400nm的飞秒激光脉冲激发振动回声波包,当两束脉冲延时为T时,通过泵浦-探测技术,第三束800nm的探测光可在2T附近观测到回声信号。在tp=0时刻的泵浦光强激光场的作用下,基态的氩二聚体分子发生单电离,并布居振动核波包至分子离子的基态势能曲线上,随后核波包滑向势能曲线底部并开始来回振荡,当波包运动至对应的单光子耦合点时发生解离跃迁,并被符合成像探测器测量到。由于波包内的不同振动态具有不同的能量,三个明显的振荡周期过后,波包发生退相。研究人员在tp=1.36ps时施加第二束飞秒激光脉冲,利用交流斯塔克效应和解离损耗两种机制产生回声。扫描探测光的延时,使得波包发生解离即可“拍摄”振动波包回声的时间演化行为。  以色列魏兹曼研究所的研究团队的半径典和全量子的理论模拟,很好的重现了实验的观测结果,验证了单分子回声产生的物理机制。分子振动波包回声在其他体系内具有普适性,随着探测技术的发展,研究人员有望借助单分子振动回声揭示大分子的内部的超快动力学过程和更多的物理信息。精密光谱实验室博士生强俊杰和以色列魏兹曼科学研究所博士生Ilia Tutunnikov为该文章的共同一作。图a:氩二聚体分子离子的势能曲线图b:不同时间延时对应的单电离解离通道和库伦爆炸通道的原子核能量分布图c:单电离解离通道产率随延时的变化  吴健教授团队长期开展激光诱导分子超快动力学行为精密测量和调控的实验研究,2016年以来在分子回声方面取得了多项创新成果。例如,吴健教授团队组首次观测到分子的转动回声(Phys.Rev.X6,041056),该工作被Nature Photonics.11.27(2017)选为“光谱学”领域最新的Research Highlights重点推荐,同时还被Laser Focus World(2017年4月刊)选为“分子光子学”领域的World News进行报道。利用分子转动回声,吴健教授与法国和以色列研究团队合作,实现高密度气体分子超快碰撞的测量,并揭示超快碰撞过程中的非久期近似量子退相干效应,相关研究成果在Nature Communications 10,5780(2019)、PRL122,193401(2019)等发表。图文、来源|精密光谱科学与技术国家重点实验室  编辑|梁儒铭  编审|郭文君
  • 1月8日,华东师范大学李大力和刘明耀教授团队同海南医学院第一附属医院马燕琳教授以及广西医科大学第一附属医院赖永榕教授合作,在Cell Research杂志发表研究论文,有望成为治愈β地中海贫血的基因治疗手段。李大力教授(左二)与刘明耀教授(左三)团队什么是地中海贫血?  地中海贫血(简称“地贫”)是最常见的单基因常染色体隐性遗传性疾病之一,依据不同的致病基因,分为α和β地中海贫血两种。其分子机制为珠蛋白基因缺陷导致珠蛋白链合成障碍,使形成血红蛋白四聚体的α链/非α链比例失衡,进而引起红细胞破坏,造成溶血性贫血。  重度α地贫的胎儿一般因严重水肿在胎儿期或出生后数小时死亡,主要通过产前诊断来干预。重度β地贫患者在出生后出现进行性贫血,需要进行终生输血和除铁治疗,在我国每年的治疗费用在10-20万元左右。由于血源紧张加上费用高昂,我国绝大多数病人无法接受规范治疗,平均存活年龄也仅在10岁左右。论文共同第一作者华东师大王立人、李林夕(右)  目前,全世界大约有8000-9000万β地贫基因携带者。在我国香港、广东地区,β地贫基因携带率分别为3.4%、2.54%,而在广西,携带率高达6.43%。如此高的携带率和潜在发病率,给社会和家庭带来了沉重的负担,成为严重的公共卫生问题。  正常情况下,人体在胎儿期主要依靠γ珠蛋白与α珠蛋白形成胎儿血红蛋白四聚体(HbF),到成年后β珠蛋白开始表达而γ珠蛋白基因逐渐沉默。然而大量研究发现,很多β地贫病人中由于携带其他突变,造成γ珠蛋白基因(HBG)在成年仍然激活,高表达的γ珠蛋白能替代缺失的β珠蛋白与α珠蛋白形成HbF,而使病人不表现出明显的贫血症状。因此,通过在成人红细胞中激活胎儿期的HBG表达,弥补β珠蛋白表达不足,是治疗β地贫的重要策略之一。通力协作有突破  1月8日,华东师范大学李大力和刘明耀教授团队同海南医学院第一附属医院马燕琳教授以及广西医科大学第一附属医院赖永榕教授合作,在Cell Research杂志发表了题为Reactivation of γ-globin Expression through Cas9 or Base Editor to Treat β-Hemoglobinopathies的研究论文。该研究证实了通过CRISPR/Cas9或者单碱基编辑技术,高效编辑HBG1/2启动子上的BCL11A结合位点,能够重新开启β地贫患者细胞内γ珠蛋白的表达,显著改善患者红细胞的成熟,有望成为治愈β地中海贫血的基因治疗手段。研究成果在Cell Research刊发  有研究显示,在一部分重症β地贫患者中,天然携带着HBG启动子区域-102~-114位的缺失,这部分患者β地贫的症状很轻或者几乎没有症状。最近的研究显示,该区域正是转录抑制因子BCL11A的结合位点【1】。Mitchell J. Weiss课题组通过慢病毒递送CRISPR/Cas9系统的方法,从概念上证明了该靶点确实可以提高HBG表达,但是递送方法和效率都无法达到临床应用的要求【2】。利用Cas9 RNP电转的方式在造血干细胞中可以实现非常高效的编辑,是目前最有效的转导方式之一【3】。  本研究通过体外电转Cas9/sgRNA RNP的方法,在该启动子区域的编辑效率均值达到了85%以上,并且基因编辑本身对细胞的毒性较低。经过编辑以后,细胞内的γ珠蛋白在mRNA水平以及蛋白水平都得到了显著的提升。更重要的是,这些经过编辑的患者造血干细胞在诱导红系分化后,表型得到了明显的改善,它们在脱核率、细胞大小和细胞形态上都趋近于正常人的细胞。  