揭示新冠中和抗體功效和機制

北京大學結構生物學團隊、抗體研發(fā)團隊蘇曉東、肖俊宇、謝曉亮等與中國醫(yī)科院動研所秦川等合作，開展了新冠中和抗體機理研究。相關成果發(fā)表于Cell。研究團隊研究了BD-368-2與新冠病毒Spike三聚體的相互作用機制，并解析了二者形成復合體的高分辨冷凍電鏡結構。證實BD-368-2不僅在顯現輕癥的hACE2轉基因小鼠模型中可以抑制新冠病毒，還可以在表現新冠重癥的成年倉鼠動物模型中顯著緩解肺炎癥狀。進一步發(fā)現BD-368-2可以與VH3-53/VH3-66系列抗體同時結合RBD，并解析了多對此類抗體與RBD形成的三元復合體的晶體結構。

瘧原蟲感染抑制腫瘤血管生成的新機制

中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院陳小平團隊通過實驗動物小鼠肝癌模型的研究，發(fā)現瘧原蟲感染及瘧原蟲的代謝產物瘧色素通過減少腫瘤相關巨噬細胞（TAM）的浸潤，并通過阻斷TAM的IGF-1/MMP9信號通路從而抑制腫瘤血管生成的新機制。相關論文發(fā)表于Cell Communication and Signaling。文章揭示瘧原蟲感染能夠激活已被腫瘤抑制的免疫系統，而腫瘤相關巨噬細胞在這兩種免疫機制之間起到橋梁作用。瘧原蟲感染通過激活小鼠免疫系統從而抑制腫瘤血管生成。這一發(fā)現為腫瘤生物治療提供了新的思路和策略，也為開發(fā)新的抗腫瘤藥物和免疫治療方法提供了實驗基礎。

揭示HPK1可成為T細胞免疫療法的靶點

清華大學藥學院廖學斌課題組與中山大學魏來課題組合作發(fā)現造血祖細胞激酶1（H P K1）通過有效調控T細胞功能，可成為T細胞免疫治療的藥物靶點。相關論文發(fā)表于Cancer Cell。文章對HPK1調控T細胞衰竭及其相關機制進行了全面的研究，提出了HPK1通過NF-κB-Blimp1信號軸調控T細胞的功能，研發(fā)篩選出了HPK1激酶小分子抑制劑及其相應的PROTACs，并闡明了HPK1是調控CAR-T細胞療效的關鍵激酶，且利用Crispr/Cas9技術制備的CD19 HPK1KOCAR-T細胞已經開始用于臨床試驗（NCT04037566）。該研究證實了HPK1可成為T細胞抗腫瘤免疫療法的藥物研發(fā)靶點及特性。

揭示丘腦底核電刺激特異性調控治療藥物難治性運動皮質癲癇的機制

首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院任連坤教授、遇濤教授和李勇杰教授等揭示了丘腦底核電刺激特異性調控治療藥物難治性運動皮質癲癇的機制。相關論文發(fā)表于Annals of Neurology。在運動皮層起源的發(fā)作性放電可以很快傳播至丘腦底核，提示了運動性癲癇發(fā)作的運動皮質-丘腦底核的特異性的傳播模式；應用丘腦底核-皮質誘發(fā)電位技術對丘腦底核進行單脈沖刺激，在運動皮質記錄到顯著的皮質誘發(fā)電位，提示了丘腦底核-運動皮質之間特異性的上行傳播；較低頻率的丘腦底核電刺激對于運動皮層癲癇性電活動具有特異性激活作用，而高頻率刺激則特異性地抑制運動皮質癲癇放電，并抑制運動皮層起源的發(fā)作性節(jié)律性活動，甚至可以終止發(fā)作。

研制聚合物材料抑制銀屑病

中山大學材料科學與工程學院劉利新副教授、陳永明教授等提出一個結合游離核酸材料作為外用藥治療皮膚炎癥的新策略。相關論文發(fā)表于Science Advances。通過將陽離子聚合物納米顆粒（cNP）涂抹到銀屑病皮膚上進行局部治療，利用cNP與cfDNA的高結合力來破壞DNA-LL37免疫復合物，抑制核酸復合物引起漿細胞樣樹突狀細胞和原代表皮細胞的激活，達到了減緩銀屑病模型中紅斑、鱗屑、硬化等癥狀。cNP在銀屑病樣食蟹猴中仍然發(fā)揮出有效的治療效果，且cNP在皮膚各層有較多的積累，卻沒有過多進入系統循環(huán)去各個臟器，因此沒有產生明顯的系統毒性。

