科研发展动态 | 2021年第9期

发布时间:2021/09/01 03:58:04 文章来源:本站


2021年第9



| 要目 |



— 生命科学 —

1.深港团队联合研制出有望预防和治愈艾滋病药物

2.港科大研发新型基因编辑技术有助治疗阿尔茨海默症

3.可吸入式新冠病毒纳米捕获剂可配合疫苗抵抗变异病毒


—  信息科学  —

新型量子机器学习技术实现数据特征提取


—  材料科学  —

1.全新塑料垃圾升级回收技术室温分解PET

2.汗液驱动柔性动力电池重新定义电池供电方式



| 生命科学 |



深港团队联合研制出有望预防和治愈艾滋病药物


近日,深圳国家感染性疾病临床医学研究中心/深圳市第三人民医院艾滋病医学中心与香港大学艾滋病研究所陈志伟教授团队组成的联合研究团队在对非人类灵长类动物的实验中发现,动物在HIV病毒暴露前接受单次的BiIA-SG(该团队2018年研制出的串联双价艾滋病广谱中和抗体)肌肉注射治疗,能100%预防HIV感染;而对于已经感染HIV的动物,在接受单次的BiIA-SG治疗后,被感染动物可以100%存活,且大部分动物体内病毒持续完全抑制时间长达2年。这意味着BiIA-SG有望成为一种有效预防和治愈艾滋病的药物。目前,这项研究结果已在国际期刊《Cell Reports》上发表。

该联合研究团队最近还获得了另一项研究成果——PD1融合型艾滋病核酸疫苗的动物实验证据。研究显示,该疫苗能在恒河猴中诱导出有效的效应T细胞(CD8+ T细胞),并能持续抑制HIV的病毒血症。该研究结果已在国际著名期刊《PLoS Pathogens》上发表,并已经开始在筹备开展一期临床试验。

BiIA-SG抗体与PD1融合型艾滋病核酸疫苗联合应用,有望成为国际上首个功能性治愈艾滋病的免疫疗法。该研究已由香港大学艾滋病研究所与深圳市三院艾滋病医学中心联合团队主持,与清华大学、中国医科大学及上海巴斯德研究所合作完成。

微评:预防或治愈艾滋的方法对遏制艾滋病进一步的流行尤为重要,但HIV病毒的高突变性导致人体极难产生可抑制变异病毒的广谱中和抗体,从而导致基于单一广谱中和抗体的疗法多次失败。与单一艾滋病广谱中和抗体相比,新治疗方法的广谱性和有效性明显得到改善,对患者和控制艾滋病流行都具有重要的临床意义,有望成为治愈艾滋病路上的重大里程碑。


港科大研发新型基因编辑技术有助治疗阿尔茨海默症


由香港科技大学领导的国际研究团队近日成功研发出一种新型全脑基因编辑技术,在小鼠模型中证明可改善阿尔茨海默病的病理症状,有潜力发展成阿尔茨海默病的新型长效治疗手段。这一新型基因编辑技术由港科大副校长叶玉如领导的团队研发。它使用新型运送工具,可跨越血脑屏障,通过单次、无创的静脉注射,将优化的基因编辑工具运送到整个大脑,实现高效的全脑基因编辑。研究发现,阿尔茨海默病转基因小鼠在接受这一技术治疗6个月后,其大脑中被认为引发阿尔茨海默病神经退行病变的淀粉样蛋白斑块,仍保持较低水平。证明这一技术的单次治疗可维持长期疗效,而小鼠接受治疗后并没出现明显副作用。进行这项研究的团队由港科大、美国加州理工学院及中国科学院深圳先进技术研究院人员组成。研究结果已在国际科学期刊《自然·生物医学工程》上刊载。

微评:基因编辑对治疗家族性阿尔茨海默病这类由遗传基因突变引发的疾病展现出巨大潜力,该研究通过单次、无创的静脉注射解决了基因编辑技术在临床应用中仍缺乏有效、非侵入式运送工具的障碍,有助于推动相关疾病精准医疗的发展。


可吸入式新冠病毒纳米捕获剂可配合疫苗抵抗变异病毒


近日,苏州大学功能纳米与软物质研究院教授刘庄、陈倩以及上海市肺科医院教授杨洋团队合作开发了一种可吸入的含hACE2的纳米捕获剂。该药物能够与人体内的宿主细胞竞争结合 SARS-CoV-2病毒,由此保护人体宿主细胞免受感染。该项成果发表在美国《国家科学院院刊》上。

