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光力学中的最新研究成果
北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室徐海潭研究员和耶鲁大学Jack Harris教授研究组、芝加哥大学Aashish Clerk教授合作,在光力学研究中取得重要进展。成果以“Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system”为题发表在《自然》(Nature)上(https://www.nature.com/articles/s41586-019-1061-2)。该工作提出了基于光力相互作用的非互易声子耦合新原理,实现了非互易的声子传递和新型光力制冷方法。 学谐振子在现代科技和生活中具有广泛的应用,大到引力波探测装置,小到我们身边的手机,涉及传感、变频、滤波等重要器件。一般的谐振子器件是互易的,即器件内部或者两个器件之间的声子传递和方向无关。而非互易的谐振子器件对于全双工声子信号收发、声子隔离等有着非常关键的作用,甚至还可以用来对热能进行单向传递,使冷的物体更冷,热的物体更热。图a,基于光力相互作用的非互易声子耦合机制。b,通过控制激光相位,声子隔离度±30分贝连续可调。 光力学是光学和力学相结合的新兴科研领域。光力相互作用可以用于光学和力学模式的精密调控和测量,有着重要的物理意义和实际应用。这个工作中的光力学系统由超高品质因子的氮化硅纳米薄膜和高精细度光学腔构成。激光将声子从纳米薄膜的一个谐振模式转化为光子,再变回另一个谐振模式中的声子。多束激光的物理效应互相干涉,使声子传递增强或者减弱。通过控制激光相位,实现了声子隔离度在±30分贝范围内连续可调(如图所示)。在徐海潭等人之前的工作(Nature 537,80 (2016))中,他们通过拓扑操作实现了瞬态的非互易声子传递,而在最新的工作中,他们通过光力相互作用产生了声子模式间静态的非互易耦合,从而实现了稳定的非互易声子传递。 进一步地,徐海潭等人实现了用非互易相互作用来调控并观测谐振子的热力学涨落。当声子传递是双向的时候,两个谐振模式通过交换热声子,对应的温度会互相接近。而当声子传递是单向的时候,被隔离的谐振模式把热声子传递给另一个谐振模式,这使得被隔离模式的热声子数减少,因此降低温度,而另一个模式则升高温度。从而通过非互易声子传递实现了一种新型的光力制冷技术。该研究中所包含的创新方法也可以推广应用于其他电子、力学和光学等系统。 研究工作得到北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、教育部纳光电子前沿科学中心和量子材料协同中心的支持。
北京大学 2021-04-11
《伊朗教育制度与政策研究》
伊朗是“一带一路”沿线重要国家,中国与伊朗的文化,经济交往、交流由来已久,随着“一带一路”倡议的实施,中国与伊朗全方位合作与交流逐步深入,但由于历史上波斯文明和阿拉伯文明的内涵和外延有着本质的区别,往往让人们在认识上产生一定的误区,这就迫切需要理清其与波斯文明的联系与区别;需要在开放包容、互学互鉴、互利共赢中了解,研究伊朗国家的教育现状和教育政策。为此,该项成果在实证调查的基础上,运用教育学、语言学、文化学、比较教育学和国别学等相关学科的理论、观点和方法,分门别叙、探本溯源,由表及里梳理了伊朗学前教育、基础教育、高等教育、职业教育、师范教育产生的历史文化渊源与特点,并侧重就伊朗当代教育总体运行情况、最新教育政策,未来教育改革的基本趋势,与中国国际教育合作的重点和难点问题进行了客观分析和判断,为我国相关部门参与“一带一路”倡议中扩大教育开放的政策,提供借鉴、参考依据。
宁夏大学 2021-02-01
对大脑遗忘机制的研究成果