局部涂抹cNP抑制銀屑病中免疫反應的原理示意圖（圖片來源于中山大學新聞網）

外用cNP治療銀屑病食蟹猴的結果：（A）皮損表觀變化；（B）PASI得分；（C）皮損組織切片HE染色（圖片來源于中山大學新聞網）

基于TDNs的功能性運載系統及醫(yī)學應用

四川大學華西口腔醫(yī)學院、生物醫(yī)學工程學院的林云鋒教授團隊闡述了以DNA四面體納米材料為載體的功能性運載系統及其在醫(yī)學領域中的應用。相關論文發(fā)表于Nature Protocols。Tetrahedral DNA Nanostructure（TDN）即DNA四面體納米材料。論文詳細介紹了通過片段鑲嵌式、頂點連接式及電荷吸附等方式，將多種基團及藥物，包括DNA適配體、反義肽核酸、紫杉醇、抗菌肽、中藥單體以及陽離子聚合物等連接于TDNs的制備和表征方法，以及其在抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、腫瘤細胞靶向治療、逆轉耐藥及減輕骨關節(jié)炎癥等醫(yī)學領域中的應用潛能。

硒與內分泌疾病

西安交通大學第一附屬醫(yī)院內分泌科施秉銀教授團隊、德國夏里特醫(yī)學院Lutz Schomburg教授團隊、西安交通大學醫(yī)學部吳謙教授團隊合作，在國際上首次使用了總規(guī)模超6000人的自然人群來探索硒和糖代謝的關系，通過大型橫斷面調查證實了低血糖和低血硒的緊密聯系，填補了低血糖病因上的空白；并提出了兩者間的U形模型，解釋了只有適量硒攝入才能維持正常血糖水平的背后機制。相關論文發(fā)表于Redox Biology。硒在地殼中含量很少，卻是一種人體必需的微量營養(yǎng)元素。甲狀腺在所有的內分泌腺體中，富集硒元素最多，硒蛋白可保護甲狀腺免受活性氧的侵害，維持其生理功能。

青光眼致病機理研究進展

中國科學院力學研究所非線性力學國家重點實驗室（LNM）“生物及仿生材料力學”課題組研究員宋凡等圍繞青光眼視神經損傷機制開展研究。相關論文發(fā)表于National Science Review。針對青光眼原發(fā)部位——篩板，分析篩板生物力學研究中的科學問題、研究現狀和發(fā)展機遇。分析篩板結構、性質及所處的力學微環(huán)境；介紹相關力學模型構建的研究進展，討論了基于該力學模型獲得的高眼壓作用下篩板在不同尺度上的響應，包括篩板的整體變形、基質重構、細胞響應及分子機制。論文提出了建立篩板的多尺度生物力學模型，有利于進一步揭示青光眼發(fā)病機制，提高其治療、診斷水平。

二維材料復合光纖實現超高非線性效應

中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心白雪冬課題組與北京大學劉忠范院士、劉開輝研究員合作，提出一種液相輔助兩步化學氣相沉積法在多孔光纖孔內壁上直接生長二維過渡金屬硫族化合物，制備出具有超高非線性的二維材料復合光纖。相關論文發(fā)表于Nature Nanotechnology。論文描述的方法有效解決了二維材料前驅體在大縱橫比光纖中傳質不勻的問題，實現了多種二維材料及其合金在不同種類規(guī)格光纖（空心石英管光纖和光子晶體光纖等）中均勻全覆蓋生長，長度最大可達25cm。在此基礎上，研究團隊進一步基于該復合光纖的非線性的實部和虛部分別進行了相應的應用研究。

制備不同結構二維材料復合光纖（圖片來源于中國科學院物理研究所網站）

全光纖超快鎖模脈沖激光源應用（圖片來源于中國科學院物理研究所網站）

范德瓦爾斯磁性材料的靈敏應變磁翻轉

南京大學物理學院繆峰團隊與合作者利用應變來實現層狀磁性材料物性調控的獨特優(yōu)勢，為低功耗磁存儲器件研究提供了新思路。相關論文發(fā)表于Advanced Materials。鐵磁材料具有非易失性的磁性狀態(tài)，是用來實現信息存儲的理想載體。通過外場對其進行調控，并實現可控的磁性狀態(tài)變化，是磁存儲器件工作的物理基礎。應變調控可以在較大范圍內改變材料的晶格結構，有望為實現新機制磁存儲提供新思路?；诖?，研究團隊利用面內單軸應力，對層狀磁性材料Fe3GeTe2（FGT）的磁性狀態(tài)進行原位調控，在實驗上實現了超靈敏的磁矩翻轉，并對FGT中磁性狀態(tài)的應變調控機制進行了理論分析和解釋。

