关于不平等的科学

 

《自然》封面：“不平等”科学（The science of inequality）。《自然》杂志第7915期特刊报道了科学家们对于“不平等”的一系列研究。研究不平等意味着直面一个充满反差的世界：比如财富过度和贫困潦倒、疾病和健康，新冠疫情暴露并加深了许多这样的差距。我们需要关注那些尝试量化并减少不平等的研究人员，无论他们研究的是疫情的影响，或致力于检验干预措施以帮助人们脱贫，都要收集正确的信息，帮助减少不平等带来的伤害。实验正在改变研究进程，但是科学家必须确保利益惠及最需要的人，在随机对照试验中必须考虑公平性。

 

染色体不稳定性的泛癌症框架

 

《自然》封面：不同癌细胞的艺术再现图。《自然》杂志第7916期封面文章报道了一个整体框架，用以解码染色体变异的原因及其与疾病的可能关联。染色体不稳定性中出现的大规模DNA增加、缺失和重排是癌症的一个典型标志。在一篇论文中，研究者构建了这样一个框架，汇总了染色体不稳定性的17个特征，可用于预测肿瘤对药物的反应，帮助确定未来的治疗靶标。这个团队通过研究代表33种癌症类型的7880个肿瘤构建了这一框架。在另一篇论文中，科学家通过分析9873个癌症病例得到了21个类似的染色体不稳定性特征。

 

希格斯玻色子发现十周年

 

《自然》封面：希格斯玻色子。《自然》杂志第7917期封面文章报道了大型强子对撞机（LHC）的两个主要实验团队对这一粒子自发现之日起所有数据的分析。2012年7月4日，LHC团队宣布了一个万众期待的发现：LHC装置终于获得了希格斯玻色子存在的证据。粒子物理学的标准模型预测希格斯玻色子与任何粒子的耦合应与它们的质量成比例。来自实验组的结果显示，在他们成功观测到的重粒子中，数据与预测相符。当期一篇观点文章还概述了目前对这一粒子的已有认识，以及对它的进一步研究或能解答基础物理学的一些最重要但尚无定论的问题。

 

灰狼基因组历史揭示犬的双重祖先

 

《自然》封面：狗的祖先。《自然》杂志第7918期封面文章报道了家犬可能的祖先灰狼（Canis lupus）驯化过程研究。关于狗的祖先何时何地、如何发生驯化等问题一直众说纷纭。研究团队分析了过去10万年间来自欧洲、西伯利亚和北美的72种古代狼的基因组。研究发现，狗和来自欧亚大陆东部的古代狼亲缘关系最近，但近东和非洲的狗有一半的血统来自一个与欧亚大陆西南部现代狼有亲缘关系的不同种群。尽管研究分析的基因组并不与任何一种狗的血统直接匹配，但研究者们认为相关研究缩小了接下来寻找家犬祖先的范围。

 

时不我待

 

《科学》封面：对未来的选择。《科学》杂志第6600期特刊报道了引导地球走向更有希望的未来气候的解决方法。从了解地球在气候轨迹中的位置及自然系统可能做出的反应，到为减缓气候变化提供选项，并使地球的系统（和我们自己）适应它所释放的力量。人类的各项活动使我们不得不面对气候变暖这个问题，并限制了对于缓解气候变暖的选择。虽然没有回头路，但仍有一些途径可以避免灾难性的气候变化并减少其影响。人类必须现在就采取行动，比如大幅减少温室气体排放，改变我们种植粮食、消费产品和管理生态系统的方法等。

 

汤加火山喷发

 

《科学》封面：2022年1月14日，汤加一座火山冒出火山灰和气体柱。《科学》杂志第6601期封面文章报道了地球大气和海洋中出现了不寻常的波。海浪的起源显然是汤加灾难性的火山喷发，它以自1883年印度尼西亚喀拉喀托火山喷发以来最大的喷发羽流冲击了大气。2022年汤加火山爆发在水、空气甚至电离层中产生了多次环绕地球的波。海啸似乎跨越陆地进入了所有主要的海洋盆地。根据传统的海啸模型，海啸比预期的要早得多，波列持续的时间甚至比最大的地震都要长得多。由火山爆发引发的冲击波再引发海啸，乃是人类观测史上首次。

 

真菌探险

 

