一、所属领域 人工智能，精密自动化，生物分析与检测，环境微生物检测，工业微生物检测，细胞组织分析检测。 二、项目介绍 1. 痛点问题 微生物的识别、计数和定性分析一直是食品、医药和生物行业的重要一环。传统的人工检测方式劳动强度比较大，且检测主观性强，标准难以统一，计数和检测结果不准确；在对环境的微生物监测中，人工方法只能做到抽样检测，无法做到持续性检测。 近两年行业巨头们（如GE，安捷伦，赛默飞等）开始推出图像识别技术的微生物检测设备，其结果来自直观影像，分辨率高，操作难度低。但是这些设备目前采用的光学显微镜倍数都在800倍以下，只能进行计数，如果要完成相关定性分析，需要在800倍以上的放大倍数获得单细胞微生物的清晰图像（如酵母菌，大肠杆菌）。但800倍放大倍数对应的有效视场只有200微米*200微米，对计数和活性统计分析又不具备足够的采样数量。目前国内外设备均没有解决好这个问题，对微生物进行定性分析的准确率低，无法满足市场需求。 2. 解决方案 本项目针对微生物和细胞活体检测中缺乏有效参照物的技术难点，根据显微扫描设备的结构，将全景化视域重构技术和微米级电机结合，解决了镜头大幅平移过程中的自动对焦难题和微生物溶液动态环境中的影像拼接难题，在保证1000倍放大的基础上，获得的有效视场增加到10毫米*10毫米的范围；再通过自动化图像采集和拼接，得到完整的微生物图像；然后结合传统的图像分割以及深度学习图像识别的优势，小样本高精度动态完成微生物的类型识别，计数，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。 3. 竞争优势分析 与国内外的主流检测设备对比，本项目技术优势主要体现在： 1）独创的微生物影像全景化视域重构技术，实现0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大视角； 2） 解决微生物影像领域小样本智能识别和智能检测的难题； 3） 检测目标、检测内容、检测流程和逻辑可通过自然语言定制，提高设备功能通用性； 4）计数准确率超过人工计数，准确率超过国内细胞计数仪器一个数量级； 5）第一台按照国家微生物计数检测标准开发研制的微生物计数仪。 本项目的第一代产品样机与国内外同类产品对比，主要性能优势和技术优势如下： 在食品行业，本项目获得了青岛啤酒北京密云分厂的啤酒原液和相关酵母菌种，针对生产用酵母菌采集了大量实拍图像数据，优化后的酵母菌计数和出芽率算法识别率均在95%以上。 4. 发展规划 按照三步走的方式来设定发展规划： 1）基于全景化视域重构技术，构建第一代检测仪器，首先进入门槛最低的食品微生物检测市场，对啤酒和发酵乳企业提供酵母菌检测计数技术和设备； 2） 利用已有技术积累，进入环境微生物检测和高校实验室市场； 3）最后以食品和环境检测市场为根据地，进入门槛最高的生物医药检测市场，提供微生物检测和组织检测的相关设备。 5. 知识产权情况 已申请3项专利。 三、合作需求 1）寻求500-800万元天使投资； 2）寻找高校研究所，食品工业和环境检测领域的客户、渠道伙伴； 3）寻找生物医药，医学临床领域的客户、渠道伙伴和产品测试环境。 四、团队介绍 科研团队： 1）周悦芝 博士 清华大学计算机系研究员，项目负责人，在边缘计算和深度学习等领域有丰富的开发经验和杰出的研究成果，在面向医学影像的AI图像分析方面曾发表多篇论文，申请或获得多项国家发明专利。 2）黄权伟 清华大学计算机系硕士，负责图像分割及细胞识别等相关算法研发。 3）梁志伟 清华大学计算机系硕士，负责深度学习算法加速研究和实现。 五、联系方式 E-mail：ott@tsinghua.edu.cn 成果编号：20230055

