快讯！南大七月科技领域新进展
01
发现肝纤维化的潜在治疗靶点
肝脏纤维化是慢性肝脏疾病发展到肝硬化、肝癌的必经病理过程。血吸虫病的主要病理损伤是肝脏纤维化，截止到2019年底我国仍有晚期血吸虫病人3万余人，但临床上还没有根本有效的抗纤维化的药物，且肝纤维化的机制未完全阐明。近日，南京大学生命科学学院华子春教授团队与江苏省血吸虫病防治研究所开展研究，发现RIP3缺乏可减轻日本血吸虫诱导的肝纤维化。RIP3-JNK- cJUN/Egr1轴正反馈调节炎症因子和ROS的产生，从而激活HSC，促进血吸虫肝纤维化。抑制JNK可预防血吸虫病肝纤维化。因此，RIP3及其信号通路可能是致病性肝纤维化的新药物靶点。该研究进一步阐明了肝纤维化形成的分子机制，为肝纤维化的药物研发提供新的思路。
RIP3在血吸虫病肝脏纤维化中的分子机制及信号通路示意图
02
纪念希格斯粒子发现十周年——南京大学ATLAS团队在大型强子对撞机实验的希格斯粒子研究成果中做出重要贡献
近日，欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机LHC上ATLAS和CMS实验在《自然》杂志上首次发布基于全部Run2数据的希格斯粒子的联合测量结果，这是迄今为止希格斯粒子性质的最精确测量结果。南京大学ATLAS组为此次研究做出了重要贡献。从1998年加入ATLAS国际合作组，南京大学ATLAS组积极参与了ATLAS实验的探测器建造及其升级和物理分析工作。南京大学物理学院金山教授主持了科技部国家重点研发项目“ATLAS实验Run2数据物理分析”。南京大学ATLAS组在发现希格斯粒子与底夸克的耦合中做出了长期重要贡献，这一发现被美国《物理》期刊评为2018年物理学十大亮点成果；ATLAS组在发现希格斯粒子与陶轻子的耦合及其性质测量中也做出了关键贡献，并担任了该分析的负责人。以上发现希格斯与底夸克和陶轻子的耦合成果被科技部推荐为十三五国家重点研发计划重大科技成果。此外，南京大学ATLAS组还在希格斯粒子衰变到双光子末态的精确测量、希格斯粒子自耦合测量等研究中做出了重要贡献。
03
揭示柔性硅基纳米粒子增强抗肿瘤免疫疗效
基于树突状细胞 (DC) 的抗肿瘤免疫疗法，可通过纳米粒子作为免疫佐剂负载肿瘤抗原，由其组成纳米疫苗发挥抗肿瘤作用。在此基础上，南京大学医学院附属口腔医院牟永斌教授团队与南京邮电大学滕兆刚教授团队合作，制备了一种柔性介孔有机硅基纳米疫苗（SMONV），并研究了该纳米疫苗机械性能对DC介导免疫应答的影响及相关机制。 研究发现，SMONV因其柔性可促进DC对抗原蛋白更多的摄取，通过内体逃逸诱导大量抗原的胞质递送，引起DC有效成熟和抗原交叉提呈。 此外，柔软特性使SMONV提升了体内抗原的淋巴引流效率，激活了高效的体液和细胞免疫。荷瘤小鼠纳米疫苗接种的结果进一步表明，皮下注射SMONV可高效诱导抗原特异性CD8+ T细胞免疫响应，改善调节性T细胞介导的免疫抑制，增强记忆T细胞介导的免疫记忆，有效抑制荷瘤小鼠的肿瘤生长。 此外，SMONV和抗PD- L1抗体联合应用可进一步增强其抗肿瘤效果。这一工作证明了纳米颗粒的机械性能在DC介导的抗肿瘤免疫中发挥着重要作用，为未来抗肿瘤疫苗的机械性能设计提供了参考。
SMONV有效激活DC介导的抗肿瘤免疫响应
04
脊椎动物早期演化研究取得重要进展