《科学》封面：智利一个国家公园里，产生孢子的蘑菇菌在树上觅食。《科学》杂志第6602期封面文章报道了一个新的非营利组织发起了一项活动，以提高通常看不见的土壤真菌的知名度。一个跨国研究小组通过收集土壤样本，希望在DNA测试的帮助下，准确地揭示这里生活着哪些真菌，以及它们是如何支持这种复杂的植物群组合的。这次探险的领导者之一是智利非营利性真菌基金会的创始人。地下网络保护协会（SPUN）是一个新的专注于真菌的非营利组织，这个组织已经为一项雄心勃勃的计划筹集了350万美元，用于绘制菌根真菌的全球分布地图。

 

表面化学的瑞士军刀

 

《科学》封面：扫描探针显微镜尖端的电压脉冲诱导具有选择性和可逆性的单分子化学反应，不同的组成异构体（红色、橙色和黄色的阴影来区分）是由电压脉冲的极性和大小来选择。《科学》杂志第6603期封面文章报道了如何根据扫描隧道显微镜（STM）尖端的电压脉冲将单个分子转化为3种不同的产物。控制每一个分子的反应走向是每一个化学领域科学家的梦想，也是化学领域的核心目标。在许多化学反应被研究透彻之前，化学反应在某种程度上就像把一堆乐高积木留在洗衣机里，然后让它们自己形成复杂的结构。

（本页期刊封面图来自《科学》官网）

 

揭示古老恒星钙丰度之谜

 

南方科技大学物理系讲席教授、中国原子能科学研究院研究员柳卫平带领的国家自然科学基金委重大项目中国锦屏深地核天体物理实验装置合作组，对关键核天体反应19F（p,g）20Ne进行了反应截面的直接测量，将测量范围推进到世界最低能区，并发现了一个新的共振，解释了宇宙中已知最古老恒星（SMSS0313-6708）的钙丰度起源问题。相关成果发表于《自然》（Nature）。作为JUNA实验装置的首批成果之一，19F（p,g）20Ne实验的成功开展证明了JUNA全面具备了进行深地核天体物理研究的能力。这项研究为未来的核天体物理学研究提供了新途径，包括实验物理学、恒星建模及观测等。

 

新型构建银河系电子三维分布方法

 

中国科学院国家天文台岳斌研究员等人提出一种利用超长波观测（在射电天文学领域，超长波或者超低频指频率在30MHz以下的电磁波）来构建银河系电子分布的新方法。相关成果发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。研究人类居住的太阳系附近的银河系环境、构成银河系生态系统的多种组分之间的相互作用、超新星爆发等星际活动对地球乃至人类演化的影响都依赖于准确绘制银河系的三维物质分布。新方法无需对银河系的电子分布做任何先验的假定，而且使用遍布银河系的弥散同步辐射作为源，不受源自身的分布和数量的限制，因此可以给出全方向的完整电子三维分布。

 

多次曝光图像的超分辨率重建研究

 

中国科学院紫金山天文台王蕾等人在综合分析其他多次曝光图像叠加技术的基础上，提出了一种带有比值改正项的迭代新技术——欠采样的“多次曝光图像反混叠与图像的点扩散函数反卷积技术”。相关成果发表于《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）。19世纪照相术的应用为天文观测领域带来了质的飞跃，20世纪数字照相技术更是引领天文学进入了数字化时代，产生了像斯隆数字巡天、哈勃、凯克等载入史册的望远镜，2022年度人类最强大的太空望远镜“韦布”也投入运行。多次曝光图像反混叠与图像的点扩散函数反卷积技术提出后已应用在中国空间站工程巡天望远镜多通道成像仪的科学仿真数据处理管线等领域。

 

火星离子回流对大气离子逃逸的影响

 

中国科学院地质与地球物理研究所戎昭金、魏勇、张驰等重新处理和计算了火星快车的等离子体数据，并与国际同行专家对火星离子返回流进行了详细的统计分析。相关成果发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）。研究火星返回流有助于理解火星磁尾动力学过程、大气离子输运过程及火星的大气演化，但这是一个极具挑战性的课题方向。文章第一次详细系统分析了火星空间离子回流的特性，揭示了回流与火星壳磁场、太阳活动水平的关系，同时也首次明确了回流对火星大气逃逸和演化的影响。工作对于分析和研究我国“天问一号”等离子体探测数据也具有重大指导意义。

 

发射线星系光学光变研究

 

中国科学院上海天文台郑振亚等在181例有光谱证认的发射线星系样本中，搜寻得到5例有明显光变的发射线星系，研究发现这类天体光变不太可能是来自中心黑洞活动的影响，而可能与超新星爆发等恒星形成活动相关。相关成果发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。在星系的演化过程中，导致星系光变的原因主要有3种：一是活动星系核不稳定的吸积活动，二是活跃的恒星形成活动中超新星的爆发，三是中心黑洞对周边恒星的潮汐撕裂。新研究初步揭示发射线星系的光变性质，这批光变星系中活动星系核不是主导因素。

