近日，北大研究团队首次以单细胞精度系统揭示肝癌的免疫微环境分型，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方案；西安交大研发并验证使用噬菌体定向敲除肠道细菌技术，实验结果表明大肠杆菌的敲除可使小鼠获得“勇敢无畏”的性格；香港城市大学与东南大学合作研发了具有边带抑制效应的波导集成时空编码超表面天线，可广泛应用于下一代6G移动通信网络……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，为大家带来第二十一期。
1.《Nature》｜北大科研团队绘制迄今最全面肝癌免疫图谱
本研究的实验设计
近日，北大医学部张宁教授、朱继业教授和张泽民教授带领的联合研究团队，在《自然》发表了肝癌免疫微环境异质性图谱，首次以单细胞精度系统揭示肝癌的免疫微环境分型，并深入解析肿瘤相关中性粒细胞异质性及其促肿瘤机制。
首先，研究组完成了共189个样本的无抗体富集的单细胞转录组测序，系统解析出肝癌免疫微环境的89个细胞亚群，并首次发现此前从未报道的11种中性粒细胞亚群。这些细胞亚群在不同病例之间并非平均分配，通过层次聚类分析，研究组成功解析出5种不同的免疫微环境亚型，并进一步探究了其细胞组成、空间分布、基因组特征和趋化因子受体-配体网络，首次全面揭示肿瘤相关中性粒细胞的异质性，发现并验证其中两个关键亚群的促肿瘤机制，最终通过构建小鼠肝癌模型,逐步深入地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方案。
2.《Nature Nanotechnology》｜多级手性自组装领域获重要进展
多级自组装同手性螺旋微环及其圆偏振发光构效关系与新型手性捕光天线模型
手性是指物质与其镜像不能重合的不对称特征。基于分子间弱相互作用的自组装化学是构建分子以上层次手性物质的重要途径。然而，相比于手性分子的精准不对称合成，具有纳米、微米乃至更大尺度的手性自组装结构往往难以精准构建。
为此，中科院化学研究所刘鸣华课题组设计合成了系列联二萘手性双脲组装基元分子，并通过合成对照分子优化了烷基尾链长度和双脲基团分子内氢键对自组装的影响。经由程序降温控制，联二萘手性双脲的过饱和溶液首先形成胶体分散相，得到冷冻电镜、动态光散射和系列原位光谱数据支持。进一步将这些纳米聚集体转移到二维基底上，在溶剂蒸发驱动下，经由界面张力和手性相互作用的调控，纳米聚集体发生融合与再组装，形成微米尺度同手性螺旋环形结构，且具有较好的单分散性。通过涂膜或旋涂的方式，这一溶液-界面多级组装策略可以在诸如硅片、石英、云母、玻璃等多种基底上较大面积的制备同手性螺旋微环。
通过在螺旋微环中掺杂手性受体染料，团队进一步制备了兼具环形与圆偏振光特征的新型手性捕光天线模型。该工作为精准构建多层次手性组装结构提供了一种新思路。
3.《Cell Reports Methods》｜西安交大研发并验证使用噬菌体定向敲除肠道细菌技术
TBD法靶向敲除目标肠道菌群及其验证实验
左：TBD小鼠模型与菌群定植小鼠模型的对比
肠道菌群可通过多种途径影响中枢神经发育、社交行为、学习记忆和情绪反应。临床上如何通过敲除目标细菌而达到精神神经疾病的治疗作用？
西安交大第一附属医院刘冰、马现仓教授团队，创新性提出了噬菌体定向敲除肠道细菌动物模型（TBD）。研究表明，TBD模型是一种强大的工具，类似于细胞生物学中基因敲除技术CRISPR，可靶向敲除目标肠道菌群，而接受噬菌体处理的动物表现出除目标细菌被敲除外几乎完整的肠道细菌谱。
该团队选取大肠杆菌特异的T7噬菌体靶向敲除小鼠肠道中的大肠杆菌。通过追踪噬菌体给药后大肠杆菌及肠道细菌数量的动态变化，证实了TBD模型建立方法的可行性。随后利用多种行为学实验证实大肠杆菌的敲除使小鼠获得了“勇敢无畏”的性格，而回补大肠杆菌会使这种行为改变消失。这一发现为研究肠脑轴动物模型的建立提供了一个全新的方法，并有望成为研究肠道菌群相关疾病的有力工具。
4.《Nature Electronics》｜东南大学6G研究方面取得新进展
波导集成时空编码超表面天线原理图
近日，香港城市大学陈志豪教授团队与东南大学崔铁军院士、程强教授团队合作，共同研发了具有边带抑制效应的波导集成时空编码超表面天线。
该波导集成时空编码超表面天线将超表面附着在波导传输线上，每个超表面单元集成了PIN二级管，通过FPGA实时独立地让每个单元在辐射和不辐射两种状态（即1比特）进行切换。通过加载不同的1比特时空编码矩阵，超表面天线即可将波导中的电磁波（即导波）转化为自由空间中的电磁波（即空间波），并能对其在频率和空间维度上进行灵活调控。
相对于传统的自由空间馈电空时调制超表面，研究团队此次提出的基于波导集成的时空编码超表面无须额外馈源激励，直接与馈源集成，具有小型化、低剖面、简单1比特调控和无边带污染等优点，可广泛应用于下一代6G移动通信网络、认知雷达、实时成像等领域。
5.《InfoMat》｜苏州纳米所设计出宽温域柔性电致变色电解质
基于DES的电解质的结构特性
电解质作为电致变色器件的关键组分之一，很大程度上决定了柔性电致变色器件的性能，如变色效率、抗弯折、耐高低温性能等。然而，基于现有的电解质体系通常无法同时实现上述性能。
为此，中科院苏州纳米所赵志刚团队与上海大学高彦峰教授合作，通过引入深共晶溶剂设计了一种具有宽温域特征的凝胶电解质，它可以在很宽的温度范围内保持其光学、电化学和机械性能，包括良好的透过率：可见光400~800nm均大于90%；高离子电导率：0.63 mS cm-1，30℃；良好的机械性能：断裂伸长率超过2600%。
研究组还首次基于电解质材料实现了柔性电致变色器件的图案化写入，为电致变色产品的广泛应用提供新思路。
6.《Nature Communications 》｜基于降水变率观测约束能够提高极端降水预估可靠性
典型区域极端降水预估约束（左：亚洲北部夏季极端降水；右：欧洲冬季极端降水）。横坐标为极端降水频率变化（概率比），纵坐标为多模式预估结果。灰色和橙色分别表示约束前、后的预估结果。右上角数字为减小的预估不确定性。
当前的气候模式预估结果一致表明全球大部分地区极端降水将随未来增温而增强，但预估的极端降水定量变化却存在很大的不确定性，这制约了气候预估信息在实际决策中的应用。
为此，中科院大气物理研究所与英国气象局学者合作，利用多模式集合模拟，研究了特定全球温升水平下，极端降水频率变化的模式间预估不确定性，发现其与模式模拟的当前气候下的降水变率显著相关。具体而言，对于同一个地区，若气候模式模拟的历史降水变率越小，则其预估的未来极端降水频率变化增加的越快。基于这一联系可建立极端降水预估的“涌现约束”关系，该方法在中高纬地区适用。
利用该约束关系，结合观测的降水变率，该研究进一步对极端降水预估结果进行了约束。该约束方法能有效减小区域极端降水预估的不确定性范围，减幅可达20-40%；另一方面，也能够订正多模式集合预估的最优估计。
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发表于 2024-4-11 09:16:01