近日，南京大学地球科学与工程学院姜宝玉教授课题组和中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的“地球-生命系统早期演化”研究团队密切合作的研究成果，确认了我国5.18亿年前澄江动物群中的云南虫是脊椎动物最原始类群。该成果发表在《Science》期刊上。Science新闻中心（SciPak）将该论文作为亮点文章进行了推广。距今约5.05亿年的加拿大布尔吉斯页岩动物群和距今约5.18亿年的中国云南澄江动物群产有丰富的、保存精美的、以软躯体结构为特征的动物化石，为揭开脊椎动物起源和早期演化之谜提供了珍贵材料。研究团队通过实验发现了微纳尺度三维保存的叠盘状细胞结构（stacked discoid structure）和蛋白微原纤维构造（fibrillin microfibril），这是脊椎动物软骨常见的细胞间基质的纤维结构，表明云南虫属于原始脊椎动物。此外研究还证明云南虫处于脊椎动物谱系的最基干位置，介于尾索动物和其他脊椎动物（包括现生和化石物种）之间。云南虫为揭示脊椎动物的起源和早期演化提供了关键证据，对脊椎动物颌和其他关键特征演化的探索均将产生深远的影响，同时也展示了澄江动物群化石具有保存微纳尺度精细生物学结构的潜力。
云南虫生态复原图
05
全球植被生长对城市环境响应方面取得重要进展
在全球尺度上定量城市环境对植被生长的影响及其驱动机制，将有助于更好地理解植被对全球环境变化的响应。南京大学地理与海洋科学学院杨琳教授和周成虎院士研究团队，及博士生张磊等基于近二十年（2001-2018）的海量卫星遥感观测大数据，针对全球672个大型城市，在定量城市化对植被生长所造成的直接和间接影响方面取得进展。面对当今气候变化和人口增长对城市环境所带来的重大挑战，该研究团队深入探究了人类活动主导的城市环境变化所引起的植被生长增强作用及其影响机制，丰富了现有研究对于环境变化如何在全球和局部尺度上影响植被生长的理解，并通过城市环境这一“天然实验室”给未来气候变化背景下植物所可能产生的适应性变化提供诸多启示，对建设韧性城市、应对未来气候变化提供参考与支撑。
城市化对全球植被生长间接影响的时空格局. A, B: 间接影响在各城市中的多年平均大小及其沿纬度的变化; C, D: 间接影响的多年变化趋势及其沿纬度的变化; E, F: 间接影响随城市所在的气候背景条件的变化
06
发现肝脏胰岛素作用新机制
胰岛素在控制能量代谢中具有至关重要的作用，餐后胰岛素大量分泌到血液中促进葡萄糖、脂肪酸以及氨基酸的吸收来调节全身能量稳态。南京大学医学院陈帅、王宏宇团队通过磷酸化蛋白质组学方法分离了小鼠肝脏中受胰岛素调控的磷酸化靶蛋白，其中鉴定到一个新的胰岛素响应蛋白TRIM24（又名TIF1ɑ）。TRIM24是一个TRIM家族的E3泛素连接酶，在基础状态下主要存在于细胞核中、调节基因转录。胰岛素刺激可显著将TRIM24转位到细胞浆中，形成点状结构。蛋白激酶PKB可磷酸化TRIM24碳端、位于其第2个核定位序列中的丝氨酸1043位点，该磷酸化事件可促使TRIM24在核输出蛋白XPO1的帮助下从细胞核转位到细胞浆中。TRIM24可泛素化EDC4可降低后者与脱帽酶组分DCP1互作，影响脱帽酶复合体形成。经过实验分析发现，TRIM24 是一个新的胰岛素响应蛋白。胰岛素刺激可使其从细胞核转位到细胞浆中，调控P-body功能，进而调控Pparγ的mRNA稳定性，从而调控肝脏脂质代谢。这一新的胰岛素作用机理可为脂肪肝的治疗提供新的潜在药物研发靶标。
TRIM24响应胰岛素通路调节P-body功能的模式图
07
无时间衍射横向轨道角动量光束