軟物質表面浸潤動力學研究

中國科學院力學研究所非線性力學國家重點實驗室項目研究員關東石等在軟物質表面浸潤動力學研究中取得進展。相關論文發(fā)表于Physical Review Letters。流體界面在固體表面的運動普遍存在。研究人員通過在原子力顯微鏡探針的微棒上附著柔性聚合物，系統研究移動接觸線在軟物質表面上的動力學特征。實驗中測得的毛細力遲滯環(huán)顯示靜態(tài)接觸線在脫釘時呈現出力過沖，且過沖幅度隨保持時間和運動速度呈對數增長。進一步通過建立力學模型，提出軟表面上浸潤脊的緩慢增長（老化現象）與布朗運動協助跨壘的共同影響，是移動接觸線粘滑運動具有狀態(tài)和速率依賴性的微觀力學起源。

量子點單模激光研究

中國科學院上海光學精密機械研究所激光與紅外材料實驗室微結構光物理研究團隊獲得新型鈣鈦礦量子點/微腔復合結構，實現整個可見光波段內連續(xù)可調的高品質單模激光輸出。相關論文發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C。膠體量子點激光器易操作、普適性強。研究團隊通過浸涂自組裝技術將銫鉛鹵化鈣鈦礦膠體量子點共形沉積在高品質的單個亞微米氧化鋅六角回音壁微腔表面，實現鈣鈦礦量子點/氧化鋅復合微腔結構，并實驗獲得高品質、低閾值的單模激光。通過調節(jié)微腔結構的尺寸、鈣鈦礦量子點的尺寸和量子點的組成元素，在整個可見光譜區(qū)域實現寬帶可調諧的量子點單模激光。

在氮化硼表面制備手性可控的石墨烯納米帶

中國科學院上海微系統與信息技術研究所王浩敏研究員團隊在六角氮化硼（h-BN）表面成功制備了手性可控的GNR，并進行了輸運性質研究。相關論文發(fā)表于Nature Materials。h-BN是一種具有優(yōu)異的化學和熱穩(wěn)定性的寬帶隙二維材料。h-BN具有六角蜂窩網狀晶體結構和原子級平整的表面，不存在表面懸掛鍵和陷阱電荷，是可以保持GNR本征電學性質的理想襯底。該研究首次將手性可控的GNR面內集成在h-BN晶格中，是面向開發(fā)具有原子層厚度的高性能集成電路邁出的重要一步，為實現操控和堆垛具有極薄厚度的復雜納米集成電路提供了一個新的途徑。

嵌入h-B N的特定取向納米溝槽和不同手性GNR（圖片來源于中國科學院上海微系統與信息技術研究所網站）

嵌入h-B N中手性可控的GNR制備方法（圖片來源于中國科學院上海微系統與信息技術研究所網站）

利用初始條件進行流動減阻控制

西北工業(yè)大學航海學院胡海豹教授團隊與航空學院郗恒東教授團隊合作，提出了一種僅通過改變初始條件來調控泰勒渦的新方法，實現了對泰勒渦尺度的大范圍穩(wěn)定調節(jié)。相關論文發(fā)表于Journal of Fluid Mechanics。減小航行器在流體中運動時所受的阻力是航空、航天、航海領域的關鍵技術問題之一。新方法能將泰勒渦長度拉伸至通常長度的約1.9倍，從而顯著降低流動中的動量交換強度，減小流動阻力；利用該方法可實現接近20%的減阻效果，且減阻效果隨雷諾數變化較小。與現有流動減阻方法相比，該項基于泰勒渦調控的減阻新方法不需要外加機械裝置，也不需要外部輸入能量或加入添加劑，易于工程實現。

器件物理研究進展

中國科學院微電子研究所微電子器件與集成技術重點實驗室劉明、李泠等在器件物理研究中獲得進展。相關論文發(fā)表于Nature Communications。傳統的三維半導體材料表面存在大量的懸掛鍵，可通過捕獲和散射等方式影響和限制自由載流子的運動。類似于三維半導體材料的表面態(tài)，單層二維材料（如二硫化鉬和石墨烯）在邊界原子的終止和重建可以產生邊界態(tài)，這使二維材料產生較多獨特的現象。該研究通過對單層MoS2/WSe2晶體管進行器件測試、掃描隧道顯微鏡實驗觀測和第一性原理計算，發(fā)現二維材料的邊界態(tài)是控制器件亞閾值特性及影響器件遷移率的關鍵因素，首次提出這種邊界態(tài)是拉廷格液體的物理本質。