记忆是大脑最重要的功能之一,也是人类研究最多的脑功能之一。记忆随时在发生,而遗忘如影随形。 海马体位于大脑丘脑和内侧颞叶之间,是负责记忆的编码和存储的一个重要脑区。在这里,记忆信息被编码于一些神经元中,称之为记忆印迹细胞。随着科学研究的发展,科研人员发现印迹细胞的重新激活是记忆提取的“发动机”,印迹细胞间的突触联系是储存记忆的“仓库”。 海马脑区中记忆是如何随着时间而消退的呢?这个问题在科学界一直没有得到充分的研究。经过3年多的努力,浙江大学医学院谷岩研究员课题组和王朗副研究员课题组首次发现,用于免疫的小胶质细胞通过清除突触而引起记忆遗忘,并且进一步发现补体信号通路参与了小胶质细胞介导的遗忘,并且依赖于记忆印迹细胞的活动。 这项研究,北京时间2月7日在国际顶级期刊《科学》在线发表。论文共同第一作者为医学院2016级博士生王超和2017级博士生岳惠敏,论文通讯作者为谷岩研究员和王朗副研究员。 遗忘被“遗忘”了 记忆与遗忘就像是一个硬币的两个面,不可分割。但是长期以来,科研人员对人脑记忆的产生、储存、调取始终表现出浓厚的兴趣,研究也比较深入,但对于遗忘这一现象关注的就不是很多。就算是讨论记忆丢失的原因,也多是从记忆存储和调取过程中出现问题这个角度来考虑。 遗忘被“遗忘”了。不过,谷岩倒是对这个问题很好奇,他开玩笑说:“我自己记性差,所以对遗忘方面的研究很感兴趣。” 如何算出记忆保留了多少?课题组在小鼠记忆遗忘实验中用的是经典的条件恐惧记忆行为学模型。科研人员通过在一个场景中给小鼠施加电击刺激,使其建立对这个环境的记忆。在35天后,让受过电击的小鼠再次重返这一场景中,看小鼠是否会回想起电击的痛苦进而表现出害怕。  “这个行为学范式本来是用来检测恐惧行为的记忆的,但换一个角度看就是遗忘”,谷岩介绍,正常的小鼠对于环境总是充满好奇四处活动,但是如果留有恐惧记忆,它就会因为害怕而呆在那里不动(即freezing状态),“我们就通过计算单位时间内小鼠处于静止不动的时间,来衡量小鼠记忆保留的情况。”图1. 记忆的遗忘随着时间而逐渐发生。研究人员发现,训练35天后,小鼠freezing的时间显著低于5天时的检测结果,表明时间越久,记忆的遗忘越显著。 像“探案”一样做研究 从小鼠的实验中,研究人员发现,记忆随着时间的推移而消退。记忆在海马中提取的主要途径,是通过编码这些记忆信息的记忆印迹细胞的激活。通过标记记忆印迹细胞,研究人员发现,遗忘的同时伴随着印迹细胞的激活率的下降。那么是什么导致了印迹细胞激活率的下降?研究人员关注到大脑中的另一种细胞——小胶质细胞。 小胶质细胞约占大脑细胞总数的10-15%左右。此前科学家已经明确,小胶质细胞是中枢神经系统中的主要免疫细胞。当大脑受伤感染,细菌进入皮层后,小胶质细胞作为重要的“防卫兵”负责“抵御杀敌”。越来越多的研究表明,小胶质细胞不仅参与神经系统的免疫调控,而且对于神经系统发育、神经元活动以及神经环路功能都有重要的调节作用。 研究人员特异性地清除了脑内的小胶质细胞,发现不仅遗忘被抑制了,同时印迹细胞的重新激活率的下降也被抑制了。“这个发现其实非常偶然,我们将清除小胶质细胞的小鼠进行了一系列的实验,包括记忆的形成和提取、焦虑等,但结果对记忆遗忘的影响非常显著。”去除小胶质细胞的小鼠的恐惧反应要比对照组更加明显,处于静止状态的时间是对照小鼠的2倍 多。为此,课题组继续深入开展实验,并发现当清除小胶质细胞时,记忆印迹细胞的激活不再出现明显的下降。图2. 清除小胶质细胞抑制了遗忘。A-B:用CSF-1抑制剂PLX3397(PLX)特异性清除小胶质细胞后,小鼠的遗忘被抑制了。C-D:PLX抑制了伴随遗忘的印迹细胞激活率的下降。 既然小胶质细胞确实影响了记忆印迹细胞的激活,并导致了遗忘,那么它们又是如何引起了印迹细胞激活率的下降呢?是不是通过破坏记忆印迹细胞之间的信息传递呢?此前的研究表明,小胶质细胞能够清除婴幼儿大脑发育中过多的突触,并调节神经元之间突触连接的动态变化。那么在成年的大脑中,小胶质细胞是否也具有同样的功能呢? 