地球与空间科学
　　
中国的行星探索路线图

　　中国科学院地质与地球物理研究所研究员魏勇、中国科学院院士万卫星与客座学者尧中华，通过对照国际空间探测发展历史，系统阐述了中国的空间探测发展脉络，介绍了中国行星学界最近几年的迅速发展，相关文章发表于Nature Astronomy。行星探索是我国的重点工作之一。文章重点评述了中国该如何与国际行星学界相结合：中国的火星探测项目可与国际火星探测的科学目标各自发挥其独特的优势；通过国际合作建造以望远镜为主的木卫系统地质活动观测平台，带领中国木星探测迅速获得重大国际影响力，并在未来二十年木星探测潮流中发挥重要作用。
　　

台风“龙王”极端降水成因对台风降水预报和防灾减灾有指导意义

　　清华大学地球系统科学系林岩銮教授等开展龙王台风涡旋罗斯贝波导致的长时间雨带分析研究，相关论文发表于Bulletin of the American Meteorological Society。该研究利用高分辨率雷达及地面观测数据，结合模式模拟，分析了2005年台风“龙王”在福建登陆时引起的一次长周期台风雨带过程，发现该雨带的动力触发和维持是由涡旋罗斯贝波引起的。这一新发现对提高我国台风降水预报和防灾减灾有很好的借鉴和指导意义。2005年，台风“龙王”在福建登陆时引起沿岸地区难以预料的超强降水过程。其中，在长乐最强降水强度达到每小时152毫米。
　　

水星空间的强驱动磁场重联过程

　　中科院地质地球所地球与行星物理院重点实验室行星物理学学科组钟俊副研究员与合作者，利用美国“信使”号卫星数据，发现了水星磁尾的重联区及其快速演化过程，研究论文发表于The Astrophysical Journal Letters。观测数据显示，水星磁场重联具有强驱动快速脉冲式特征，不同于地球的分钟量级，水星的重联时间尺度为秒量级，重联效率在准稳态的情况下可以达到0.2，是地球空间观测平均值的2倍。同时，重联伴随有高能电子的爆发性现象产生。该研究为理解水星磁层空间急剧的大尺度动力学过程提供了重要的观测基础，对于探索系外行星空间环境具有重要意义。
　　

图塔蒂斯小行星的形成机制

　　中国科学院紫金山天文台季江徽课题组与其合作者基于嫦娥二号探测数据对近地小行星图塔蒂斯形成机制的最新研究成果，揭示了在地球潮汐效应作用下可形成该小行星延展型双瓣结构，研究论文发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。图塔蒂斯是对地球构成潜在威胁的最大近地天体，在2012年之前每4年会接近一次地球，因此一直以来为国际社会所广为关注。据估计，地球附近存在数百万颗几十米大小但未被发现的近地天体，对人类生存形成长期隐患。该项成果对深入了解近地双小行星的形成与演化具有重要科学意义。
　　
　　
地球与空间科学
　　

天宫二号空间冷原子钟实现预定科学目标

　　由中国科学院牵头负责的载人航天工程空间应用系统在天宫二号上开展了14项体现国际科学前沿和高技术发展方向的空间科学与应用任务，其中关于世界首台太空运行的冷原子钟的研究成果发表于Nature Communications。2016年9月25日，天宫二号空间实验室成功发射并顺利进入运行轨道。在轨近两年时间里，冷原子钟运行正常、状态良好、性能稳定，完成了全部既定在轨测试任务，成功验证了在空间环境下高性能冷原子钟的运行机制与特性，同时实现了天稳7.2×10-16的超高精度，将目前人类在太空的时间计量精度提高1～2个数量级，是基于冷原子的空间量子传感器领域发展的一个重要里程碑。
　　

古元古代现今板块构造的岩石学证据

　　北京大学地球与空间科学学院许成研究员、张立飞教授和费英伟教授等合作，在我国华北中部造山带的丰镇碳酸岩内识别出极稀少的厘米级榴辉岩捕虏体，相关研究论文发表于Nature Communications。板块构造是地球区别与其他太阳系类地行星的主要特征，不仅影响地幔组成的演化，而且控制着地球的水圈和大气圈。华北克拉通是我国面积最大、形成演化时代最长、变质最强烈的陆块，也是世界上代表性克拉通之一，记录了几乎所有的地球早期发生的重大构造事件。华北中部造山带内古元古代碳酸岩及其榴辉岩捕虏体的发现直接将碳酸岩和“冷”的板片俯冲作用联系起来。
　　