 

含盾牌座δ型脉动变星的单谱分光双星研究

 

中国科学院新疆天文台天文与技术应用研究室冯国杰等人利用南山1.2米望远镜和兴隆2.16米望远镜对KIC 10417986首次开展了时域光谱观测，得到了这个双星系统的轨道参数和恒星参数。相关成果发表于《天文和天体物理学研究》（Research in Astronomy and Astrophysics）。盾牌座δ型变星通常是有效温度在6900到8900K之间、光谱型为A-F型的中等质量恒星，大多具有丰富的脉动模式。双星系统是准确求解恒星质量、半径和光度等基本物理参数的理想天体，而脉动变星对探测恒星的内部结构具有重要意义。当双星系统中包含脉动变星时，不仅能获取它们可靠的基本物理参数，而且还为脉动子星的星震学研究提供额外的约束条件，同时也为研究双星相互作用对恒星脉动的影响提供机会。

 

天体引力场对日心轨道空间引力波探测计划信号影响分析

 

中国科学院国家空间科学中心韩晓晴、唐文林等人开发了一个超高精度卫星轨道积分器并开展跨23个空间量级8个频段的频谱分析研究。相关成果发表于《物理评论D》（Physical Review D）。在空间引力波探测日心轨道方案任务当中，太阳系内天体引力场引起的星间观测信号远大于引力波引起的星间观测信号。比如，在中国科学院太极计划当中，天体引力场引起的星间距离变化约为3万千米，而引力波信号只有几个皮米量级，有必要通过详细数值分析探测频段0.1mHz到1Hz内天体引力场引起的星间观测信号是否小于引力波的观测信号。其研究结果将对空间引力波探测计划的数据处理方案的确定具有重要的参考意义。

 

由日食偏振光谱测量揭示的太阳高层大气的复杂性

 

中国科学院云南天文台光纤阵列太阳光学望远镜团组在弱偏振信号测量方面取得了科学和技术两项关键性进展，为正在研制的第一和第二代光纤阵列太阳光学望远镜，以及未来的大型日冕仪——日冕磁场和等离子体综合探测望远镜打下了坚实的基础。相关成果发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。研究人员对5种实现简化偏振光学开关的方法产生的结果进行了精确度的检验。这一技术不仅克服了传统偏振光学开关的三大缺点（时间分辨率低、存储空间大、结构复杂），还提高了测量的灵敏度和工作效率。高光谱分辨率和对两条或者以上的谱线同时进行全斯托克斯光谱测量，成为日冕磁场矢量测量仪器必备的功能。

 

海流显示全球弱台风显著增强

 

复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院王桂华课题组提出用海表面漂流浮标观测的高精度海洋混合层流速来估算台风强度。相关成果发表于《自然》（Nature）。台风是世界上最严重的自然灾害之一，它带来的强风、暴雨和风暴潮等灾害破坏力极大，严重威胁人民生命财产安全和经济社会发展。即使是弱台风，其威力也不容忽视。最近30年全球弱台风显著增强这一发现，一定程度上证实了全球气候变暖导致台风增强的理论，将有助于提高对未来台风强度变化的预估。随着观测数据的积累，文章提出的从海洋混合层流速推测台风强度的新方法，可用于全球所有台风的强度变化分析。

 

泥石流冲击研究进展

 

中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所宋东日研究员团队通过自主设计的传感器模块与精准的实验测量，初步确定了有关定量关系。相关成果发表于《工程地质学》（Engineering Geology）。泥石流冲击力和冲起高度是防护结构设计的重要参数；同时，泥石流冲击造成流体速度和深度的瞬时变化，因而可以作为泥石流数值模型的严谨的验证手段。研究结果揭示了两相泥石流的冲击动力学特性并验证了理论模型的适用性，确认了泥石流流态与冲击（冲击力和冲起高度）的定量关系，可对泥石流的防护工程设计提供参考并为泥石流灾害中建筑物的易损性评估提供依据。

 

甲烷有氧氧化作用显著减少全球浅海水域甲烷释放

 

中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室庄光超教授团队和杨桂朋教授团队合作，在海洋甲烷生物地球化学循环研究领域取得新进展。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。甲烷是重要的温室气体，其温室效应是二氧化碳的20多倍。甲烷也是天然气水合物（可燃冰）的主要组成成分，其生成和代谢过程在全球碳循环中起着重要作用。每年从海洋排放到大气中的甲烷为600万～1200万吨，约占全球自然排放量的1%～10%。新研究阐明了近海海洋甲烷的生成和排放机制，首次定量揭示了甲烷的有氧氧化过程在控制海洋甲烷释放中的重要作用。