该项目2016年获得国家技术发明二等奖。属兽医药理与毒理学研究领域。为保障动物源食品安全，成果发明兽用抗菌药和违禁化合物残留高效检测核心试剂及产品、多组分残留物痕量加速溶剂萃取和恒温萃取技术，解决了兽药残留高效、快速、高通量检测的一系列关键技术问题。共获授权发明专利39件，制订国家标准19项，备案产品17个，保藏物种41种，专家鉴定为国际领先水平成果8项，国际先进水平成果4项；获省部级技术发明和科技进步奖一等奖4项，其他奖3项；培养博士生11人、硕士生59人，各类技术人员2000余人次。 该项目在农业、卫生、质检和贸易系统使用面达40-50%，在全国500多家大中型养殖企业的使用率达60%-70%，全国兽药残留超标率由使用前5-10%下降到现在1%以内，为养殖业年均挽回经济损失159.23亿元(据中国农科院农业经济研究所测算)。项目完善了国家兽药残留检测技术体系，提升了兽医科技自主创新能力，对保障食品安全、应付重大突发事件、打破国际技术壁垒、维护经济社会稳定等做出了贡献。 成果完成时间：2012年

中科院武汉物数所针对现有食品检测技术中存在的检测技术方法不完善等关键问题，建立了无需进行复杂样品前处理及样品分离的，高效、快速和全面的食品检测评价新技术，可全面、实时监测食品产业链中的各个环节。 市场预期：应用于食品检测领域，预计经济效益在千万级别。

成果描述：本产品选择以壳寡糖、壳聚糖为主要原料，以胶囊为该产品的剂型。易于携带、服用方便的胶囊剂是保健食品的常用剂型，能最大限度地提取和保留配方中的有效成分，发挥有效成分的综合作用确保功效。改胶囊利用壳寡糖易被生物细胞吸收和利用，可广泛地激活免疫系统；壳聚糖对人体具有广谱性生理功能；在此基础上又补充了有增强免疫功能表达其他成分和缓解由于配方组分中壳聚糖产生的便秘副作用的低聚木糖。各原料相辅相成，达到协同增强免疫力的保健效果，又能缓解因长期服用壳聚糖产生的便秘副作用，这是现在甲壳素类保健食品中比较少见的。现在大多数甲壳素类保健食品都是单独以壳聚糖或壳寡糖为原料例如海利惟康几丁聚糖胶囊、久康牌壳聚糖胶囊单以补充壳聚糖为主、软银壳寡糖胶囊也是以补充壳寡糖为主。因此，我们以现代医学理论为产品的设计基本依据，利用壳寡糖的功效和壳聚糖、低聚木糖等的协同作用效果，成功开发具有特殊保健功能的复方胶囊将有助于国内保健市场的多元化和保健胶囊的发展，并在开发增强免疫力的保健食品领域也具有非常现实而重要的意义。市场前景分析：小试成果。与同类成果相比的优势分析：所用原料符合中国卫生部关于保健食品的原料要求，产品的卫生指标、理化指标、功效成分指标和安全性指标等均符合卫生部关于保健食品的相关要求。

本技术成果创造性地采用廉价的原料生产了一种复合免疫强化剂。该制剂含有益生菌、蛋白质、脂 肪、维生素B、卵磷脂、淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、麦芽糖酶、磷、钙、铁等矿物质及微量元素。

"团队通过自主知识产权的专利技术首次诱导了能够特异性识别高危型HPV病毒的特异性抗体。基于该抗体，团队研发了高危型HPV免疫诊断试剂盒，通过胶体金试纸和ELISA试剂盒检测受试者的宫颈分泌物，从而快速便捷的判断受试者是否感染高危型HPV。 团队已开发了以10C9为代表的一系列特异性识别高危型HPV的单克隆抗体，具有极高的灵敏度与特异性。基于这一序列的特异性抗体，完成了高危型HPV特异性抗体的研制，并组装成试剂盒，目前正在进行临样本检测和灵敏度优。 该技术目前国际上无同类产品，属于国际原始创新。研究成果已经申请了1项国内专利和两项国际专利，在基于免疫的快速诊断高危HPV感染上具有革命性突破。"