青藏高原东缘—东北缘地壳结构与变形

　　中国科学院地质与地球物理研究所陈凌研究员等人，基于密集流动地震台阵的远震波形记录，应用P波接收函数(P-RF)方法对青藏高原东缘—东北缘地壳结构与性质展开了研究，相关论文发表于Earth and Planetary Science Letters。青藏高原的隆升和横向扩展机制一直存在较大争议，现今有地壳通道流、块体挤出等不同的端元模型来解释高原的横向扩展。高原东缘和东北缘是高原横向扩展的前缘过渡带，在新生代发生了明显构造变形，该区也是我国大陆地震多发地带，研究其地壳结构与性质对认识高原隆升、北东向扩展以及孕震和发震机制具有重要意义。
　　

LAMOST食双星的物理特性与演化状态

　　中国科学院云南天文台双星与变星研究团组钱声帮研究员等利用我国郭守敬望远镜（LAMOST）的光谱巡天资料，对两种不同类型的双星（EA和EW型）进行了详细的分析与研究，研究论文发表于The Astrophysical Journal。EA型双星通常是轨道周期较长的分离双星系统，而EW型相接双星是两颗子星靠得很近并拥有一个对流公共包层的强相互作用双星。其物理特性和形成演化一直是天体物理中未解决的难题之一。论文通过比较分析提出，当今宇宙中的相接双星可分为3类，它们具有不同的物理特性和形成机制。相关结果为不同类型双星形成和演化的进一步系统研究奠定了基础。
　　
　　
　　

组装制备与模拟
　　
　　

生物分子模拟应用研究

　　中国科学院大连化学物理研究所李国辉研究员团队与上海生物化学与细胞生物学研究所杨巍维研究员团队合作，通过分子动力学模拟的手段，解释了胶质瘤细胞中关键氨基酸的磷酸化过程对肿瘤细胞生长的影响，相关结果发表于Molecular Cell。运用分子动力学模拟的方法，针对T243磷酸化前后PGK1与底物结合的分子机制进行研究，并发现T243的磷酸化影响了另一关键氨基酸(K216)的侧链朝向，进而对PGK1和底物结合的关键相互作用产生影响，导致磷酸化前后底物与PGK1亲和力发生明显变化。这一发现，从分子层面对实验结果进行了验证，并为胶质瘤治疗的新策略提供了详细的理论依据。
　　

键能方法学创新与当代有机化学的理性发展

　　南开大学化学学院程津培院士团队以“键能方法学创新与当代有机化学的理性发展”为题发表了“前瞻性”文章于JACS。化学反应的本质是通过化学键的断裂和再构实现键的重组。因此，化学键的能量，即键能是控制这一过程最核心的本征要素，是决定反应的内因。实际研究中键能作用的所谓“失效”，主要是由于人们不恰当地使用键能数据如用传统的线性分析处理多元复杂体系，或者使用了不适宜的键能数据源造成。针对当今化学研究中面临的复杂和多元特征，应改变过去只考虑单一变量的思维模式，多维度、睿智地使用键能来理解复杂的化学反应体系。
　　

DNA—二氧化硅固态纳米结构的制备

　　中国科学院上海应用物理研究所研究员樊春海、亚利桑那州立大学教授颜颢等合作提出了一种框架核酸诱导的团簇预水解策略，实现了精确可控的DNA-二氧化硅固态纳米结构的制备，研究论文发表于Nature。将框架核酸作为模板诱导团簇预水解，在纳米尺度上将DNA序列编码的自组装结构复制成具有刚性结构的精确二氧化硅构型，并且可以由二维平面结构拓展至三维框架、三维曲面结构、简单几何结构以至复杂有序结构。新策略突破了传统硅化学合成在材料结构尺度上的限制，实现了纳米尺度的精确二氧化硅结构的制备；还能显著提高这种框架核酸的力学强度，使基于DNA的固态纳米孔在保持精确结构的同时还具备力学性能。
　　

甾体天然产物Cyclocitrinol的合成

　　中国科学院上海有机化学研究所桂敬汉课题组完成了Cyclocitrinol的高效仿生合成，相关论文发表于JACS。以廉价易得的孕烯醇酮为原料，首先通过4步反应实现了C19-甲基的选择性氧化；随后通过仿生串联重排反应高效构建天然产物中的双环[4.4.1] A/B环系骨架，以共计9步反应实现了天然产物Cyclocitrinol骨架的克级规模制备；最终，通过烯基负离子片段对甲基酮的立体选择性加成反应完成了Cyclocitrinol的合成。该合成路线不仅可以实现Cyclocitrinol的简洁、可放大合成（从孕烯醇酮出发总计10步反应），同时为Cyclocitrinol可能的生源合成假设提供了实验支持。
　　
　　　
组装制备与模拟
　　
　　

