科研发展动态 | 2020年第4期

发布时间:2020/08/12 10:46:23 文章来源:本站

l  生命科学

1.我国新冠病毒疫苗研发五路并进

2.国药集团中国生物新冠灭活疫苗Ⅰ/Ⅱ期实验数据公布

3.MIT研发定向梦境控制孵化设备

4.纳米混合粒子新特性有助于诊断和治疗癌症

l  信息科学

1.华为芯片业务突破困境的根本方法在于IDM模式

2.照片隐形技术 在人工智能面前保护您的脸部隐私


l  材料科学

1.科学家开发出无法被切割的新型合成材料

2.科学家发明一种可以自我修复的生物混凝土


3.


4.

l  生命科学


我国新冠病毒疫苗研发五路并进

一般疫苗研发需要多年时间进行临床研究与测试,但因为疫情汹涌,在技术与临床条件允许的情况下,研究机构纷纷加快疫苗研发进程。近期新冠疫苗研发有了诸多新进展,一方面多家企业进入新冠疫苗临床阶段,另一方面武汉生物研究所已经启动三期临床试验,走在全球疫苗研发的前列。三期临床试验需要较长的时间,是一道较大的门槛,一旦跨过了,新冠疫苗将进入上市审批阶段。鉴于国内政策和各个企业的疫苗生产准备工作,新冠病毒疫苗的上市速度会十分快速。

根据近日工信部的数据显示,我国现有13家企业陆续开展了新冠疫苗产能建设,其中9家企业已经获批开展临床试验,这些企业也形成了疫苗研发的第一梯队。

技术路线

技术特点

研发单位

灭活疫苗

最传统的经典技术路线,通过在体外培养新冠病毒,然后将其灭活,使之没有毒性。

北京科兴、武汉生物研究所、北京生物制品研究所、中国医学科学院医学生物学研究所,共四家企业和科研机构进入到临床试验阶段。

重组蛋白疫苗

也称基因工程重组亚单位疫苗,通过基因工程方法,大量生产新冠病毒最有可能作为抗原的S蛋白,把它注射到人体,刺激人体产生抗体。

智飞龙科马与三叶草生物两家公司已开展一期临床试验。

核酸疫苗

包括mRNA疫苗和DNA疫苗。传统疫苗主要是体液免疫,mRNA疫苗除了体液免疫还有比较强的细胞免疫。mRNA疫苗是一个核酸序列片段,不含病毒微生物成分,它在人体内相对安全,它的生产工艺也便于快速标准化,产能比较大。

解放军军事医学研究院和复星医药两家已在国内开始了mRNA疫苗一期临床。

腺病毒载体疫苗

用经过改造后无害腺病毒作为载体,装入新冠病毒S蛋白基因,制成腺病毒载体疫苗,刺激人体产生抗体。

康希诺生物和军事科学院陈薇院士团队合作研发的腺病毒载体新型冠状病毒疫苗,目前已经结束二期临床试验阶段。

减毒流感病毒载体疫苗

用已批准上市的减毒流感病毒疫苗作为载体,携带新冠病毒的S蛋白,共同刺激人体产生针对两种病毒的抗体。

尚未有企业通过此研究路径进入临床阶段。华兰生物参与了由厦门大学牵头、香港大学联合开发的“基于流感减毒载体的新型冠状病毒鼻喷减毒活疫苗的研发”项目,该项目已报国家科技部。

微评:多技术路线推进的新冠病毒疫苗研发,既可以大大降低我国疫苗研发失败的国家安全风险,同时也将有利于我国科研机构和相关公司为全球新冠疫情的有效解决做出“大国”贡献。


国药集团中国生物新冠灭活疫苗Ⅰ/Ⅱ期实验数据公布

据国药集团中国生物技术股份有限公司官网消息,8月13日,国际医学期刊《美国医学会杂志》刊登了国药集团中国生物武汉生物制品研究所和中国科学院武汉病毒研究所联合研制的新冠灭活疫苗Ⅰ/Ⅱ期临床试验结果,结果显示,这款全球首个被批准进入临床试验的新冠灭活疫苗,其安全性、耐受性及免疫原性与其他新冠疫苗“旗鼓相当”,部分数据甚至优于其他同类新冠疫苗。