目前市面上的疫苗主要通过产生病毒S蛋白表面的中和抗体来保护宿主免受感染。然而病毒S蛋白会不断突变,突变会使疫苗的有效性降低。苏大研究团队设计的这种含有hACE2的纳米捕获剂,其思路并不是在人体内产生抗体以中和病毒,而是通过摄入hACE2,与人体内hACE2受体竞争,抢先一步与病毒结合,因此其中和效果不受S蛋白突变的影响,并且对不同的病毒突变株均能有效,可以有效避免病毒变异带来的疫苗失效问题。

微评:疫情的反复和病毒的不断变异使得人类面临着前所未有的挑战,来自世界各地的研究者均在不断开拓新策略抵抗病毒,该项目通过纳米捕获剂抢先一步与各类变异病毒结合,保护人体宿主细胞免受感染,能配合现有疫苗提升对变异病毒的防御效果,为抵御变异病毒提供了新方向。



| 信息科学 |



新型量子机器学习技术实现数据特征提取


中国科学技术大学/中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰团队在量子机器学习研究中取得重要进展,研发出新型量子特征提取算法,通过实验实现了对未知量子系统矩阵的分析与信息提取。此次研发的新技术可以实现对数据预处理过程的量子加速,高效率提取出量子数据矩阵中的关键特征,用于后续进一步分类与识别。该量子数据特征提取技术提升了机器学习的效率和效果,实现了量子人工智能运行的关键步骤,未来可在较大规模量子处理器上得到应用。该成果发表在近期的《Science Advances》上。

微评:量子机器学习可以将量子算法的并行加速特性应用于人工智能领域中,提升人工智能系统的数据处理效率与计算能力,有望在未来实现基于量子系统的人工智能。


| 材料科学 |



全新塑料垃圾升级回收技术室温分解PET

中国清华大学化学系副教授、博士生导师段昊泓领衔科研团队最新研究提出一种以电化学升级回收塑料的可持续解决方案,可将塑料回收转化为价值更高的化学材料和氢燃料,从而有助于管理塑料污染,并具有清除塑料垃圾变废为宝的应用潜力。这项“将塑料经济地升级回收为化学材料和燃料”的成果论文,近日在国际学术期刊《自然-通讯》上线发表。

该团队通过使用地球上储量丰富的镍基和钴基催化剂,在室温下促进聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料转化为价值更高的产品。这种催化剂具备高效升级回收和高产物选择性,使得产物容易分离。经过电解和产物分离,该团队将1公斤固体塑料转化为具有商业价值的固体化学物质,如常用于饲料的二甲酸钾以及氢气燃料。传统塑料升级回收技术通常需要高温加热,过程中会产生复杂的混合产物,且分离它们代价高昂。而该团队的最新研究成果的应用则更具有经济可行性,处理1吨塑料垃圾的净收入约达350美元。

微评:PET塑料主要用途是饮料包装和织物,如常见的矿泉水瓶等,属于白色污染的一种。目前,PET年产量为6500-7000万吨,约占总塑料产量的17%。因此,废弃PET塑料的回收是十分重要的科学和社会问题。研究团队以二甲酸钾作为回收终产物,可降低分离成本并具有高附加值,具有广阔的应用前景。


汗液驱动柔性动力电池重新定义电池供电方式


新加坡南洋理工大学材料科学家Lee Pooi See教授领导的团队开发出一种新型电池,可从汗水中获得能量。研究人员使用银片和喷墨打印亲水聚脲-丙烯酸酯(HPUA)的技术创造了这种电池。当银片接触到汗水时,汗水中的氯离子和酸性物质会使银片聚集在一起,增加导电性,并产生电流。电池所用的可拉伸纺织品也具有很好的吸收能力,可保留大量的汗水,即使人不怎么出汗也能获得稳定的电源。研究人员进行了一项试验,测试者将电池戴在手腕上,在静止的自行车上骑行30分钟。在此期间,测试电池产生了4.2伏电压和3.9毫瓦功率,这足以驱动一个商业温度传感器并通过蓝牙将传感器的数据传输到智能手机上。该电池不包含任何现代电池中含有的重金属或刺激性化学品。

微评:利用汗液发电并不是新加坡南洋理工大学的首创,早在2017年,美国加利福尼亚大学的研究团队便推出了一款利用汗液供电的电池。业界对于汗液发电的研究还在继续。虽然距离真正走向市场规模化应用还有很长的路要走,但值得拭目以待。