高强度刚性自修复材料用于3D打印和医用外固定支架

　　南京大学化学化工学院、配位化学国家重点实验室李承辉副教授和左景林教授带领的团队利用“积弱成强”的策略得到了一种高强度刚性自修复材料，相关研究发表于Nature Communications。设计者研发了一种侧链含有大量羧基的短链聚甲基硅氧烷单体，与金属锌形成的弱配位键交联得到力学强度非常高的高分子材料，其杨氏模量接近500MPa。由于金属锌与羧酸之间的配位平衡反应受温度控制，当温度升高时往配合物解离方向移动，产生游离的短链聚甲基硅氧烷单体和金属锌离子；而在温度降低时往配合物生成方向移动，重新形成三维交联的高分子。这种高分子在加热时变得软而弹，具有良好的热塑性和热修复性。
　　

FNCDs制备

　　天津大学材料学院封伟教授团队制备出具有自保护超长室温磷光性能的氟氮双掺杂碳量子点（FNCDs），研究成果发表于Advanced Functional Materials。这种氟氮双掺杂碳量子点表现出优异的荧光pH稳定性和自保护室温磷光pH响应性，其室温磷光寿命在强碱性环境下达到1.21秒。用氟氮双掺杂碳量子点的水分散液制备的墨水可以通过商业喷墨打印机将设计的复杂图案、文字等加密信息打印在滤纸上，待其干燥后在紫外灯下发射出强烈的固态蓝色荧光，移去紫外灯后会发射出自保护绿色磷光。因此，基于氟氮双掺杂碳量子点隐形墨水可被应用于信息记录/读取、防伪和隐写术领域。
　　

金属配合物低维晶体新进展

　　中国科学院化学研究所光化学实验室科研人员通过溶液再沉淀法成功制备了甲基化苯基吡啶金属铱配合物的高质量一维管状微纳晶体，并进一步通过晶体掺杂，得到了两种不同铱配合物的二元能量转移晶体，实现聚集发光淬灭(ACQ)受体的光放大和微纳尺度温度响应功能；研究论文发表于Angewandte Chemie International Edition。当受体的掺杂量为0.2%时，此类晶体可以实现接近80%的三线态能量转移效率和800倍以上的受体磷光放大。在常温时，晶体表现出受体的红色磷光，固态量子产率达到40%。降低温度，晶体的激子能量转移受到抑制，给体的绿色发光重新被激活，实现微纳尺度下发光颜色变化的原位调控与温敏监测。
　　

自组装多孔薄膜用于高效有机小分子分离

　　国家纳米科学中心和中国科学院纳米科学卓越中心唐智勇研究员和李连山副研究员在具有刚性分子骨架的自组装多孔薄膜用于高效有机小分子分离的研究中取得进展，相关研究成果发表于Nature Chemistry。科学家在SiO2表面修饰初始聚合位点后进行表面聚合反应，通过精细控制表面修饰及聚合反应条件，获得了平方厘米级的无缺陷薄膜并成功转移至超滤膜多孔支撑层。分子截留测试表明，其对有机溶剂具有极高的稳定性，在同等选择性基础上，过滤速度较目前商用的一维柔性聚合物薄膜高出两个数量级。这一结果主要得益于这类材料永久性微孔结构及高孔隙率，使其有望成为新一代高效膜分离材料。
　　
　　
　　　
医药与人体健康
　　
　　

抑郁症与睡眠问题关系的脑调控机制

　　复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长冯建峰教授领衔来自英国华威大学、牛津大学等研究人员组成的国际合作团队发现外侧眶额皮层、楔叶以及背侧前额叶皮层等脑区共同构成抑郁问题与睡眠质量关系的脑神经环路基础，研究论文发表于 JAMA Psychiatry。据世界卫生组织的最新数据统计，全球有超过3亿抑郁症患者，近10年来增速达到18%，其中，中国就有5400万名患者。抑郁症已被世界卫生组织列为致残的首要因素之一。找到同时与抑郁和睡眠问题相关联的脑神经环路，意味着将在临床层面为针对这两种心理问题的治疗提供新的靶点脑区。通过对这些脑区进行特定的刺激，或将同时改善抑郁症状和睡眠问题。
　　

肝癌研究进展

　　上海交通大学医学院附属仁济医院上海市肿瘤研究所张志刚研究组和肝外科夏强团队合作，揭示了Rac-GTP酶激活蛋白1（RACGAP1）是人类癌症中普遍表达上调并控制肿瘤细胞生长的关键基因，证明了RACGAP1通过调控Hippo通路促进肝癌细胞胞质分裂和生长的分子机制，对肝癌的进展机制提出了新的理论，为肝癌的靶向治疗提供了新的思路与潜在靶标；研究论文发表于Gastroenterology。肿瘤细胞的一个重要特征是细胞周期的异常。鉴于RACGAP1在胞质分裂上的独特功能以及肝细胞对抑制胞质分裂的可容忍性，RACGAP1有望成为肝癌治疗的新靶标。
　　