離子束納米材料合成及改性研究

山東大學物理學院陳峰教授團隊在離子束合成新型金屬納米顆粒及其光學應用、離子束改性二維材料及其生物醫(yī)學應用的研究中取得進展。相關成果發(fā)表于Small。論文提出了一種異質雙層納米顆粒結構，利用相鄰納米顆粒層間散射引起的能量轉移，達到增強非線性光學材料的三階非線性光學響應的效果。通過順序離子注入方法在鈮酸鋰晶體中合成了嵌入式銅、銀雙層納米顆粒，分布于鈮酸鋰晶體表面以下100nm深度范圍內，并結合彈性碰撞模型和熱分解理論揭示了雙層納米結構的形成機理。利用光學非線性增強的鈮酸鋰晶體作為可飽和吸收體置于激光諧振腔中，可實現具有更短脈寬的1微米調Q鎖模波導激光輸出。

孢粉化石揭示冬季低溫導致云南早漸新世植被以落葉闊葉林為優(yōu)勢

中國科學院西雙版納熱帶植物園熱帶森林生態(tài)學重點實驗室古生態(tài)組周浙昆、李樹峰等定量重建了云南呂合早漸新世（大約3300萬年至3200萬年前）古植被和古氣候。相關論文發(fā)表于Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology。文章認為最冷月均溫或冬季溫度是制約了該區(qū)域早漸新世常綠闊葉林發(fā)展的主要氣候因素。云南冬季低溫可能由于當時云貴高原北部及大涼山等地區(qū)還沒有隆升到一定高度。早漸新世全球氣候變冷也可能是導致冬季低溫的另外一個因素。而到中新世以后，由于云貴高原北部及大涼山等一系列山脈抬升對亞洲冬季風的阻擋，并且受到南支西風帶的影響，云南因此形成了暖冬的氣候特點。

呂合盆地剖面主要孢粉組成變化圖譜（圖片來源于中國科學院西雙版納熱帶植物園網站）

呂合盆地部分孢粉類型圖（圖片來源于中國科學院西雙版納熱帶植物園網站）

早白堊世反鳥類研究

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王敏與周忠和開展了關于中生代鳥類的研究。相關成果發(fā)表于Journal of Vertebrate Paleontology。此次發(fā)現的食魚反鳥歸入標本，不僅保存了很多正型標本上缺失的骨骼（如尾綜骨、部分后肢骨骼等），而且很多骨骼由于保存方位不同于正型標本（如枕區(qū)），補充了大量形態(tài)特征信息，能夠較為完整地復原食魚反鳥的形態(tài)特征和系統發(fā)育位置。新標本證實了食魚反鳥的頸椎椎體間的“異凹形”關節(jié)方式與現生鳥類相反（自有衍證）；同時其枕骨大孔腹緣兩側發(fā)育一對卵圓形凹陷，類似的結構在已發(fā)現的中生代鳥類和非鳥類恐龍，或者現生鳥類中均沒有同源結構。

中新世琥珀里的獨特化石為花朵演化提供新的啟示

中國科學院南京地質古生物研究所、福建農林大學、西班牙比戈大學、撫順琥珀研究所的科學家們聯合報道了中美洲多美尼加中新世（2000萬年前—1500萬年前）琥珀中的花朵化石——五數丁氏花Dinganthus pentamera。該化石之所以命名為丁氏花是為了紀念前北大校長、我國著名數學家丁石孫先生（1927—2019）。相關論文發(fā)表于Palaeoentomology。丁氏花和普通的真雙子葉植物的花存在重要區(qū)別。雖然年代較新，但是丁氏花的這種獨特形態(tài)首次用化石證據向人們表明：幾百年來人們關于花的本質的猜想可能是合理的，即花是一個縱向壓縮的枝。這個證據和結論啟示大家關于花朵本質的解讀。