 

塔里木河流域生境质量未来评估研究

 

中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队利用未来土地利用模拟模型、生态系统服务和权衡的综合评估模型对塔里木河流域生境质量进行了定量评估与预测，并借助偏最小二乘回归方法分析了景观变化对生境质量的影响。相关成果发表于《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）。塔里木河流域作为世界干旱区的代表之一，在经济发展和生物多样性保护方面有着举足轻重的作用。评估、模拟和预测未来生境质量的时空变化和趋势，有助于平衡生态环境保护和人类社会发展之间的关系，为区域生态安全保障和经济社会高质量发展提供科学基础。

 

南亚黑碳气溶胶加速青藏高原冰川物质亏损

 

中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室康世昌课题组联合国内外相关单位科研人员，从南亚黑碳气溶胶影响区域降水的角度，分析其对青藏高原冰川变化的影响。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。南亚黑碳气溶胶对青藏高原冰川消融具有直接和间接效应，即跨境传输和沉降导致的高原冰川加速消融为直接效应；而减少高原夏季降水量，即降低高原冰川的物质补给量，进而使得冰川物质亏损量增大为间接效应。南亚黑碳气溶胶直接和间接效应的共同作用，加速了以冰川为主体的“亚洲水塔”水资源损失。未来预估指出，南亚黑碳气溶胶排放仍将持续增加。

 

分布式水文模型追踪青藏高原东北部流域融雪水文过程

 

中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队兰措研究员等通过模型耦合融雪路径追踪算法和水库调节模块，结合野外监测、积雪遥感资料、水库运行数据和气象水文站点数据，从径流、积雪覆盖率、水库变量、土壤含水量等方面检验模型的模拟效果，揭示并预估了青海祁连山南坡北川河流域的积雪动态变化及其水文效应。相关成果发表于《水文学杂志》（Journal of Hydrology）。山区积雪是全球水循环过程中的关键要素之一，其特殊的物理特性对土壤冻融循环、流域水文过程、植被物候、农田灌溉和水力发电等方面具有重要影响。准确量化积雪变化对水文过程的影响是应对气候变化潜在风险、加强当地水资源管理的必要前提。

 

中国国家地震预警系统在2022年M6.1级芦山地震中的性能

 

中国地震局地球物理研究所彭朝勇研究员团队通过对国家地震预警系统核心处理和预警信息发布结果进行全面的分析与研究，为下阶段的系统优化与改进提供基础依据和数据支撑。相关成果发表于《遥感》（Remote Sensing）。世界上许多地震多发国家和地区正在运行或测试地震预警系统，而国内开展了数年的地震预警可行性研究和多个示范系统验证——2015年“国家地震烈度速报与预警工程”项目启动，2018年6月这一项目进入实施阶段，2021年7月部分区域开始“先行先试”，正式对外开展地震预警信息服务。相关项目是一个极其复杂的系统性工程，需要通过对现阶段已出现的问题进行深入剖析，进而改进软件系统、优化决策策略。

 

水合物赋存模式及其对水合物沉积物力学特性的影响

 

中国科学院地质与地球物理研究所侯晓坤、祁生文等人发现制样方式通过影响水合物的赋存状态显著影响水合物沉积物的力学特性，并提出水合物沉积物微观破坏的概念模型。相关成果发表于《地球能源和地球资源的地质力学和地球物理学》（Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources）。天然气水合物污染少，储量大。它是在一定条件下（如温度、压力、气体饱和度等），由水和甲烷组成的笼形结晶化合物，通常赋存在海底或多年冻土区的松散沉积物中。文章探究了水合物的赋存模式及其对水合物沉积物力学特性的影响，水合物对水合物沉积物力学特性的贡献体现在胶结效应和密实效应（有效孔隙减小）两个方面。

 

植物中具有相分离潜力的蛋白

 

清华大学生命学院方晓峰、邓海腾等人合作，利用大规模、高通量的蛋白质组学技术，同时建立高通量的检验蛋白相分能力的体系，筛选和鉴定了8种植物的相分离蛋白组。相关成果发表于《分子植物》（Molecular Plant）。生物大分子凝聚体是细胞内生物大分子（如蛋白质、核酸等）通过相分离形成的无膜细胞器，在细胞生命活动中起着至关重要的作用。研究者从拟南芥的幼苗和花组织中的细胞裂解液中鉴定到985个具有相分离潜力的蛋白，为研究植物中生物大分子相分离的功能奠定了基础。

 