近日，南京大学现代工程与应用科学学院陆延青教授团队实现了数学严格等价的超高阶时空贝塞尔涡旋光束(l = 100)的产生，同时证明可以通过内禀色散因子来描述该光束的传输演化规律，进而在理论上提出可以利用色散工程实现无时间衍射的横向轨道角动量光束。研究者基于对空间傅里叶变换的逆向设计，提出了一种实现特定时空频谱的瞬时x–ω调制方法，成功产生了最大拓扑荷为100的时空贝塞尔涡旋。进一步研究不仅提供了光子可以具有超高横向 OAM的直接证据，而且提出了一种通用策略来产生这种 OAM。研究团队首次观察到横向 OAM 光束上的纯时间衍射效应，并证明可以通过内禀色散来描述由此产生的时间对称演化，还提出借助色散工程来实现无时间衍射的横向轨道角动量光束。上述结果为横向 OAM光束的进一步研究及应用铺平了道路。
拓扑荷l为10， 25，50和100 的时空贝塞尔涡旋的实验与仿真结果
08
IEEE集成电路领域旗舰会议上再获最佳论文奖
2022年7月4至6日，IEEE计算机学会超大规模集成电路年度研讨会在塞浦路斯的帕福斯举行。南京大学电子科学与工程学院王中风教授团队的论文"An Efficient Accelerator of Deformable 3D Convolutional Network for Video Super-Resolution"（作者：张思雨，毛文东，王中风）， 获得大会颁发的“最佳论文奖”，这是王教授团队第二次荣获该年会的最佳论文奖，也是其团队在近三年内第五次在IEEE集成电路相关领域的国际学术会议上荣获最佳论文奖。本次王教授的获奖论文面向可变形3D卷积网络设计了块解耦的计算策略、多维度交叉的存储方案和专用的硬件架构，大幅度提高了计算效率，并彻底解决了该算子带来的访存冲突问题。实验结果表明，文章提出的设计可以显著改善现有方案的视频超分辨率重建效果并提高了处理速度。
09
绘制非人灵长类动物单细胞转录组和调控组参考图谱
非人灵长类动物（non-human primate）在遗传、器官结构、生理功能、病理反应和生化代谢等诸多方面表现出与人类相似的特征，是生物医学研究和药物研发的理想动物模型，具有重要的研究价值。南京大学生命科学学院、医药生物技术国家重点实验室陈迪俊、孙洋团队联合浙江大学医学院附属儿童医院谢诒诚团队对食蟹猴的16个器官（心、肝、脾、肺、肾、胃、结肠、肌肉、气管、主动脉、脂肪、膀胱、舌头、乳腺、子宫和睾丸）的数据进行了单细胞转录组测序（scRNA-seq）和单细胞染色质开放性测序（scATAC-seq），以构建食蟹猴多器官的单细胞多组学参考图谱。基于该单细胞图谱，研究团队发现食蟹猴和人都具有丰富的免疫细胞和上皮细胞类型，并且在对应的器官中具有极高的细胞组成和细胞互作相似性，以及基因表达模式相关性。这些结果提示，食蟹猴是研究复杂疾病的理想模型，相关结果可为科学家选择合适的动物模型提供指导依据。
食蟹猴多器官单细胞多组学参考图谱构建与分析（a）实验设计；（b-c）细胞类型鉴定；（d-e）两种组学数据的整合与一致性分析
10
植物调控组学综合分析平台ChIP-Hub
植物基因组调控区富集大量的农艺性状和作物驯化关联位点，靶向编辑调控元件可以精准改变重要农艺性状基因的表达变化，建立植物调控基因组参考图谱将为作物遗传精准改良提供重要的资源。南京大学生命科学学院陈迪俊课题组收集了超过40个物种，总量大于10,000套植物调控组学数据，采用ENCODE计划推荐的数据分析标准，对来自世界各地不同实验室的数据进行人工注释并统一分析处理，系统评估数据质量，并将数据资源和分析结果整合到ChIP-Hub(https://biobigdata.nju.edu.cn/ChIPHub/)在线数据库中。该研究不仅能够帮助植物科研学者快速定位植物基因组上潜在的调控元件，并提供了便利的信息检索和数据分析可视化平台，为作物精准改良提供了宝贵的参考资源。
a-d. 所收集的植物调控组学数据概览；e. 调控组学数据分析流程示意图
