临床医学

揭示新冠中和抗体功效和机制

　　北京大学结构生物学团队、抗体研发团队苏晓东、肖俊宇、谢晓亮等与中国医科院动研所秦川等合作，开展了新冠中和抗体机理研究。相关成果发表于Cell。研究团队研究了BD-368-2与新冠病毒Spike三聚体的相互作用机制，并解析了二者形成复合体的高分辨冷冻电镜结构。证实BD-368-2不仅在显现轻症的hACE2转基因小鼠模型中可以抑制新冠病毒，还可以在表现新冠重症的成年仓鼠动物模型中显著缓解肺炎症状。进一步发现BD-368-2可以与VH3-53/VH3-66系列抗体同时结合RBD，并解析了多对此类抗体与RBD形成的三元复合体的晶体结构。

　　

疟原虫感染抑制肿瘤血管生成的新机制

　　中国科学院广州生物医药与健康研究院陈小平团队通过实验动物小鼠肝癌模型的研究，发现疟原虫感染及疟原虫的代谢产物疟色素通过减少肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的浸润，并通过阻断TAM的IGF-1/MMP9信号通路从而抑制肿瘤血管生成的新机制。相关论文发表于Cell Communication and Signaling。文章揭示疟原虫感染能够激活已被肿瘤抑制的免疫系统，而肿瘤相关巨噬细胞在这两种免疫机制之间起到桥梁作用。疟原虫感染通过激活小鼠免疫系统从而抑制肿瘤血管生成。这一发现为肿瘤生物治疗提供了新的思路和策略，也为开发新的抗肿瘤药物和免疫治疗方法提供了实验基础。

　　

揭示HPK1可成为T细胞免疫疗法的靶点

　　清华大学药学院廖学斌课题组与中山大学魏来课题组合作发现造血祖细胞激酶1（HPK1）通过有效调控T细胞功能，可成为T细胞免疫治疗的药物靶点。相关论文发表于Cancer Cell。文章对HPK1调控T细胞衰竭及其相关机制进行了全面的研究，提出了HPK1通过NF-κB-Blimp1信号轴调控T细胞的功能，研发筛选出了HPK1激酶小分子抑制剂及其相应的PROTACs，并阐明了HPK1是调控CAR-T细胞疗效的关键激酶，且利用Crispr/Cas9技术制备的CD19 HPK1KOCAR-T细胞已经开始用于临床试验（NCT04037566）。该研究证实了HPK1可成为T细胞抗肿瘤免疫疗法的药物研发靶点及特性。

　　

揭示丘脑底核电刺激特异性调控治疗药物难治性运动皮质癫痫的机制

　　首都医科大学宣武医院任连坤教授、遇涛教授和李勇杰教授等揭示了丘脑底核电刺激特异性调控治疗药物难治性运动皮质癫痫的机制。相关论文发表于Annals of Neurology。在运动皮层起源的发作性放电可以很快传播至丘脑底核，提示了运动性癫痫发作的运动皮质-丘脑底核的特异性的传播模式；应用丘脑底核-皮质诱发电位技术对丘脑底核进行单脉冲刺激，在运动皮质记录到显著的皮质诱发电位，提示了丘脑底核-运动皮质之间特异性的上行传播；较低频率的丘脑底核电刺激对于运动皮层癫痫性电活动具有特异性激活作用，而高频率刺激则特异性地抑制运动皮质癫痫放电，并抑制运动皮层起源的发作性节律性活动，甚至可以终止发作。

　　

研制聚合物材料抑制银屑病

　　中山大学材料科学与工程学院刘利新副教授、陈永明教授等提出一个结合游离核酸材料作为外用药治疗皮肤炎症的新策略。相关论文发表于Science Advances。通过将阳离子聚合物纳米颗粒（cNP）涂抹到银屑病皮肤上进行局部治疗，利用cNP与cfDNA的高结合力来破坏DNA-LL37免疫复合物，抑制核酸复合物引起浆细胞样树突状细胞和原代表皮细胞的激活，达到了减缓银屑病模型中红斑、鳞屑、硬化等症状。cNP在银屑病样食蟹猴中仍然发挥出有效的治疗效果，且cNP在皮肤各层有较多的积累，却没有过多进入系统循环去各个脏器，因此没有产生明显的系统毒性。