更新版人类长非编码RNA数据库LncBook 2.0发布

 

中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）国家基因组科学数据中心开发了人类长非编码RNA数据库LncBook 2.0。相关成果发表于《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。人类长非编码RNA是哺乳动物基因组中的重要组成部分，参与DNA甲基化、组蛋白修饰、转录调控、转录后调控等多个生物学过程，与人类疾病的产生和发展密切相关。LncBook数据库致力于人类长非编码RNA数据整合，并通过多组学数据分析对人类长非编码RNA进行系统注释。LncBook2.0收录了119 722个新的转录本，注释了9632个新的基因，更新了21305个人类长非编码RNA基因的结构。丰富的多组学数据是LncBook2.0的一大亮点。

 

细胞生物力学研究进展

 

西安交通大学林敏教授与国内外合作者研究了整合素和N-钙黏素的动态力学黏附，通过调节丝切蛋白磷酸化介导间充质干细胞的力学感应。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。体细胞微环境中包含复杂的生化及物理因素，如何在体外重现这些动态力学作用成为领域研究的难点。文章利用DNA具有精确互补配对的特性，通过DNA杂交和链替换反应，实现了对整合素受体（介导细胞-ECM间的力学相互作用）和钙黏素受体（介导细胞-细胞间的力学相互作用）的实时动态调控，在体外模拟了间充质发育过程的动态力学微环境，进一步探索了力学因素对发育过程的影响规律及其作用机制。

 

蛋白质仿生封装研究进展

 

中山大学化学学院陈国胜、欧阳钢锋等人提出一种氢键有机框架仿生封装策略，调控细胞色素c构象并赋予其过类似氧化氢酶的生物催化功能。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。近年来科学家致力于设计人工多孔材料，通过类似的封装作用调控蛋白质构象。在细胞内，蛋白质结构的精准折叠通常需要依赖分子伴侣的功能。分子伴侣是一种具有笼状结构的蛋白质多聚体，笼状空腔可封装错误折叠或非折叠的蛋白质，并能介导蛋白质折叠成正确的结构。文章合成的生物纳米复合体系可在苛刻的非生理条件下执行过氧化氢酶的催化功能，并具有良好的循环利用性。

 

一种利用空间组学数据进行微环境建模的通用方法

 

复旦大学类脑智能科学与技术研究院原致远等人给出了空间组学数据中组织微环境的建模方案。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。论文通过最优传输理论构建了微环境之间的相互关系网络，将细胞分子表达谱的低维流形与空间局部拓扑特征联系起来，达到多个重要计算任务的同时分析，包括微环境异质性定量、空间域识别及差异微环境分析。文章开发了一种适用于多种空间组学数据的高扩展性多功能分析方法。随着越来越多空间组学数据的产生，这个方法会对解析其中分子和空间机理提供助力，在多种空间转录组、蛋白组和代谢组数据的测试中展现出较好的准确性、稳定性和鲁棒性。

 

DNA纳米装置工程化改造T细胞

 

华东理工大学叶邦策教授、尹斌成等人在DNA纳米系统的设计及生物医学应用研究中取得了突破性进展。相关成果发表于《美国化学会志》（JACS）。文章构建了T细胞膜上的DNA生物纳米杂合衔接系统，应用于工程化改造T细胞实现肿瘤免疫治疗，通过在细胞膜水平重编程T细胞受体，赋予其对肿瘤抗原的特异性识别及肿瘤细胞的特异性杀伤能力。这个衔接系统通过模块组件快速组装，实现靶向性快速转换，降低改造成本，增强疗法的通用性；利用DNA链置换反应的灵活性和可设计性，完成多种抗原的组合识别，提高疗法的识别特异性，同时构筑激活调节开关，实现T细胞可控激活，防范细胞因子风暴等副反应。

 

发现结缔组织成体干细胞

 

上海交通大学李保界课题组和陆军军医大学大坪医院陈林课题组合作，在成体骨骼、白色脂肪和真皮中发现了一群可以被一种遗传标记物所标记的成体干细胞。相关成果发表于《自然·遗传学》（Nature Genetics）。骨骼、脂肪等特殊结缔组织是重要的钙、磷和能量代谢器官，且在骨质疏松和肥胖等代谢疾病发生中扮演重要角色。发现成体干细胞对于了解组织器官的维持、再生修复和衰老具有重要意义。文章使用新构建的小鼠品系，进行遗传谱系示踪和单细胞基因表达谱分析，发现多个结缔组织中的成体干细胞，将有助于骨折和皮肤创伤的治疗和修复，也为间充质干细胞的临床应用提供了基础。