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基于介质型超构表面实现量子纠缠态的多通道转化与分发
南京大学物理学院王牧教授和彭茹雯教授研究团队基于他们早先提出的几何标度相位概念 [Physical Review X 10, 031035 (2020)]，构造出新型介质超构表面，实现了量子纠缠态的多通道转化与分发。该项研究为构建满足多用户多元化通信需求的集成化光量子网络奠定了基础。该量子纠缠态分发方案是通过两块基于几何标度相位的介质型超构表面来实现的，通过两块微米尺寸的超构表面替代以往方案中M´N条光路中众多的波片、分束器和棱镜等传统光学元器件，为光量子网络的小型化、集成化奠定了基础。该项研究的创新之处在于针对未来光量子网络的集成化，设计并制备出新型偏振纠缠态的转化和分发体系，首次通过微米尺寸的介质超构表面，同时实现了量子纠缠态的多通道转化与分发。
基于几何标度相位的介质型超构表面实现量子纠缠态的多通道转化和分发的示意图
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手性多重共振材料和圆偏振发光器件方面最新研究成果
手性TADF材料的构建大多采用的是手性微扰的策略，并且采用传统的给-受体结构。但这通常会导致材料发射谱带较宽，难以实现纯色发射。南京大学化学化工学院郑佑轩团队提出空间位阻辅助双核策略，同时实现了窄光谱和圆偏振发射等特点。团队成员通过将两个单核的多重共振TADF（MR-TADF）单元进行特殊位点的连接，制备了具有轴手性结构的多重共振TADF（CP-MR-TADF）材料。具有空间位阻辅助的双核结构（R/S-DOBN和R/S-DOBNT）的两个核心相对独立，表现出双通道跃迁的特点，对材料量子产率的提升十分明显，光色也能保持与单核结构一致。同时，由于两个发光核心共同构建了轴手性中心，使得手性中心完全参与到材料的发光过程，因而薄膜中表现出明显的CPL信号，光致发光不对称因子（gPL）在10-³的量级，首次实现了圆偏振纯蓝光的发射。针对材料在溶液中的信号难以获得，团队成员通过详细的理论计算和实验验证，解释了这一特殊现象产生的原因，同时也为手性发光材料的设计提供了一种新的思路。
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高分辨纳米孔精准分辨表观遗传学修饰
南京大学化学化工学院黄硕团队构建了一种超高分辨的工程化纳米孔，可以准确的识别所有RNA核苷酸和它们的主要修饰，包括5-甲基胞苷(m5C)， N6 -甲基腺苷(m6A)， N7 -甲基鸟苷(m7G)， N1 -甲基腺苷(m1A)，肌苷(I)，假尿嘧啶(Ψ)和二氢尿嘧啶(D)的完全区分与同时检测，机器学习识别准确率高达99.6%。随后研究团队将该方法运用于天然RNA的表观遗传修饰鉴定，在免分离的RNA消化产物中实现了修饰核苷酸的直接定量分析，成功绘制胃肠癌标志物miRNA和酵母tRNA的修饰图谱。该研究方法适用于大量核苷酸、核苷酸修饰及核苷酸衍生物的检测，为快速定量分析天然RNA中的表观修饰提供高分辨单分子分析工具，并为发展边酶切边测序的纳米孔RNA表观遗传测序提供了重要的设计策略和研究方法。
利用高分辨MspA纳米孔区分RNA核苷酸及其表观遗传学修饰
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石炭纪至三叠纪全球生物多样性纬向分布模式通过大数据研究取得新进展