因此研究人员继续破案,通过免疫染色和高分辨率成像,他们发现海马的小胶质细胞“肚子”里,存在着突触特异性的成分,如位于突触前的synaptophysin分子和位于突触后的PSD95分子,并且与小胶质细胞中的溶酶体共定位(共定位:两个蛋白位于同一空间位置的细胞学佐证),表明成年海马中的小胶质细胞仍然具有“吃掉”突触结构的能力。当抑制小鼠的小胶质细胞吞噬作用时,记忆的遗忘被显著阻断。这些结果表明小胶质细胞通过“吃掉”突触而介导了遗忘。图3. 在小胶质细胞中发现了突触特异性成分,如突触前蛋白synaptophysin(Syn,A)和突触后蛋白PSD95(B),并且与小胶质细胞的溶酶体标记物Lamp1共标。 遗忘的机制始于分子的“导航” 研究人员发现,记忆在印迹细胞组成的这条“公路”上激活传递,这其中记忆印迹细胞之间的突触不仅是公路间相联系的“桥梁”,而且也是储存记忆的“仓库”。小胶质细胞就像是“拆迁队”, 把“桥梁”给拆掉了,储存在其中的记忆信息也就无法继续传递下去,最终导致了记忆遗忘。 那么具体是什么分子机制让本来是大脑“防卫兵”的小胶质细胞“兼职”成为了“拆迁队”了呢?研究人员通过高分辨率显微镜发现补体分子C1q不仅与印迹细胞的一些树突棘共定位,还与PSD95一起存在于小胶质细胞溶酶体中,这提示补体信号通路可能介导了小胶质细胞对记忆印迹细胞突触的清除。 研究人员通过对比,发现在印迹细胞中阻断补体信号通路可以十分有效地抑制记忆的遗忘和印迹细胞激活率的下降。而C1q-补体信号通路就像是猎人的小狗,寻找并在记忆印迹细胞的一些突触做上标记,这样小胶质细胞就像有了导航图一般,可以瞄准目标展开攻击,一吃一个准。 “复习不易忘”有了科学依据 生活中的一个常识,学习了一个新知识,假如总是复习,就不容易遗忘,而不去复习的话很快就会忘记。 研究人员通过实验证明了这一点。课题组特异性地在记忆痕迹细胞中导入了药理遗传学受体,通过注射药物CNO后,可以选择性抑制记忆印迹细胞的活动,让它们没有那么兴奋。这个时候研究人员发现,记忆的遗忘被加速了,就像不复习就容易遗忘。而这种加速的遗忘也可以被清除小胶质细胞或者阻断补体通路所抑制。 从另一个角度来看,复习就是让记忆印迹细胞和相应的突触联系更加活跃,好像把突触这座桥梁用钢筋混凝土加固了一样。而如果不复习,“桥”就会年久失修,就会被小胶质细胞这个“拆迁队”识别并拆除。 小胶质细胞的突触清除可能是介导遗忘的一种普遍机制 海马的齿状回可以不断产生新生的神经元,称之为神经发生(neurogenesis)。根据此前《科学》杂志报道,齿状回中持续产生的新生神经元的整合会导致海马神经环路中大量突触的重组与替换,从而导致先前建立的记忆被遗忘,尤其是在婴儿期。为了找出小胶质细胞介导的遗忘和神经发生介导的遗忘之间的关系,研究人员同时操纵了海马神经发生和小胶质细胞,发现小胶质细胞介导的突触清除既参与了神经发生引起的遗忘,也参与了和神经发生无关的遗忘。因此,小胶质细胞的突触吞噬作用可能是在有神经发生的大脑区域,或缺乏神经发生的哺乳动物大脑中介导遗忘的一种更为普遍的机制。 谷岩表示,随着研究的深入,未来可能对疾病导致的记忆损伤和记忆丢失有更清楚的理解。从长远来看,这项工作也为研究长期记忆的巩固和不良记忆的消除提供了前瞻性的基础铺垫。
浙江大学 2021-04-10
新生儿血清学特征研究
2020年3月26日,武汉大学张蔚及Long Xinhua共同通讯在JAMA 在线发表题为“Antibodies in Infants Born to Mothers With COVID-19 Pneumonia”的研究成果,该研究发现在6名确诊COVID-19的母亲中,任何新生儿的血清或咽拭子中均未检测到SARS-CoV-2。   但是,在新生儿血液样品中检测到病毒特异性抗体。 5名婴儿的IgG浓度(IgG在妊娠中期开始从胎盘被动地从母亲转移到胎儿,并在出生时达到高水平)升高。但是,在2例婴儿中检测到IgM(通常不会从母亲转移到胎儿,因为其较大的大分子结构),这表明可能存在母婴垂直传播的可能。总而言之,这些发现对于了解母亲感染SARS-CoV-2的婴儿的血清学特征非常重要,因此有必要进行进一步的研究。查看全文