 

建立邻近细胞遗传学技术揭示体内细胞间相互作用

 

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周斌研究组基于合成生物学结合体内遗传学技术，开发了可以捕捉体内细胞间相互作用并能够永久追踪邻近细胞的创新研究工具“邻近细胞遗传学技术”。相关成果发表于《科学》（Science）。细胞之间的交流和相互作用是维持生物体生命活动有序进行的必要条件，解析细胞之间的相互作用对于深入了解多种生物学过程及其调控机制具有重要意义。利用新技术，文章揭示了心脏内皮细胞在早期胚胎发育过程中迁移到肝脏并转变成为肝血窦内皮细胞，以及在肿瘤生长过程中肿瘤血管内皮细胞迁移到肿瘤外包膜的现象，推动了对体内细胞间相互作用的深入探索。

 

大电流密度制氢研究

 

清华大学深圳国际研究生院刘碧录团队创制出一种基于双界面设计的同源金属电极。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。氢能作为一种能量密度高的可再生清洁能源，对于碳中和目标的实现具有重大意义。电解水是一种绿色制氢的重要技术，然而目前工业电解水制氢技术仍然面临储量、成本等许多挑战。研究表明，同源金属电极的界面结合力相比于传统粘结剂负载的Pt/C电极提高了2倍，证实了催化剂与基底界面的结合力强。原位气泡观察发现电极表面气泡的脱附速率提高6倍，气泡黏附力减小二分之一，从而证实了同源金属电极在传质方面的优越性。

 

一种端到端的旋转交流电磁场缺陷识别和三维重构物理信息神经网络

 

中国石油大学（华东）李伟教授团队在智能电磁无损检测领域取得新进展。相关成果发表于《工业信息学、机械系统和信号处理IEEE汇刊》（IEEE Transactions on Industrial Informatics、Mechanical Systems and Signal Processing）。针对常规电磁检测方法误判率高、缺陷尺寸量化精度低的行业难题，团队建立了复合交流电磁场理论模型，探究缺陷三维轮廓和电磁场扰动之间的映射关系，构建缺陷智能识别分类算法，首次提出物理信息缺陷三维轮廓重构神经网络，实现了任意方向、任意类型缺陷的定位、识别、分类、重构，显著提高了电磁检测方法的智能化水平和尺寸评估精度。

 

超子辐射衰变研究进展

 

北京谱仪Ⅲ国际合作组（简称BESⅢ合作组）周小蓉、李海波等人利用100亿J/y数据对超子辐射跃迁到中子过程J/ψ进行了精确测量，最新测量的跃迁概率较此前世界上各个实验平均值有5.6倍标准偏差的偏离。同时他们还首次确定了衰变过程的不对称参数。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。超子的衰变主要包括3类：强子衰变、半轻衰变及辐射衰变。其中超子的辐射衰变是唯一包含了电磁、弱和强3种相互作用的过程，是研究低能区相互作用的理想场所。论文描述的精确的实验结果为约束理论计算中宇称破缺振幅提供了重要的实验信息。

 

新一代液流电池储能技术研究

 

中国科学院金属研究所材料腐蚀与防护中心腐蚀电化学课题组以负极Fe/Fe2+相变反应为切入点，提出了配位化学设计策略，先后通过引入络合剂与极性溶剂，协同提升了Fe/Fe2+沉积溶解反应可逆性和析氢抑制性，实现了低成本全铁液流电池高效稳定长循环运行，有效突破了全铁液流电池技术的瓶颈。相关成果发表于《微尺度》（Small）。配位化学设计策略在提升全铁液流电池循环可逆性方面展现了显著效果，但高结合能下铁配位结构的氧化还原电位会发生偏移，一定程度限制了全铁液流电池高功率输出特性。新研究为低成本长寿命全铁液流电池技术产业化开发提供了技术支撑。

 

燃气热泵冷热联供技术

 

中国科学院广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队建立了一套燃气热泵冷热联供系统，开展了夏季制冷运行期间附带制备免费生活热水的性能研究，考察了多因素对制冷运行期间热泵制冷及余热回收获取免费生活热水特性的影响。相关成果发表于《国际制冷杂志》（International Journal of Refrigeration）。燃气热泵冷热联供系统由于耗电量低而无需电力增容，用电量不到电热泵的十分之一，在夏季可显著降低高峰电力负荷，可有效缓解近年来我国多省工业区出现的大规模电力供应紧缺的问题，有助于在民用及工商业供冷供暖能源消耗中实现多能互补的合理布局。

 

固-液界面摩擦起电研究进展

 