  蛋白质药物因其高特异性及高活性，近年来在癌症、自身免疫病、血友病、糖尿病等多种重大恶疾的治疗中愈发重要。然而，蛋白质药物通常具有较高的免疫原性，容易引发病人免疫应答产生抗药物抗体（anti-drug antibody, 简称ADA）。临床数据表明即使是人源化的蛋白质药物也会引起ADA的产生。ADA会使药物失去其效力，甚至引起严重的过敏反应威胁病人的生命安全。通过对蛋白质药物进行PEG化修饰能够延长蛋白质的循环时间，并一定程度上降低免疫原性。但近年来动物实验及临床证据均表明PEG自身具有可观的免疫原性，会诱发机体产生anti-PEG抗体（本质上也可认为是一种ADA），进而造成PEG化药物在血液中的加速清除（accelerated blood clearance, 简称ABC效应）。因此，寻找新型低免疫原性的抗生物污染高分子用于蛋白质修饰成至关重要。      在众多潜在的PEG替代高分子中，非结构性(unstructured)的柔性高分子往往更受人们青睐。比如在长效聚多肽-蛋白质融合药物中，其中聚多肽的设计往往会刻意排除具有明显二级结构的序列使其采取完全无规的构象。然而，这一为人们广泛采用的设计思路实际缺乏严格的实验证据支持。其客观原因在于难以设置合理的对照实验组以严格区分聚合物共价化学组成与构象二者分别的贡献——对于绝大部分高分子，要改变聚合物构象必然需改变其共价化学组成，反之亦然。

新一代免疫治疗是以抗 VEGF-抗 PD1 双特异性抗体为 主要研发项目，该双抗结合了 VEGF 抗体抑制肿瘤血管生长和 PD1 抗体激活T细胞功能的双重优势，最大限度的发挥了抗体的抗肿瘤效果，并能够适应更多癌种。 