骨关节炎软骨退变发病机制

　　北京大学北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）、生命科学学院BIOPIC中心汤富酬课题组与中国人民解放军总医院王岩课题组，在单细胞分辨率和全转录组水平阐明了骨关节炎软骨退变病程的高精度基因表达图谱及其信号调控机制，发现并定义了软骨细胞新的分子生物学分型，揭示了骨关节炎软骨退变基因表达特征与临床转归之间的关系，研究论文发表于Annals of the Rheumatic Diseases。骨关节炎是目前世界上最广泛发生的软骨退变疾病，已成为引发人类肢体疼痛和功能障碍的最重要原因之一。骨关节炎软骨由于固有修复能力局限、表型异质性复杂、已有的特异性标志物稀少等原因，导致难以进行有效的早期临床预测和诊断。
　　

只有脂肪才会导致肥胖

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所John R.Speakman研究员抓到导致肥胖的“唯一元凶”，研究论文发表于Cell Metabolism。该研究设计了30种不同的食物，这30种食物的脂肪、碳水化合物（糖）和蛋白质含量各不相同，分别用这些食物饲喂5种不同品系的小鼠，为期3个月（相当于人类寿命的9年）。这项实验总共采集了超过100,000例小鼠体重变化和体脂数据，这项大规模的实验得出的结果非常明确——导致小鼠肥胖的唯一因素就是它们饮食中的脂肪含量。糖含量高达30%的食物并没有导致体重的增加，糖和脂肪的共同作用也没有在脂肪单独作用的基础上增加。
　　
　　
　　
　　　
医药与人体健康
　　
　　

活体内自组装的近红外二区纳米探针用作增强卵巢癌转移灶的手术导航

　　复旦大学化学系张凡教授课题组与复旦大学附属妇产科医院徐丛剑教授团队合作，利用近红外探针实现近红外二区荧光成像导航卵巢癌实体瘤和转移灶的精准切除，此方法有望在临床上用于腹腔恶性转移肿瘤的精准手术导航，研究论文发表于Nature Communications。利用近红外二区荧光探针（NIR-II,1000～1700nm）的深组织穿透和低自体荧光优势，结合化学自组装设计实现了探针在肿瘤内的长期稳定标记，极大地提高了光学成像的信噪比。初步实现了卵巢癌腹膜转移以及淋巴结转移肿瘤在荧光成像指导下精准切除，为该技术的临床转化应用提供了可能。
　　

纳米免疫光动力治疗肿瘤研究进展

　　中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛研究员领衔的纳米医学研究组构建了肿瘤靶向供氧体系（杂交蛋白靶向纳米氧载体）和肿瘤原位产氧体系（二氧化锰纳米金笼）来增强光动力治疗效果，并引发肿瘤免疫原性细胞死亡（ICD），有效消除原位瘤和抑制远端瘤。相关成果分别发表于ACS Nano和Biomaterials。利用杂交蛋白氧载体的肿瘤靶向供氧方式，或者二氧化锰纳米金笼特有的肿瘤微环境（低pH/富含过氧化氢）响应原位产氧方式，均能有效改善肿瘤缺氧微环境，并在激光照射下，提升瘤内单线态氧的产生，能够诱导原位瘤“免疫原性细胞死亡”，为进一步研究提供了基础。
　　

糖尿病患者血糖检测研究进展

　　中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学检验室蛋白质组学中心尹焕才课题组，开发出基于荧光共振能量转移（FRET）效应的荧光探针，从而制备出新型血糖传感器，实现了对血糖的高灵敏度检测，研究论文发表于Analytical and Bioanalytical Chemistry。该新型葡萄糖传感器将FRET技术应用在检测过程，实现了对血糖的高精度检测，操作简单，同时经过多重潜在干扰物及长时间连续检测的验证，具有较高的抗干扰性和稳定性。在与目前临床使用的检测方法对比后，结果显示该新型传感器能够实现对传统方法的替代，未来有较高的应用潜能。
　　

肺癌研究进展

　　北京大学第三医院胸外科闫天生研究组与北京未来基因诊断高精尖创新中心、北京大学BIOPIC中心、北大—清华生命科学联合中心张泽民研究组合作，将最新肺癌研究成果发表于Nature Medicine。该研究完成了来自14例非小细胞癌初治患者外周血、癌组织及癌旁组织的12,346个T细胞的单细胞测序工作。刻画了非小细胞肺癌的16个T细胞功能亚群、各亚群的组织分布特征及亚群间的状态转换关系等免疫特征。同时，基于T细胞的转录组数据及T细胞受体（TCR）序列，该研究鉴定出两群跨组织分布的效应T细胞，且这两群细胞具有潜在的迁移属性，这一发现为新免疫疗法的开发提供了思路。