南京大学地球科学与工程学院博士生张书涵利用古生物大数据在石炭纪至三叠纪海洋生物纬向多样性分布模式研究方面取得进展。现代生物多样性梯度总体上由赤道向两极递减。然而，化石数据给出了更为复杂的深时生物多样性梯度模式。之前的研究强调了能量与气候控制的重要作用，但生态学家和古生物学家就历史继承性对生物多样性梯度的影响存在分歧。解决这一分歧的重要方法之一就是建立长时间尺度下连续生物多样性的纬度分布模式。此次研究基于古生物数据库（Paleobiology Database）中石炭纪至三叠纪的303770个化石发现数据，筛选了海洋无脊椎动物，构建了长达1.5亿年的纬向海洋生物多样性梯度模式，并用多种方法对采样偏差和空间分布对重建的纬向多样性梯度的影响进行了定量分析。此外，通过对多种生物演化速率和生物多样性纬向变化幅度计算，精确构建了石炭纪至三叠纪冰室及温室气候下海洋无脊椎动物多样性梯度模式，并对该时段的生物多样性分布模式变化的原因提出了新认识。
石炭纪至三叠纪（3.6-2.0亿年前）海洋无脊椎动物纬向多样性梯度模式（A，原始数据；B，标准化结果）指示当时全球生物多样性中心向北转移及古板块向北移动的过程（C）。
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在BESIII实验的J/ψ->Υπ+π-η'过程中发现X(2600)新粒子
北京正负电子对撞机上的北京谱仪BESIII实验国际合作组利用已经收集的100亿J/ψ实验数据，在J/ψ->Υπ+π-η'过程中首次观测到X(2600)粒子。这一实验研究成果由南京大学物理学院金山教授与中国科学院高能物理研究所黄燕萍青年特聘研究员和娄辛丑研究员为主合作并指导博士生吴金飞完成。此次BESIII合作组在J/ψ->Υπ+π-η'过程中观测到的这一新粒子X(2600)，实验确认其统计显著性大于20倍标准偏差，如图一所示，并测量到X(2600)的两个主要衰变模式f0(1500) η'和X(1540) η''的产额。这一结果是寻找研究新强子态领域又一新的重要成果。下一步在更多的衰变末态中寻找X(2600)粒子并测定其自旋宇称，对理解X(2600)粒子的本质至关重要。
质量谱
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唐少春教授、孟祥康教授荣获第二十三届中国专利优秀奖
近日，国家知识产权局发布了关于第二十三届中国专利奖授奖的决定。南京大学作为第一专利权人，南京大学现代工程与应用科学学院唐少春教授、孟祥康教授团队的国家发明专利"双金属/碳层状复合球的一步微波制备方法"（专利号：ZL201210298558.3，发明人：唐少春，孟祥康，李楠庭，高文华）荣获第二十三届中国专利优秀奖。纳米复合材料被誉为"二十一世纪的新材料"，这类功能新材料的研发及应用符合国际绿色工业发展和我国可持续发展、生态文明建设的要求，是先进绿色化工新材料的最佳选择。此次获奖的发明专利提供了基于选择成核与限域生长的双金属/碳层状复合球的一步快速制备方法，与国际上报道的传统bottom-up路径完全相反；该专利技术既可实现对纳米粒子尺寸、数密度的控制，又能够对粒子在三维空间的分布位置进行调控；产物纯度高，具有独特的层状结构，反应速率快、产率高；反应可控性好，技术适用范围广。团队以此为核心技术联合多家企业进行产学研合作，研发出了材料规模化低能耗新工艺和设备。本专利打破了多金属/碳复合材料结构设计及精准调控制备的技术壁垒，推动了纳米功能材料的技术进步。
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揭示骨骼肌线粒体UPRmt 调控整体代谢的新机制