　　

基于TDNs的功能性运载系统及医学应用

　　四川大学华西口腔医学院、生物医学工程学院的林云锋教授团队阐述了以DNA四面体纳米材料为载体的功能性运载系统及其在医学领域中的应用。相关论文发表于Nature Protocols。Tetrahedral DNA Nanostructure（TDN）即DNA四面体纳米材料。论文详细介绍了通过片段镶嵌式、顶点连接式及电荷吸附等方式，将多种基团及药物，包括DNA适配体、反义肽核酸、紫杉醇、抗菌肽、中药单体以及阳离子聚合物等连接于TDNs的制备和表征方法，以及其在抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、肿瘤细胞靶向治疗、逆转耐药及减轻骨关节炎症等医学领域中的应用潜能。

　　

硒与内分泌疾病

　　西安交通大学第一附属医院内分泌科施秉银教授团队、德国夏里特医学院Lutz Schomburg教授团队、西安交通大学医学部吴谦教授团队合作，在国际上首次使用了总规模超6000人的自然人群来探索硒和糖代谢的关系，通过大型横断面调查证实了低血糖和低血硒的紧密联系，填补了低血糖病因上的空白；并提出了两者间的U形模型，解释了只有适量硒摄入才能维持正常血糖水平的背后机制。相关论文发表于Redox Biology。硒在地壳中含量很少，却是一种人体必需的微量营养元素。甲状腺在所有的内分泌腺体中，富集硒元素最多，硒蛋白可保护甲状腺免受活性氧的侵害，维持其生理功能。

　　

青光眼致病机理研究进展

　　中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室（LNM）“生物及仿生材料力学”课题组研究员宋凡等围绕青光眼视神经损伤机制开展研究。相关论文发表于National Science Review。针对青光眼原发部位——筛板，分析筛板生物力学研究中的科学问题、研究现状和发展机遇。分析筛板结构、性质及所处的力学微环境；介绍相关力学模型构建的研究进展，讨论了基于该力学模型获得的高眼压作用下筛板在不同尺度上的响应，包括筛板的整体变形、基质重构、细胞响应及分子机制。论文提出了建立筛板的多尺度生物力学模型，有利于进一步揭示青光眼发病机制，提高其治疗、诊断水平。

　　

物理前沿

二维材料复合光纤实现超高非线性效应

　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心白雪冬课题组与北京大学刘忠范院士、刘开辉研究员合作，提出一种液相辅助两步化学气相沉积法在多孔光纤孔内壁上直接生长二维过渡金属硫族化合物，制备出具有超高非线性的二维材料复合光纤。相关论文发表于Nature Nanotechnology。论文描述的方法有效解决了二维材料前驱体在大纵横比光纤中传质不匀的问题，实现了多种二维材料及其合金在不同种类规格光纤（空心石英管光纤和光子晶体光纤等）中均匀全覆盖生长，长度最大可达25cm。在此基础上，研究团队进一步基于该复合光纤的非线性的实部和虚部分别进行了相应的应用研究。

　　

范德瓦尔斯磁性材料的灵敏应变磁翻转

　　南京大学物理学院缪峰团队与合作者利用应变来实现层状磁性材料物性调控的独特优势，为低功耗磁存储器件研究提供了新思路。相关论文发表于Advanced Materials。铁磁材料具有非易失性的磁性状态，是用来实现信息存储的理想载体。通过外场对其进行调控，并实现可控的磁性状态变化，是磁存储器件工作的物理基础。应变调控可以在较大范围内改变材料的晶格结构，有望为实现新机制磁存储提供新思路。基于此，研究团队利用面内单轴应力，对层状磁性材料Fe3GeTe2（FGT）的磁性状态进行原位调控，在实验上实现了超灵敏的磁矩翻转，并对FGT中磁性状态的应变调控机制进行了理论分析和解释。

