【科创热榜前沿科技周报】-12期转贴

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前沿科技盘点〔12〕｜国际首创活细胞转录组测序技术、阿尔兹海默症治疗发现重要新靶点 原文链接：https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/zt ... 0230627_125818.html

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编者按：

汇聚中科院、工程院、医科院、农科院、985高校及新型研发机构等近200家科研院所、单位发布的研究成果，通过多源动态提取信息因子，按领域维度、期刊级别、创新载体、学者信息、时间梯度等多维度权重，经人工智能计算分析，国际科技创新中心网络服务平台开发了“科创热榜”的推荐榜单。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第十二期。

单细胞转录组测序技术观测细胞的同时，也不可避免地杀死了它，鱼与熊掌，此时能否兼得？兼具“物理不可克隆”与“孪生”，意味着“世间唯二”，这样的物体真的存在么？诸多疑问，将在本周前沿科技盘点中一一找到答案。

1.《Nature》｜活细胞转录组测序技术国际首创

论文上线截图

如果将利用单细胞转录组测序技术观测细胞，比喻为看一张细胞在分子水平的高清图片，那么利用活细胞转录组测序技术观测细胞，就好比看一部细胞的高清电影，能够看见它的“前世今生”。

中科院深圳先进技术研究院陈万泽团队及其国际合作者，通过近7年的努力，开发了活细胞转录组测序技术，其核心是通过对一种特殊的活细胞中的部分细胞质进行微创提取，并对极其微量的细胞质RNA进行扩增，实现在进行单细胞转录组测序后，依旧保持细胞的存活和功能，从而可以跟踪细胞的动态变化。通过这些动态变化，科学家可以了解细胞为何存在差异，以及这些差异从何而来。

该技术兼具全基因表达分辨率和动态解析能力，是目前对单细胞转录组直接动态测量、偶联细胞现有状态和其后续表型的唯一解决方案。                           

2.《自然-衰老》｜港科大发现治疗阿尔兹海默症重要新靶点

血液中的可溶性ST2（sST2）蛋白在抑制小胶质细胞的Aβ清除起着关键作用

阿尔兹海默症影响全球逾5000万人口，目前尚没有有效治疗方法。早前研究发现，AD患者大脑中的免疫细胞无法有效清除有害的淀粉样蛋白斑(Aβ)，导致神经细胞功能失调，引起记忆丧失和认知障碍。

香港科技大学叶玉如教授领导的国际研究团队发现，血液中的可溶性ST2蛋白在抑制小胶质细胞的Aβ清除起着关键作用。随着年龄增长，血液和大脑中sST2蛋白含量的增加会扰乱细胞因子白介素33的功效，降低小胶质细胞清除Aβ的能力，导致Aβ累积。

同时，研究团队还发现，sST2蛋白水平受遗传因素影响。其中，带有rs1921622基因变异的人士罹患AD的风险较低，即便罹患AD时病理特征也较为轻度。

团队揭示降低sST2蛋白水平可以是治疗AD的一种治疗策略。该创新策略只须调控血液中的蛋白，与其他针对大脑的AD治疗策略相比，更简单更安全。

3.《Science》｜核量子效应诱导的全新二维冰相

对称氢键构型二维冰的艺术效果图（被《科学》杂志选为网站首页图片）

对称氢键可催生凝聚态物质诸多奇异物性，例如：高温超导电性、超离子态等。因此，在新物态的探索研究中受到了广泛的关注。然而，如何降低形成对称氢键构型所需的压力是亟待解决的一个关键问题。

此前的研究均表明，核量子效应可产生等效的高压，从而促进对称氢键的形成。如果能对核量子效应进行有效调控和增强，甚至有望在常压下实现对称氢键构型。

北大轻元素材料研究团队在此基础上展开了针对性研究，团队选取表面上的二维冰作为实现对称氢键构型的候选体系，为了进一步增强核量子效应，研究人员对二维冰进行了高密度的氢离子掺杂，当提升氢离子掺杂浓度时，形成一种长程有序的二维六角冰结构。这种Zundel构型的二维冰最小的氧-氧间距接近250皮米，部分氢键出现明显的对称化。