中国科学院兰州化学物理研究所王道爱团队，将摩擦学研究与界面摩擦电研究相结合，研究了界面摩擦电子产生与积累对材料性能的影响规律和调控机理，开展了其在摩擦与润滑界面监测、输运管道预警、摩擦调控等领域的初步应用。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。科研团队利用一种类似文丘里管的结构，通过耦联摩擦起电效应与击穿放电效应，研究气体-液体两相流与固体界面的摩擦起电行为。利用流体的流变学性能，解决了固-液在摩擦起电收集过程中接触面积小，接触分离速度、输出性能低等问题，实现了用1.0mL水获得3789V和867μA瞬时电流和电压输出的新纪录，分别是传统设计的1890和430倍。

 

首次构筑燃料电池多孔离聚物

 

北京理工大学王博教授团队在氢能领域针对燃料电池核心膜电极气固液三相界面中离子导通，气、水输运和电催化的问题，首次提出并构筑了适用于燃料电池催化层的多孔共价有机框架离聚物。相关成果发表于《科学》（Science）。多孔框架离聚物概念的提出突破了传统链状离聚物的束缚，可显著提高催化层的传质效率，大幅提高燃料电池的功率密度，使得铂碳（Pt/C）催化剂的质量活性和燃料电池的峰值功率密度均提高了1.6倍。文章详细探讨了多孔共价有机框架离聚物在燃料电池催化层中的作用机制，分析了共价有机框架纳米片对催化层中气体扩散、质子传输和水管理的影响。

 

钙循环能量存储与转化研究进展

 

中国科学院工程热物理研究所储能研发中心深度剖析了钙循环在传统碳捕获与封存行业的应用瓶颈，提出能量耦合对传统化石燃料电厂的贡献；钙循环热耦合对化石燃料低能耗制氢发挥了重要作用，其富氢及脱碳的协同转化机制亦在燃料电池、燃气轮机发电等领域应用前景广阔，并有望在匹配太阳能光热存储利用方面，发挥其能源互补耦合的特殊优势。相关成果先后发表于《碳中和》（Carbon Neutrality）、《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）。钙循环是颇具代表性的碳捕获及能量转换与存储技术，在太阳能热存储利用和低碳制氢转化的多能互联方面的研究得到关注。研究成果为探索碳捕获与封存能源化利用的多尺度问题提供了新思路。

 

揭示肝癌免疫微环境亚型

 

北京大学第一医院肿瘤转化研究中心张宁团队与北京大学生物医学前沿创新中心张泽民团队、北京大学人民医院肝胆外科朱继业团队合作，揭示了肝癌的免疫微环境亚型，并深入解析了肿瘤相关中性粒细胞的功能异质性，通过小鼠肝癌模型证明靶向肿瘤相关中性粒细胞有望形成新的肝癌免疫治疗策略。相关成果发表于《自然》（Nature）。文章首次在单细胞精度定义了肝癌的5种免疫微环境亚型，探究了其细胞组成、空间分布、基因组特征和趋化因子受体-配体网络，并首次全面揭示肿瘤相关中性粒细胞的异质性，发现并验证CCL4+、PD-L1+TAN两个关键亚群的促肿瘤机制。

 

肝再生增强因子蛋白稳定性失衡促进脂肪肝向肝癌发展的机制

 

首都医科大学基础医学院谢萍教授与安威教授联合利用临床标本、遗传学小鼠模型、细胞生物学和分子生物学等多种手段，发现肝再生增强因子蛋白稳定性失衡与肝癌的发生发展紧密相关。在肝癌进展过程中，泛素连接酶MDM2和去泛素化酶USP36协调调控肝再生增强因子的蛋白稳定性，从而影响了线粒体的能量代谢，参与了肝癌的发生发展。相关成果发表于《癌基因》（Oncogene）。肝细胞癌是常见恶性肿瘤，发病率位居全球第三位。我国是肝癌大国，肝癌发病人数和死亡人数均位居世界首位。除病毒性肝炎感染，近来研究表明非酒精性脂肪肝炎是肝细胞癌发病的重要诱因。

 

发现结直肠癌治疗新靶点

 

中山大学附属第六医院胃肠病学研究所李孟鸿、刘庆欣团队发现一种染色质重塑蛋白“CHD6”在结直肠癌中高表达，并且与病人的不良预后显著相关。相关成果发表于《细胞发现》（Cell Discovery）。随着经济社会发展，人们饮食结构的改变，结直肠癌的发病率不断攀升，是全球发病率排名第三、致死率排名第二的恶性肿瘤。随着医疗水平的提高，结直肠癌的预后有了很大改善，但依然存在治疗药物有限、药物不敏感、易复发等问题。因此发现更多有效的治疗靶点尤为重要。临床上仍有大量患者不能从西妥昔单抗治疗中获益。因此，发现更多的可以预测对西妥昔单抗敏感性的分子标志物对肿瘤的精准治疗有重要意义。