　　

软物质表面浸润动力学研究

　　中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室项目研究员关东石等在软物质表面浸润动力学研究中取得进展。相关论文发表于Physical Review Letters。流体界面在固体表面的运动普遍存在。研究人员通过在原子力显微镜探针的微棒上附着柔性聚合物，系统研究移动接触线在软物质表面上的动力学特征。实验中测得的毛细力迟滞环显示静态接触线在脱钉时呈现出力过冲，且过冲幅度随保持时间和运动速度呈对数增长。进一步通过建立力学模型，提出软表面上浸润脊的缓慢增长（老化现象）与布朗运动协助跨垒的共同影响，是移动接触线粘滑运动具有状态和速率依赖性的微观力学起源。

　　

量子点单模激光研究

　　中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室微结构光物理研究团队获得新型钙钛矿量子点/微腔复合结构，实现整个可见光波段内连续可调的高品质单模激光输出。相关论文发表于Journal of Materials Chemistry C。胶体量子点激光器易操作、普适性强。研究团队通过浸涂自组装技术将铯铅卤化钙钛矿胶体量子点共形沉积在高品质的单个亚微米氧化锌六角回音壁微腔表面，实现钙钛矿量子点/氧化锌复合微腔结构，并实验获得高品质、低阈值的单模激光。通过调节微腔结构的尺寸、钙钛矿量子点的尺寸和量子点的组成元素，在整个可见光谱区域实现宽带可调谐的量子点单模激光。

　　

在氮化硼表面制备手性可控的石墨烯纳米带

　　中国科学院上海微系统与信息技术研究所王浩敏研究员团队在六角氮化硼（h-BN）表面成功制备了手性可控的GNR，并进行了输运性质研究。相关论文发表于Nature Materials。h-BN是一种具有优异的化学和热稳定性的宽带隙二维材料。h-BN具有六角蜂窝网状晶体结构和原子级平整的表面，不存在表面悬挂键和陷阱电荷，是可以保持GNR本征电学性质的理想衬底。该研究首次将手性可控的GNR面内集成在h-BN晶格中，是面向开发具有原子层厚度的高性能集成电路迈出的重要一步，为实现操控和堆垛具有极薄厚度的复杂纳米集成电路提供了一个新的途径。 

　　

利用初始条件进行流动减阻控制

　　西北工业大学航海学院胡海豹教授团队与航空学院郗恒东教授团队合作，提出了一种仅通过改变初始条件来调控泰勒涡的新方法，实现了对泰勒涡尺度的大范围稳定调节。相关论文发表于Journal of Fluid Mechanics。减小航行器在流体中运动时所受的阻力是航空、航天、航海领域的关键技术问题之一。新方法能将泰勒涡长度拉伸至通常长度的约1.9倍，从而显著降低流动中的动量交换强度，减小流动阻力；利用该方法可实现接近20%的减阻效果，且减阻效果随雷诺数变化较小。与现有流动减阻方法相比，该项基于泰勒涡调控的减阻新方法不需要外加机械装置，也不需要外部输入能量或加入添加剂，易于工程实现。

　　

器件物理研究进展

　　中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室刘明、李泠等在器件物理研究中获得进展。相关论文发表于Nature Communications。传统的三维半导体材料表面存在大量的悬挂键，可通过捕获和散射等方式影响和限制自由载流子的运动。类似于三维半导体材料的表面态，单层二维材料（如二硫化钼和石墨烯）在边界原子的终止和重建可以产生边界态，这使二维材料产生较多独特的现象。该研究通过对单层MoS2/WSe2晶体管进行器件测试、扫描隧道显微镜实验观测和第一性原理计算，发现二维材料的边界态是控制器件亚阈值特性及影响器件迁移率的关键因素，首次提出这种边界态是拉廷格液体的物理本质。