进一步的第一性原理路径积分分子动力学模拟结果表明，氢离子的高密度掺杂大大增强了核量子效应，从而促进水分子间氢核的量子离域，进而在常压下得到了对称氢键构型的二维冰。这是一种由核量子效应催生和稳定的全新物态，并且可在室温下稳定存在。

4.《Chem》｜分子氧氧化脱硫催化材料与柴油脱硫应用取得重大进展

Mo单原子位催化材料的电子结构与配位环境表征

商品柴油需要预脱硫以减少硫氧化物排放。目前通用的加氢脱硫成本和能源消耗较高，分子氧氧化脱硫（AODS）是加氢脱硫的理想替代，然而，这项技术需要高效催化剂以克服温和条件下O2活化的挑战。

北大材料科学与工程学院郭少军团队提出了一种在金属氢氧化物纳米片上锚定Mo单原子的通用性方法，合成过程简单且易于规模化。通过改变宿主氢氧化物，可以精准地调控Mo单原子位点的电子结构。基于此，设计出一种亚纳米厚度的氢氧化钴纳米片负载原子级钼催化剂，并将其用于噻吩硫化物的高效分子氧氧化反应。

该催化剂的转换频率比目前最先进的多金属氧化物高出两个数量级，可在60 °C的低温条件下激活反应，并在80 °C下实现加氢柴油的完全脱硫，能耗低（如果使用炼油厂余热，则不会消耗额外能源）、耐用性高，进一步溶剂萃取可使脱硫柴油的硫含量达到当前的硫含量标准。

5.《自然·电子》｜基于碳纳米管阵列孪生物理不可克隆功能

基于碳纳米管阵列的孪生物理不可克隆功能

对于一般的非孪生物理不可克隆（PUFs），在加密通讯前，需要把密钥存储在非易失性存储器，再分享给参与通讯的其他人，故降低了安全性。北大电子学院张志勇-彭练矛课题组首次提出了孪生物理不可克隆功能的概念，并在化学气相沉积法生长的碳管阵列上成功制备了孪生PUFs。

碳管阵列在垂直于生长方向具有手性、位置随机性，而在平行方向具有一致性。在这种碳管阵列上制备的场效应晶体管具有三种不同的电学性质，即开路（0，无碳管）、半导体（S， 纯半导体碳管S）和金属（M，至少一根金属碳管)。由于碳管的位置和手性是由随机成核和随机催化剂分布决定，所以晶体管将随机地显示O、S和M类型，其顺序既不可预测，也不可克隆。碳管在生长方向可以保持数百微米长度的性质不变，故在同一个碳管阵列上平行制造的两排晶体管阵列会显示出具有相同顺序的 O、S 和 M 类型，因此可以实现同时制备两个相同的孪生PUFs。

孪生PUFs无需提前提取密钥，因而大大提升了通讯安全性。

6.云南大学1.6米多通道测光巡天望远镜通过验收

1.6米多通道测光巡天望远镜

迄今为止，所有国内外的大视场巡天计划均只能在同一时间对观测天区进行单一波段成像，无法获取天体的实时颜色信息。因此，基于这些巡天“拍摄”的天体运动、变化的影像仅仅是“黑白影片”或“伪彩色影片”。

云南大学“多通道测光巡天望远镜“通过创新性的光学设计，将在国际上首次实现较大通光口径、较大视场、多通道高精度测光巡天。

该望远镜主镜口径1.6米，全视场3.14平方度，将配置三台CCD相机，可同时在三个波段对夜空进行高精度成像观测，获取天体实时颜色信息，拍摄出宇宙天体运动变化的“彩色纪录片”。该望远镜不仅能显著提高巡天效率和颜色定标精度，更重要的是通过天体的实时颜色，为天体分类、后续观测和分光证认提供依据。

目前，该望远镜在中科院南京天文光学技术研究所通过出所验收，拟于2022年9月开始在云南天文台丽江观测站开展安装调试。