在这篇由科技部“863计划”首席科学家、中国生物董事长杨晓明研究员和华中科技大学潘安教授为文章共同通讯作者,河南省疾控中心夏胜利主任医师、中国生物段凯博士和张云涛博士为共同第一作者的论文中,详细公布了中国生物武汉生物制品研究所新冠灭活疫苗Ⅰ/Ⅱ期320名18-59岁的志愿者临床试验数据。据了解,这篇发表于《美国医学会杂志》的新冠灭活疫苗Ⅰ/Ⅱ期临床试验结果也是全球新冠灭活疫苗第一篇正式发表的临床试验数据文章,同时也是全球首次报道关于蛋白免疫原的新冠疫苗临床试验数据。

中国生物位于北京的全球首个也是最大的新冠灭活疫苗生产车间,已于近期通过国家相关部门组织的生物安全联合检查,具备使用条件。结合中国生物位于武汉的高等级生物安全设施及配套实验室综合体,两个研究所生产车间在投入使用后,能够保证新冠病毒灭活疫苗年产能合计达到2.2亿剂次,一旦疫苗成功上市,很快就能够大批量地提供安全、有效、高质量的疫苗。

国别

企业/团队

疫苗类型

试验阶段

康希诺

腺病毒载体疫苗

Ⅱ期完成

国药集团

灭活病毒疫苗

Ⅲ期

北京科兴

灭活病毒疫苗

Ⅲ期

Moderna

mRNA疫苗

Ⅲ期

美/德

辉瑞/BioN Tech

mRNA疫苗

Ⅱ/Ⅲ期

AstraZeneca

腺病毒载体疫苗

Ⅱ/Ⅲ期

智飞龙科马生物制药

重组蛋白疫苗

Ⅱ期

中国医科院生物所

灭活病毒疫苗

Ⅱ期

Morningside

mRNA疫苗

Ⅰ/Ⅱ期

Zydus Cadila

DNA疫苗

Ⅰ/Ⅱ期

AnGes

DNA疫苗

Ⅰ/Ⅱ期

Novavax

重组蛋白疫苗

Ⅰ/Ⅱ期

Bharat Biotech

灭活病毒疫苗

Ⅰ/Ⅱ期

强生

腺病毒载体疫苗

Ⅰ/Ⅱ期

Arcturus Therapeutics

mRNA疫苗

Ⅰ/Ⅱ期

Inovia

DNA疫苗

Ⅰ期

CureVac

mRNA疫苗

Ⅰ期

军科院

mRNA疫苗

Ⅰ期

Genexine

DNA疫苗

Ⅰ期

Gamaleya

腺病毒载体疫苗

Ⅰ期

微评:有效新冠疫苗的好消息将会越来越多,在全球疫苗研发团队中,中国自主研发的疫苗进展情况目前暂位列第一梯队。国药集团Ⅰ/Ⅱ期临床实验数据的公布,将在全球范围内增强各国对中国疫苗安全有效的信心。


MIT研发定向梦境控制孵化设备

近日,麻省理工学院的神经科学家Adam Haar Horowitz领导的一个科研团队发表最新成果,详细阐述了一种“定向梦境孵化”的方法(TDI),并研发出配套的可穿戴设备,成功地在人们进入睡眠后操纵其梦境内容。

人的睡眠通常被分为5个状态,其中包括催眠状态和熟睡状态。催眠状态与熟睡状态其实有许多相似之处,例如大脑都处于无意识的状态。但在催眠阶段时,人们能够听到并处理音频信息,大脑特别容易接受对梦的暗示。因此,该团队就利用这一特点,研究出一种名为 Dormio 的可穿戴设备。该设备形似手套,装有传感器,可以轻松地戴在手上。当一个人戴着 Dormio 设备入睡时,设备将通过一个与之相联的 app 向入睡者播放音频线索。

在实验中,MIT 媒体实验室的 Fluid Interfaces 研究小组首先使用该设备,向49名参与者播放音频线索,例如“请记住,在梦中想起一棵树”。而后,Dormio 自带的传感器会寻找表明该人已进入催眠阶段的生理数据,一旦发现受试者进入睡眠,系统就会短暂地唤醒他们。并促使他们说出自己的梦境内容,记录下来。最后,在短暂的中断之后,受试者会再次进入睡眠状态,但只是短暂睡一会儿就被唤醒。这样一来,受试者就会经历一系列反复的做梦、醒来和做记录的流程。而所有这些环节都围绕着对梦的引导作用。研究人员在论文中解释说:“有针对性的梦境引导是一种在睡眠过程中重新激活某些记忆的方法,其方式是将特定的记忆或相关的记忆整合到睡眠者的梦中。”