　　

离子束纳米材料合成及改性研究

　　山东大学物理学院陈峰教授团队在离子束合成新型金属纳米颗粒及其光学应用、离子束改性二维材料及其生物医学应用的研究中取得进展。相关成果发表于Small。论文提出了一种异质双层纳米颗粒结构，利用相邻纳米颗粒层间散射引起的能量转移，达到增强非线性光学材料的三阶非线性光学响应的效果。通过顺序离子注入方法在铌酸锂晶体中合成了嵌入式铜、银双层纳米颗粒，分布于铌酸锂晶体表面以下100nm深度范围内，并结合弹性碰撞模型和热分解理论揭示了双层纳米结构的形成机理。利用光学非线性增强的铌酸锂晶体作为可饱和吸收体置于激光谐振腔中，可实现具有更短脉宽的1微米调Q锁模波导激光输出。

　　

生态演化

孢粉化石揭示冬季低温导致云南早渐新世植被以落叶阔叶林为优势

　　中国科学院西双版纳热带植物园热带森林生态学重点实验室古生态组周浙昆、李树峰等定量重建了云南吕合早渐新世（大约3300万年至3200万年前）古植被和古气候。相关论文发表于Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology。文章认为最冷月均温或冬季温度是制约了该区域早渐新世常绿阔叶林发展的主要气候因素。云南冬季低温可能由于当时云贵高原北部及大凉山等地区还没有隆升到一定高度。早渐新世全球气候变冷也可能是导致冬季低温的另外一个因素。而到中新世以后，由于云贵高原北部及大凉山等一系列山脉抬升对亚洲冬季风的阻挡，并且受到南支西风带的影响，云南因此形成了暖冬的气候特点。

　　

早白垩世反鸟类研究

　　中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏与周忠和开展了关于中生代鸟类的研究。相关成果发表于Journal of Vertebrate Paleontology。此次发现的食鱼反鸟归入标本，不仅保存了很多正型标本上缺失的骨骼（如尾综骨、部分后肢骨骼等），而且很多骨骼由于保存方位不同于正型标本（如枕区），补充了大量形态特征信息，能够较为完整地复原食鱼反鸟的形态特征和系统发育位置。新标本证实了食鱼反鸟的颈椎椎体间的“异凹形”关节方式与现生鸟类相反（自有衍证）；同时其枕骨大孔腹缘两侧发育一对卵圆形凹陷，类似的结构在已发现的中生代鸟类和非鸟类恐龙，或者现生鸟类中均没有同源结构。

　　

中新世琥珀里的独特化石为花朵演化提供新的启示

　　中国科学院南京地质古生物研究所、福建农林大学、西班牙比戈大学、抚顺琥珀研究所的科学家们联合报道了中美洲多美尼加中新世（2000万年前—1500万年前）琥珀中的花朵化石——五数丁氏花Dinganthus pentamera。该化石之所以命名为丁氏花是为了纪念前北大校长、我国著名数学家丁石孙先生（1927—2019）。相关论文发表于Palaeoentomology。丁氏花和普通的真双子叶植物的花存在重要区别。虽然年代较新，但是丁氏花的这种独特形态首次用化石证据向人们表明：几百年来人们关于花的本质的猜想可能是合理的，即花是一个纵向压缩的枝。这个证据和结论启示大家关于花朵本质的解读。

　　