2020年4月29日，《自然》杂志在线发表了清华大学医学院、免疫学研究所祁海课题组、上海科技大学胡霁课题组、清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅课题组的合作论文，题目是“受行为影响的脑活动调控体液免疫应答”（Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation）。通过小鼠模型，该研究发现了一条从大脑杏仁核和室旁核CRH神经元到脾内的神经通路——这条通路促进疫苗接种引起的抗体免疫应答，并可通过响应躯体行为刺激对免疫应答进行不同调控。据作者介绍，这是迄今发现的第一条解剖学明确、由神经信号传递而非内分泌激素介导的、中枢神经对适应性免疫应答进行调控的通路，它的发现为神经免疫学研究拓展出了一个新方向。 “勤動”与增强免疫的中枢神经核团与环路 首先，研究者开发了一种新型去除小鼠脾神经的手术，发现这种小鼠在疫苗接种后所能产生的浆细胞（抗体分泌细胞）数量有明显缺陷，暗示了脾神经冲动信号对B细胞应答有促进作用。通过药理学、遗传学实验，他们继而发现B细胞表达乙酰胆碱9受体对脾神经的这个促进作用不可或缺。通过体内细胞剔除实验，研究者发现在肾上腺素能的脾神经和需要感知乙酰胆碱的B细胞之间，最可能起到了“换元”作用的，是新近发现的可感受去甲肾上腺素而分泌乙酰胆碱的T细胞。 进一步，作者通过伪狂犬病毒逆行追踪，发现脾神经与室旁核（PVN）、中央杏仁核（CeA）有连接。这两个区域的功能与应激、恐惧反应紧密相关，而两处共有的一类神经元是表达CRH（促肾上腺皮质激素释放激素）的神经元。CRH神经元是掌控垂体-肾上腺轴的上游神经元，其激活可导致肾上腺大量释放糖皮质激素，调整机体应激，抑制免疫系统活动。这个已知抑制免疫的内分泌功能，不能解释作者看到的免疫增强的现象。但会不会CRH神经元还可以直接操控脾神经，通过神经通路传导免疫增强的信号来促进浆细胞的产生呢？ 为检验这一假说，研究者通过光遗传学实验，发现刺激CeA/PVN的CRH神经元后几秒钟之内就会记录到脾神经的电信号明显加强，证明CeA/PVN与脾间的确有通路连接（图1）。进而，作者通过CRH神经元剔除、DREADD化学遗传学抑制及激活的方法，证明 CeA/PVN CRH神经元活性对应调控了脾内B细胞应答产生浆细胞的过程。 图1 光遗传学实验证明CeA/PVN CRH 神经元与脾神经的连接 自主神经活动可以受外界环境及行为的影响。那么，有没有行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答呢？作者通过监测小鼠在不同行为范式下 CeA/PVN 的 CRH 神经元活动发现，一个他们新开发的“孤立高台站立”（elevated platform standing，如图2和视频）行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。 自主神经活动可以受外界环境及行为的影响。那么，有没有行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答呢？作者通过监测小鼠在不同行为范式下 CeA/PVN 的 CRH 神经元活动发现，一个他们新开发的“孤立高台站立”（elevated platform standing，如图2）行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。 图2 孤立高台站立模式图 更重要的是，抗原接种后第二周里，每天经历这个行为范式两次，小鼠抗原特异的抗体就可以增加约70%。这种行为增强抗体应答的效果，依赖于CRH神经元、依赖于脾神经、并且需要B细胞表达的乙酰胆碱受体。虽然高台站立可以看作是一种应激范式，但并非所有导致应激状态的行为都能增强免疫。作者测试了神经生物学研究中常用的捆绑模型，发现这一范式更强烈而持久激活PVN的CRH神经元，但抑制 CeA 的 CRH 神经元，致使机体持续产生高水平的糖皮质激素，对免疫应答产生了抑制作用。 至此，研究者在这项研究里鉴定、证明了一条对适应性免疫具有增强功能的脑-脾神经轴，揭示了CRH神经元的双重免疫调节功能——经典已知的垂体-肾上腺神经内分泌免疫抑制作用和新发现的经神经环路直接作用于脾的免疫增强作用。 神经免疫学方兴未艾，目前的主要方向包括：以CNS和外周神经为靶器官，研究组织固有的小胶质细胞和招募而至的免疫细胞在系统稳态与病变中的作用；研究中枢及外周神经与淋巴器官和屏障组织（肠上皮等）里固有免疫细胞（巨噬细胞、ILC等）的信号交互与功能互调等。刚刚发表的这一新工作，使研究者认识到淋巴细胞介导的适应性免疫应答也可以受到中枢-外周神经环路的直接调控，以及通过躯体行为正向调节免疫应答的一个生物学基础。 针对最后一点，祁海特别指出，锻炼身体（躯体运动）可以增强“免疫力”，这个几乎所有人或多或少都接受的常识性结论，其背后的科学依据其实远不清楚。他认为，他们发现的脑-脾轴可能为此提供了一个环路方面的解释。我们适度锻炼，可能如同小鼠的EPS，恰到好处地刺激了CeA和PVN的CRH神经元，增进了浆细胞和抗感染抗体的生成。相反，频繁马拉松跑后人们易于感冒，可能是过度应激导致的免疫抑制超越了免疫增强效果。祁海猜测，未来通过神经免疫学的进一步研究，应该可能在特定神经元、神经环路水平定量描述、评价不同锻炼方式、不同躯体运动形式、乃至不同“冥想”“禅修”过程对免疫系统的影响，从而帮助我们为加强“免疫力”而正确选择锻炼或其他增进健康的方式提供更明确的科学依据。这也是题图“勤動”所表达的愿景。 清华-北大生命科学联合中心2013级博士生张旭、清华生命学院2016级博士生雷博、上海科技大学2015级博士生袁媛、清华PTN项目2016级博士生张厉为本文的共同第一作者。该得到科技部和国家自然科学基金委科研基金的支持。祁海课题组还得到北京市科委、清华-北大生命科学联合中心、清华大学免疫学研究所、北京生物结构前沿研究中心、北京市慢性病免疫学研究重点实验室的支持。钟毅课题组得到清华麦戈文脑科学研究所的支持。另外，中国科学院武汉数学物理研究所徐福强课题组、清华大学药学院廖学斌课题组、首都医科大学孙文智课题组为本研究的顺利开展和完成作出了重要贡献。 论文链接： https://www.nature.com/articles/s41586-020-2235-7