板片拉力引發(fā)被動陸緣巖漿作用

中國科學院廣州地球化學研究所巖石學研究團隊但衛(wèi)、王強等及合作者在青藏高原中部發(fā)現了中三疊世的被動陸緣巖漿作用。相關論文發(fā)表于Geology。青藏高原中部由松潘-甘孜、北羌塘和南羌塘組成。在南羌塘北緣分布有面積超過4000平方公里的基性巖墻群，離子探針鋯石U-Pb精確定年表明其形成于~239Ma，早于南、北羌塘中間的古特提斯洋閉合的時間（~233Ma），表明其形成于被動陸緣環(huán)境。這種被動陸緣巖漿可以在大洋中脊俯沖之后、大洋進入消亡階段產生。被動陸緣巖漿的較少報道可能與其在造山過程中被俯沖至地幔有關；另一種可能性是一些大陸邊緣的巖漿活動被錯誤地解釋為與俯沖有關的弧巖漿。

奧陶紀末赫南特期腕足動物群：新全球視野

中國科學院南京地質古生物研究所戎嘉余院士、黃冰研究員、張小樂助理研究員、陳迪科研助理和英國杜倫大學D.A.T.Harper教授、加拿大布蘭登大學李榮玉教授合作，開展了史前海洋底棲生物演化研究。相關論文發(fā)表于Earth-Science Reviews。文章綜合研究全球20余個板塊或地體Hirnantian期腕足動物群和奧陶-志留系界線地層，論述平坦海底生態(tài)系統占優(yōu)勢的腕足動物組成、分布、生態(tài)和生物地理，探討4.4億年前大滅絕環(huán)境變化的關系問題，如：奧陶紀海洋生物大幅射為何中斷；Katian淺水和深水底棲腕足動物群為何消亡；Hirnantia動物群為何先廣布全球，后又很快整體滅絕。

奧陶紀赫南特早-中期赫南特貝動物群的全球分布（圖片來源于中國科學院南京地質古生物研究所網站）

奧陶紀末大滅絕期間及其前后常見生物門類的動物群演替（圖片來源于中國科學院南京地質古生物研究所網站）

南極磷蝦大尺度時空變動研究

中國科學院海洋研究所楊光、李超、孫松倫等與合作者經研究提出，南極磷蝦通過新避難所使南大洋主要棲息地快速升溫和海冰減少呈現一定的恢復力。相關論文發(fā)表于Limnology and Oceanography。100多年來，南大洋的大西洋扇區(qū)就認為是南極磷蝦的主要聚集區(qū)（70%的磷蝦種群聚集于此），該區(qū)域也是磷蝦漁業(yè)的主要集中區(qū)。在環(huán)境快速變化的大西洋扇區(qū)磷蝦豐度減少，相對穩(wěn)定的印度洋和太平洋扇區(qū)成為南極磷蝦的避難所，比一個世紀前容納更多的磷蝦種群。南極磷蝦是南大洋高營養(yǎng)級生物的重要餌料，南大洋的漁業(yè)管理和保護是基于生態(tài)系統和食物網的尺度，這需要了解南大洋不同區(qū)域食物網的結構和差異。

峨眉山古地幔柱改造巖石圈對青藏高原東南向深部弱物質流阻擋作用研究

中國科學院地質與地球物理研究所白登海等采用大地電磁測深方法，獲得青藏高原東南緣南北向的巖石圈精細電性結構圖像，結合巖石高溫高壓實驗數據，定量約束中下地殼的流變性。相關論文發(fā)表于Earth and Planetary Science Letters。研究人員推測青藏高原東南緣的地殼弱物質流未像預期那樣直接進入滇西地區(qū)，而是沿麗江—小金河（LXF）和金河—菁河（JQF）逆沖斷裂一帶，被ELIP內帶下方的堅硬巖石圈阻擋。結合相關資料，文章提出歷史時期青藏高原東南緣及鄰區(qū)地殼生長演化的新的可能過程，為新生代青藏高原構造演化與早期構造事件之間相互關聯、相互作用的內在關系提供觀測證據。

角形類系統發(fā)育研究

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所白濱、王元青、張馳和龔宴欣，與美國自然歷史博物館孟津研究員合作，詳細報道了近年來在內蒙古二連盆地采集到的早期角形類化石新材料；并構建了包括65個類群、361個頭骨和牙齒形態(tài)特征的矩陣，對角形類的系統發(fā)育關系進行了全面的分析。相關論文發(fā)表于Communications Biology。這些新材料的發(fā)現，填補了早期貘超科和稍晚出現的犀超科成員之間在演化和時代上的空白。研究者同時認為，貘和犀之間的分異時間不晚于早始新世早期。內蒙古二連盆地早始新世晚期出現大量不同類群的角形類化石，而它們的生存環(huán)境被認為是相對封閉、濕潤的林地。