板片拉力引发被动陆缘岩浆作用

　　中国科学院广州地球化学研究所岩石学研究团队但卫、王强等及合作者在青藏高原中部发现了中三叠世的被动陆缘岩浆作用。相关论文发表于Geology。青藏高原中部由松潘-甘孜、北羌塘和南羌塘组成。在南羌塘北缘分布有面积超过4000平方公里的基性岩墙群，离子探针锆石U-Pb精确定年表明其形成于~239Ma，早于南、北羌塘中间的古特提斯洋闭合的时间（~233Ma），表明其形成于被动陆缘环境。这种被动陆缘岩浆可以在大洋中脊俯冲之后、大洋进入消亡阶段产生。被动陆缘岩浆的较少报道可能与其在造山过程中被俯冲至地幔有关；另一种可能性是一些大陆边缘的岩浆活动被错误地解释为与俯冲有关的弧岩浆。

　　

奥陶纪末赫南特期腕足动物群：新全球视野

　　中国科学院南京地质古生物研究所戎嘉余院士、黄冰研究员、张小乐助理研究员、陈迪科研助理和英国杜伦大学D.A.T. Harper教授、加拿大布兰登大学李荣玉教授合作，开展了史前海洋底栖生物演化研究。相关论文发表于Earth-Science Reviews。文章综合研究全球20余个板块或地体Hirnantian期腕足动物群和奥陶-志留系界线地层，论述平坦海底生态系统占优势的腕足动物组成、分布、生态和生物地理，探讨4.4亿年前大灭绝环境变化的关系问题，如：奥陶纪海洋生物大幅射为何中断；Katian浅水和深水底栖腕足动物群为何消亡；Hirnantia动物群为何先广布全球，后又很快整体灭绝。

　　

南极磷虾大尺度时空变动研究

　　中国科学院海洋研究所杨光、李超、孙松伦等与合作者经研究提出，南极磷虾通过新避难所使南大洋主要栖息地快速升温和海冰减少呈现一定的恢复力。相关论文发表于Limnology and Oceanography。100多年来，南大洋的大西洋扇区就认为是南极磷虾的主要聚集区（70%的磷虾种群聚集于此），该区域也是磷虾渔业的主要集中区。在环境快速变化的大西洋扇区磷虾丰度减少，相对稳定的印度洋和太平洋扇区成为南极磷虾的避难所，比一个世纪前容纳更多的磷虾种群。南极磷虾是南大洋高营养级生物的重要饵料，南大洋的渔业管理和保护是基于生态系统和食物网的尺度，这需要了解南大洋不同区域食物网的结构和差异。

　　

峨眉山古地幔柱改造岩石圈对青藏高原东南向深部弱物质流阻挡作用研究

　　中国科学院地质与地球物理研究所白登海等采用大地电磁测深方法，获得青藏高原东南缘南北向的岩石圈精细电性结构图像，结合岩石高温高压实验数据，定量约束中下地壳的流变性。相关论文发表于Earth and Planetary Science Letters。研究人员推测青藏高原东南缘的地壳弱物质流未像预期那样直接进入滇西地区，而是沿丽江—小金河（LXF）和金河—菁河（JQF）逆冲断裂一带，被ELIP内带下方的坚硬岩石圈阻挡。结合相关资料，文章提出历史时期青藏高原东南缘及邻区地壳生长演化的新的可能过程，为新生代青藏高原构造演化与早期构造事件之间相互关联、相互作用的内在关系提供观测证据。

　　

角形类系统发育研究

　　中国科学院古脊椎动物与古人类研究所白滨、王元青、张驰和龚宴欣，与美国自然历史博物馆孟津研究员合作，详细报道了近年来在内蒙古二连盆地采集到的早期角形类化石新材料；并构建了包括65个类群、361个头骨和牙齿形态特征的矩阵，对角形类的系统发育关系进行了全面的分析。相关论文发表于Communications Biology。这些新材料的发现，填补了早期貘超科和稍晚出现的犀超科成员之间在演化和时代上的空白。研究者同时认为，貘和犀之间的分异时间不晚于早始新世早期。内蒙古二连盆地早始新世晚期出现大量不同类群的角形类化石，而它们的生存环境被认为是相对封闭、湿润的林地。