 

一类双苄基异喹啉结构小分子可作为新型铁死亡抑制剂

 

中国科学院广州生物医药与健康研究院舒晓东团队研究鉴定出一类具有双苄基异喹啉结构的生物碱小分子化合物可以有效抑制铁死亡。相关成果发表于《细胞死亡和疾病》（Cell Death and Disease）。铁死亡是一种脂质过氧化诱导的程序性细胞死亡，它参与了多种疾病的发病进程，如神经退行性疾病、缺血再灌注损伤、急性肾损伤等。抑制铁死亡的发生能有效阻止相关疾病的发展。目前临床上缺乏能应用的铁死亡抑制剂，因此开发针对铁死亡通路其他靶点，且体内有效的小分子抑制剂是相关研究领域的一个重要课题。在高剂量叶酸诱导的小鼠急性肾损伤模型中，多个上述小分子抑制剂有良好的肾保护活性。

 

干扰素基因刺激因子信号通路介导新冠多重机制的研究进展综述

 

上海交通大学药学院张翱教授课题组对目前已报道的新型冠状病毒和干扰素基因刺激因子信号通路间的联系进行了总结。相关成果发表于《免疫学前沿》（Frontiers in immunology）。由新型冠状病毒感染导致的新型冠状病毒疾病严重威胁人类健康和公共卫生安全。干扰素基因刺激因子信号通路是天然免疫系统的重要成员，通过感受来自病原体的DNA，激活下游干扰素响应，发挥抗病毒作用。文章讨论了病毒蛋白对干扰素基因刺激因子通路的拮抗机制及宿主细胞对这个通路的激活作用，总结了干扰素基因刺激因子激动剂对新型冠状病毒的抗病毒作用，以及干扰素基因刺激因子激动剂作为疫苗佐剂在新冠疫苗研发中的潜在应用价值。

 

模拟骨髓瘤仿生纳米体系靶向治疗多发性骨髓瘤

 

四川大学华西医院曲莹、钱志勇等人通过模拟骨髓瘤细胞仿生纳米体系，解决多发性骨髓瘤治疗递送入骨髓药物浓度不足的问题，为血液肿瘤的纳米药物治疗提供基础。相关成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）。论文选取骨髓瘤治疗一线用药硼替佐米作为治疗药物，利用嵌段聚合物将其有效装载，制备载药纳米粒子；然后将骨髓瘤细胞膜提取后包裹于纳米粒表面，制备了骨髓瘤仿生纳米粒子，而后通过体内外研究对其生物学性能进行系列评价。仿生纳米体系不仅模仿了“骨髓归巢”性能，同时还结合其同源靶向性能研究了药物递送的有关问题。

 

焦虑导致“社恐”的脑机制研究

 

浙江大学医学院的李晓明教授团队首次从行为表型的角度出发，阐明焦虑情绪介导不同行为表型的精细的神经环路机制和特异的神经分子基础，为从症状学的角度揭示焦虑障碍的发生和发病机制提供了新的方法和理论基础。相关成果发表于《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）。文章解析了中缝背核不同特性的五羟色胺神经元对基底杏仁核锥体神经元和小清蛋白阳性中间神经元的差异性投射及其不同的5-HT受体信号传递，并揭示其在焦虑的空间回避行为和社交回避行为中的作用，阐明了焦虑状态下不同行为表型的神经环路和分子机制。

 

BRCA突变患者对侧乳腺癌风险预测模型

 

北京大学肿瘤医院解云涛教授团队建立了一种用于评估BRCA1/2突变乳腺癌患者发生对侧乳腺癌风险的临床预测模型。相关成果发表于《临床肿瘤学杂志》（Journal of Clinical Oncology）。BRCA1/2称为乳腺癌高外显率的易感基因，携带BRCA1/2胚系突变的健康女性终身有很高乳腺癌的发病风险；而对于BRCA1/2突变的乳腺癌患者，其对侧乳腺亦有较高风险。模型预测发现一些BRCA1/2突变的个体对侧乳腺癌10年累积风险超过50%；而另外一些突变个体10年累积风险只有5%～10%。对一些对侧乳腺癌高风险的BRCA1/2个体，对侧预防性全乳切除可以作为一个选项；而对一些低风险的个体，可以采用严密的监测。

（本栏目责编：黄雪霜）