“NMT界乔布斯”许越先生推荐创新平台 中关村NMT产业联盟推介成员单位创新产品 “生物安全，人人有责” 推出背景： 在国际竞争白热化，战争形态多样化的今天，生物安全已成为国家安全的重要组成部分，为积极应对这一挑战，2019年10月，生物安全法草案于首次提请十三届全国人大常委会第十四次会议审议。本次新冠肺炎疫情的爆发，让各界更加意识到，生物安全对于确保国家安全、保障社会稳定、人民群众生命安全和身体健康的重要性。 国家安全就是国家竞争，归根结底又是科技实力的竞争！因此，作为中国的高新技术企业，中关村NMT联盟的会员单位，旭月（北京）科技有限公司利用20多年的技术积累，以NMT：非损伤微测技术为底层核心技术，迅速推出了与国家生物安全相关多种检验，监测仪器设备，以及适用于多个学科及领域的研发平台： 《NMT生物安全创新平台》特制系列产品！   应对挑战： 1）活体组织器官水平研究：随着研究的深入，单细胞的生理状态，以及对药物的生理反应，与处于机体组织器官中的细胞的差异，已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞，还可以实现对细胞的原位检测，以及对活体组织器官的在体检测，很好地弥补了这一研究手段的空白。 2）免疫细胞代谢表型差异：通过对T细胞代谢表型，以及对αCD3/αCD28激活的反应，评价T细胞活化对自身免疫疾病的治疗效果。 分类及用途： 1）《细菌免疫机理研究NMT工作站》（型号：NMT-BIM-100） 基于底层核心NMT技术，以及成熟的技术解决方案，让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。   2）《细菌免疫机理研究NMT工作站》（型号：NMT-BIM-200） 基于底层核心NMT技术，结合自身科研兴趣，以及其它相关技术参数，在我方技术人员协助下形成技术解决方案，让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。   《细菌免疫机理研究NMT工作站》（型号：NMT-BIM-100） 应对挑战： 1）活体组织器官水平研究：随着研究的深入，单细胞的生理状态，以及对药物的生理反应，与处于机体组织器官中的细胞的差异，已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞，还可以实现对细胞的原位检测，以及对活体组织器官的在体检测，很好地弥补了这一研究手段的空白。 2）免疫细胞代谢表型差异：通过对T细胞代谢表型，以及对αCD3/αCD28激活的反应，评价T细胞活化对自身免疫疾病的治疗效果。 用途： 基于底层核心NMT技术，以及成熟的技术解决方案，让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。   参数： 1.基本功能： 1.1针对细菌免疫机理研究设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标：H+、K+、Ca2+、Cl-、O2 2.性能： 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件： 3.1imFluxes智能软件，可直接检测、输出离子分子的浓度与流速   《细菌免疫机理研究NMT工作站》（型号：NMT-BIM-200） 应对挑战： 1）活体组织器官水平研究：随着研究的深入，单细胞的生理状态，以及对药物的生理反应，与处于机体组织器官中的细胞的差异，已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞，还可以实现对细胞的原位检测，以及对活体组织器官的在体检测，很好地弥补了这一研究手段的空白。 2）免疫细胞代谢表型差异：通过对T细胞代谢表型，以及对αCD3/αCD28激活的反应，评价T细胞活化对自身免疫疾病的治疗效果。 用途： 基于底层核心NMT技术，结合自身科研兴趣，以及其它相关技术参数，在我方技术人员协助下形成技术解决方案，让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。   参数： 1.基本功能： 1.1针对细菌免疫机理研究和研发设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标：H+、K+、Ca2+、Cl-、O2 1.4可实时监测和记录检测时的环境参数：温度、湿度、大气压、海拔、经纬度 1.5配备新指标拓展功能 2.性能： 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件： 3.1imFluxes智能软件，可直接检测、输出离子分子的浓度与流速，以及检测时的环境参数