通过分析所有受试者的梦境记录,研究人员发现,当 Dormio 在催眠阶段提示参与者“想起一棵树”时,后续的梦境报告显示,约有 67% 的人说他们确实梦到了一棵树。而相比之下,对照组的梦境报告则几乎没有提及树木。这表明,Dormio 发出的音频线索,能够在一定程度上引导人们的梦境,从而达到控制做梦内容的目的。研究人员说,除了帮助塑造人们的梦境外,他们的 Dormio 设备和 TDI 方法还可以用于基于睡眠的记忆巩固技术,或通过促使人们有意识地清晰地回想起来梦境,作为帮助提高创造力的工具。目前,虽然原型系统仍在完善中,但实验结果表明它确实可以成功地影响做梦内容,并且可以在很大程度上记录梦的内容。未来,这一研究也拓宽了梦如何影响情绪、创造力、记忆力和其他方面的研究途径。

事实上,该团队早于 2018 年就开始了有关人类梦境的研究。当时,该团队仅在 6 个人中进行首次实验,展示了梦境孵化和对创造力的增强。而后,多位科学家开始与该团队接触,表示有兴趣复制这一梦境控制研究。其他许多大学也已经开始了有关 Dormio 的研究,包括哈佛大学、杜克大学、波士顿学院、罗切斯特大学和芝加哥大学。

微评:迄今为止,大多数睡眠和梦境研究的开展仅限于大学实验室,这对研究人员和参与者而言既昂贵又麻烦。而该研究小组开创了用于研究睡眠和与梦想联系的、新的、成本低的技术,从而为开展更多的研究以及在自然环境中进行这些实验提供机会。除了使科学家受益之外,这项工作还可能带来新的商业技术,例如对影响入睡、睡眠质量、基于睡眠的记忆巩固和学习的干预措施。


纳米混合粒子新特性有助于诊断和治疗癌症

财联社7月28日讯,俄罗斯莫斯科钢铁合金学院与德国杜伊斯堡-埃森大学合作,揭示了“磁铁矿-金纳米”混合粒子的一种新特性。这种特性有助于今后在医学上诊断和治疗癌症。相关研究结果发表在《化学材料B》杂志上。

微评:基于纳米-分子层面的新型治疗方法和药物研发,是癌症诊断和治疗的一个充满希望、蓬勃发展的科研方向。


l  信息科学


华为芯片业务突破困境的根本方法在于IDM模式

去年华为手机上的谷歌服务被限制,好在华为早前就开始自研的鸿蒙系统,商用于手机提上日程,目前国际版新机已经植入HMS。今年美国再次出手,限制芯片供应商为华为生产芯片,想彻底击垮华为。这些不公平的打压,确实让华为面临巨大困难,不过另一方面来看,这倒也是一个又一个的巨大挑战,华为或被逼成一个“全能选手”。

自从芯片生产遭遇挫折后,华为手机业务可以说是面临生死存亡的紧要关头。除了第一时间向台积电追加芯片生产订单外,华为目前还未官宣其它动作。华为目前研发的5nm芯片拥有全球范围内先进的技术,放弃它外购芯片显然是下策,但国内现在的最高制程也才14nm,短时间内想要实现技术突破也是比较难的。

日前,华为正在招聘光刻工艺工程师,可见华为或将准备自己动手生产芯片。这在行业里也并不是没有先例,苹果是自研芯片,但也和现在的华为一样在第三方生产,还有一个比较强大的三星,它就是既做到了猎户座芯片的自主研发,同时又有自己的芯片代工厂,可以完成自主生产。看来华为也有意往此方向发展,开启IDM模式,将芯片研发、测评、生产、封装等一系列操作,都依靠自己完成。

微评:开启IDM模式,这是解决华为芯片困境的最根本办法。有了5nm芯片制造技术和生产链以后,华为自研的麒麟芯片生产问题就能够迎刃而解,同时美国也无法阻碍华为的发展,再加上华为领先的5G技术,以及未来可期的鸿蒙系统。综合这些优势,华为或将继续扩大在全球的影响力和市场占有率。届时华为的强大,将带领国产品牌在全球都有一定话语权,不再受人限制。但IDM模式意味着自己要研发并生产芯片,这是一个大工程,不仅需要更多的人力、财力、物力,而且难度系数很高,也需要一个时间过程。所以,IDM模式对华为来说,可以是长远计划之一,现在着手准备是没有问题的,但这并不能有效解决当下华为麒麟芯片的生产问题。