作为人体最大的能量代谢和内分泌器官，骨骼肌对机体代谢平衡维持至关重要。对骨骼肌代谢重塑的调控模式深入研究有望为代谢性疾病的防治提供新理论和新策略。南京大学医学院模式所甘振继教授课题组揭示了骨骼肌线粒体自噬通路在调节骨骼肌线粒体功能以及机体代谢稳态中起着至关重要的作用，发现了骨骼肌代谢调控中不为人知的“线粒体自噬调控肌肉-脂肪间的代谢交流”的重要作用模式。在此研究基础上，该课题组进一步探索骨骼肌线粒体质量控制的第一道防线——线粒体蛋白质稳态控制对肌肉代谢的影响。研究人员综合应用了体内线粒体蛋白周转Mito-timer报告系统、未折叠蛋白化学小分子探针、高通量转录组/代谢组、基因敲除/转基因等遗传操作方法进行系统研究。这项研究定义了骨骼肌线粒体UPRmt, 揭示了UPRmt 在哺乳动物体内的新生理功能和作用机制，阐明了骨骼肌线粒体UPRmt 通过ATF4 非依赖的机制长距离调节肝脏和脂肪代谢决定整体代谢健康。
骨骼肌线粒体UPRmt 通过ATF4非依赖的机制长距离调控整体代谢
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光电界面载流子演化的时空分辨测量
光电界面携能载流子的时空演化与能源、催化和传感等领域紧密相关，是近年来物理、化学和材料等领域的研究热点之一。载流子的迁移、分布和弛豫是影响材料功能的关键之所在，南京大学化学化工学院生命分析化学国家重点实验室康斌、徐静娟团队结合飞秒泵浦-探测技术和干涉散射显微术，研制成国际上首台飞秒干涉散射显微镜（Femto-iSCAT），并成功获得发明专利授权。该仪器作为一个通用测量平台，实现了超灵敏、高通量观测各种材料中的载流子迁移、分布和弛豫动力学。通过干涉放大效应和空间光场调制，瞬态图像对比度相比于传统方法提升了2个数量级以上，可探测极微弱载流子信号，从而有利于揭示超导材料、二维材料及新型光电材料中的稀奇科学现象。Femto-iSCAT相比于传统瞬态显微镜，极大拓展了材料的适用范围，以极高灵敏度和检测通量实现了载流子时空演化的多功能成像，助力界面能量和载流子转移等超快过程的研究。
飞秒干涉散射成像原理
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人工规范场实现无色散耦合波导可用于大规模光子集成
近日，南京大学现代工程与应用科学学院李涛教授、祝世宁院士团队在光子集成方面取得重要进展，他们将拓扑光子领域中人工规范场的思想引入到集成光子器件的设计中，利用弯曲设计实现高密度集成波导之间的无色散耦合，从而实现宽带、鲁棒性、高集成的光波导定向耦合与分束性能，并展示三级级联的18光集成网络功能。在前期的工作中，该研究团队已经在高密度集成的弯曲硅波导中实现了亚波长自成像功能（Adv Photon 2, 036001），人工规范场诱导的拓扑界面态（Laser Photon. Rev. 15, 2000584 (2021)），演示了人工规范场在亚波长尺度上控制光的可能性，以及在集成光子学的应用前景。在这项工作中，研究人员精心研究了耦合波导之间色散的来源，提出了通过调控波导弯曲可以引入一个新的人工规范场（AFG）色散项。在选择合适的参数下，AFG色散项可以与传统直波导的色散相反，并在一定波长范围内实现完全补偿，达到零色散特性。同时，可以保持耦合波导的间距和耦合距离没有明显变化，这就赋予了高密度集成波导的宽带耦合功能，即不同频率的光都可以耦合到相邻波导中（见示意图）。得益于这个宽带特性，其耦合效应对波导间距敏感度也显著降低，具有结构鲁棒性，大大有利于大规模光子集成。
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来源：科学技术处
编辑：陈意冲 付雪颖
责编：佘静