然而,野生型Cas9切割DNA双链引发NHEJ修复从而破坏目的片段,但DNA双链断裂始终是一个风险因素,而单碱基编辑方法几乎不引起双链断裂,有望克服这个潜在风险。该研究首次尝试了通过单碱基编辑的方法直接破坏BCL11A在HBG启动子上的结合位点,并且成功达到了约20%的总体碱基突变效率,在对实验细胞总体mRNA进行检测后,经过单碱基编辑的细胞中HBG基因的表达量同样得到了显著的提高。β地贫患者造血干细胞中实现高效、低毒的基因编辑,重激活HBG表达  综上所述,该研究成功地建立了具有临床转化价值的造血干/祖细胞基因编辑技术体系,通过电转Cas9 RNP高效编辑HBG启动子,为重症β地贫患者提供了有望彻底治愈的新方法。同时,本研究率先证明单碱基编辑器编辑技术对于治疗β血红蛋白病的可行性与有效性,后续研究将进一步提高该位点的单碱基编辑效率,为临床应用提供更安全的策略。  据悉,华东师范大学王立人,李林夕和海南医学院附属第一医院的马燕琳为本文共同第一作者,广西医科大学附属第一医院赖永榕、华东师范大学李大力、刘明耀为本文共同通讯作者,湘雅医院血液科付斌主任等参与了本项研究工作。  原文链接:https://www.nature.com/articles/s41422-019-0267-z  参考文献:1. Liu, N., et al., Direct Promoter Repression by BCL11A Controls the Fetal to Adult Hemoglobin Switch. Cell, 2018. 173(2): p. 430-442 e17.2. Traxler, E.A., et al., A genome-editing strategy to treat β-hemoglobinopathies that recapitulates a mutation associated with a benign genetic condition. Nat Med, 2016. 22(9): p. 987-90.3. Wu, Y., et al., Highly efficient therapeutic gene editing of human hematopoietic stem cells. Nat Med, 2019. 25(5): p. 776-783.图文、来源|BioArt  编辑|钟望阳  编审|郭文君
  • 近日,教育部发布《关于2019年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)奖励的决定》,我校作为第一完成单位荣获3项自然科学奖二等奖,此外,我校作为合作单位获得1项科技进步奖二等奖。  数学科学学院潘兴斌教授主持完成的“Ginzburg-Landau方程和Landau-de Gennes方程解的性态与临界现象”获自然科学奖二等奖。该项目研究超导的Ginzburg-Landau方程,提出了在大参数与强磁场下估计解和能量密度在区域边界的凝聚性态的方法,首次对表面超导态的边界凝聚现象建立了严格的数学理论,所得结果反映了2维与3维超导表面超导态很不相同的几何特征。研究超导体Meissner态的数学模型,提出了分析一类含旋度的拟线性偏微分方程组边值问题的可解性与正则性的方法,得到了使稳定解存在的边值的最优界,发现了解的一些几何性质。研究液晶的Landau-de Gennes方程,提出了临界波数和临界弹性系数,用以研究液晶的相变和临界现象。提出并证明了液晶存在“表面近晶相”的猜想,拓展了对超导与液晶的数学相似性的认识。  数学科学学院刘治国教授主持完成的“Theta函数恒等式和Ramanujan遗留问题”获自然科学奖二等奖。该项目主要研究Theta函数恒等式及其在模函数和相关数论问题中的应用。研究模函数具有重要的意义,十九世纪至今数论研究的若干重大进展与模函数密切相关。发现并证明有价值的模函数恒等式是研究模函数的关键问题之一,也是一个极其困难的事情。该项目利用椭圆函数理论和整函数理论建立了系统构造Theta函数恒等式的一种新方法,为研究模函数恒等式提供了一种新的思路,得到了一批新的模函数恒等式。特别是给出了Ramanujan遗留的20多个和七阶模方程相关的模函数恒等式的完整数学证明;发现并证明了一个新的Theta函数加法定理,Weierstrass椭圆函数加法定理, Ramanujan关于三阶Theta函数理论的一些结果以及模函数理论中其它许多著名的结论都是该加法定理的推论。研究结果得到了包括两位美国数学会会士T. Apostol教授和B. Berndt教授在内的多位著名学者公开的正面肯定。  物理与电子科学学院刘宗华教授牵头完成的“复杂网络上的动力学相变研究”获自然科学奖二等奖,主要完成人还有:管曙光、邹勇、周杰。该项目针对非平衡态统计物理学面临的瓶颈与挑战课题之一:网络上的动力学及其信息传输,通过十余年攻关,在动态复杂网络同步与流行病传播的几个瓶颈问题上取得了关键性突破。主要包括:提出了爆炸性同步的两个基本框架之一;用吸引域方法解析研究了爆炸性同步;发现了爆炸性同步的微观机制—禁止律及相应地给出了爆炸性同步的自适应方法,并被实验证实;揭示并命名了一种新的高阶协同态-Bellerophon态的存在并刻画出其特点;提出了社区网络上流行病传播的首个模型,并从邻居节点不同传播地位的新角度研究了舆论的扩散。  高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)面向全国高等院校,每年评审一次,分设自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖和青年科学奖,主要授予在科学发现、技术发明、促进科学技术进步和专利技术实施等方面做出突出贡献的个人和单位。  附:

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