照片隐形技术 在人工智能面前保护您的脸部隐私

近日,来自芝加哥大学SAND Lab实验室的华人学生单思雄和Emily Wenger共同发布了一项最新研究成果--Fawkes人工智能算法,研究人员通过给照片加上一点肉眼看不出来的像素级别的微小修改,就能让你的脸成功“隐形”。这项研究的目的,是帮助网友们在分享自己的照片的同时,还能有效保护自己的隐私。其技术原理是,对于深度神经网络而言,一些带有特定标签的微小扰动,就能够改变模型的“认知”。在Microsoft Azure Face API、Amazon Rekognition和旷视Face Search API这几个最先进的人脸识别服务面前,Fawkes算法的“隐身”效果达到了100%。给照片穿上“隐身衣”的这项技术本身也“隐形”,其对照片的微小修改不会对照片的视觉效果产生影响。目前Fawkes软件已开源,Mac、Windows和Linux平台都可以使用。

微评:此项技术使得即使你在网络上的照片被非法抓取,用这些数据训练出来的人工智能人脸模型,也无法真正成功识别你的脸。对于人工智能技术应用有顾虑的场景,多了一项可以放心的技术“武器”。


l  材料科学


科学家开发出无法被切割的新型合成材料

大自然中每一种物质都是可切割的,甚至钻石。但直到最近,英国达勒姆大学(Durham University)和德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会(Fraunhofer Institute)的研究人员发明了一种无法被切割的名为“Proteus”的新型合成材料。研究人员表示,该化合物由多孔泡沫铝和陶瓷制成,比钢轻15%,但经得起任何研磨器械的挑战(切削工具转向和变钝),这使它成为轻量级装甲等应用的理想选择。研究人员称,当刀具咬合进Proteus时碰到陶瓷球时,会受到极大的震动。这种共振使工具开始反弹,令尖锐部分逐渐钝化。此外,当陶瓷遭触动时,细小颗粒会填充到基体中。晶粒间的原子间作用力与所施加的能量成正比地增加,使材料更难旋转。经测试,Proteus在面对角磨床、钻头、高压水射流切割机时都被证明有效抵御了切割。

微评:基于多领域交叉融合的创新思考和特殊结构设计的新材料,是比较容易形成突破性成果的科研路线。特别是与信息科学、生物科学、物理化学科学等学科领域,无论是在理论贯通、原理融合,还是在思维借鉴、方法互用等方面,都有创新交叉的空间和机会。


科学家发明一种可以自我修复的生物混凝土

现代房屋建造以钢筋混凝土为主,不过再强大的混凝土也抵挡不住岁月的侵蚀,每年花在建筑维修的费用是极高的,我国甚至超过了万亿。而荷兰微生物学家Jonkers有希望改变现状,他发明了一种可以进行自我修复的“生物混凝土”。他在混凝土中混入了芽孢杆菌,其产生的孢子能在没氧气和食物的情况下活200年,还能生成和混凝土完美结合的石灰石来修复建筑。这些孢子在平常会处于休眠状态,一旦建筑开裂,水和空气的进入就会使孢子恢复新陈代谢功能,不过光能活跃起来还不够,最重要的还要产生石灰石。要想让人家干活就得给食物,Jonkers选择用乳酸钙当营养来源,把它跟细菌一起搞到了混凝土中,细菌一旦复活就会食用乳酸钙,然后通过代谢把钙和碳酸离子结合,形成石灰石修补裂缝。怎么样让修复材料在混凝土制作搅拌过程中存活下来也是个问题,而Jonkers采取的方法是将乳酸钙裹着塑料外壳变成一种微胶囊,当水分进入时可降解塑料外壳就会分解掉,暴露出乳酸钙供给养分开始修复过程。据测试,这种混凝土3周内就可以修复0.5毫米宽的裂缝。为此,Jonkers的发明获得了欧洲的创新大奖。

微评:利用细菌这个免费“工人”进行建筑修复工作,“生物混凝土”或许可以开启一个建筑新时代,不但可能让我们所建设的房屋更加牢固可靠,同时也可能每年节省大量的维护维修费用。