武汉大学 2021-04-10
新冠肺炎的临床试验研究
鉴于COVID-19是一种新的传染病,科学家仍然对此知之甚少。目前,COVID-19缺乏有效的治疗药物。迄今为止,尚未完成和报告任何临床干预试验。由于治疗和预防疾病的紧急情况,有必要研究和开发有效的COVID-19干预方法以促进疾病控制。自COVID-19爆发以来,中国许多研究人员立即开展了临床研究计划,旨在解决COVID-19的治疗,预防和诊断问题。但是,到目前为止,仍然缺乏系统的报告来分析注册临床试验的特征和存在的问题。因此,该研究对COVID-19的临床试验进行了首次系统评述,以便为控制COVID-19提供证据。  各地区注册临床试验的发起人地址 该研究检索了中国临床注册中心和ClinicalTrials.gov的数据库,收集已注册的COVID-19临床试验。检索起始日期为2020年2月9日。总共获得了75项COVID-19注册的临床试验(63项干预性研究和12项观察性研究)。97.3%的临床试验是由中国组织发起的。只有11个试验开始招募患者,所有注册的临床试验尚未完成。大多数试验是早期的临床探索性试验或处于试验前阶段(只有2项Remdesivir处于Ⅲ期试验),并且招募的样本量很小。主要干预手段包括中药治疗,西药治疗和中西医结合治疗。受试者主要是非严重的成年患者(≥18岁),主要结果是临床观察和检查。大多数试验的持续时间超过5个月,干预研究的中位数为180 天,观察期的中位数为334 天。总体而言,干预注册试验和观察试验的方法学质量均很低。总而言之,正在或将在中国进行使用中药和西药进行的COVID-19的无序和深入的临床试验。但是,由于质量差,样本量小且完成时间长,将在未来相当长的一段时间内无法获得有关COVID-19治疗的可靠,高质量的临床证据。在中国进行COVID-19的临床试验时,值得提倡和建议提高研究设计的质量,对有前景的药物进行优先安排以及使用不同的设计和统计方法。
上海交通大学 2021-04-10
瑞德昔韦标靶的结构研究
2020年3月17日,清华大学饶子和,Lou Zhiyong及上海科技大学Wang Quan共同通讯在预印版平台bioRxiv 在线发表未经同行评审的题为“Structure of RNA-dependent RNA polymerase from 2019-nCoV, a major antiviral drug target”的研究成果,该研究报告了SARS-Cov-2辅助因子nsp7和nsp8与全长nsp12的cryo-EM结构,分辨率为2.9埃。 除了病毒聚合酶家族的聚合酶核心的保守结构和冠状病毒RdRp中特有的与Nido RdRp相关的核苷酸转移酶(NiRAN)域外,nsp12在其N末端还拥有一个新鉴定的β-发夹结构域。观察到病毒复制和转录的关键残基。该研究还提供了比较分析,以显示瑞德昔韦如何与该聚合酶结合。这种结构提供了对冠状病毒复制/转录机制的核心组成部分的见解,并为设计针对病毒RdRp的新型抗病毒治疗药物提供了思路。在该研究中,报告了SARS-Cov-2辅助因子nsp7和nsp8与全长nsp12的cryo-EM结构,分辨率为2.9埃。除了病毒聚合酶家族的聚合酶核心的保守结构和冠状病毒RdRp中特有的与Nido RdRp相关的核苷酸转移酶(NiRAN)域外,nsp12在其N末端还拥有一个新鉴定的β-发夹结构域。观察到病毒复制和转录的关键残基。该研究还提供了比较分析,以显示瑞德昔韦如何与该聚合酶结合。这种结构提供了对冠状病毒复制/转录机制的核心组成部分的见解,并为设计针对病毒RdRp的新型抗病毒治疗药物提供了思路。查看原文
清华大学 2021-04-10
SARS-CoV-2抗原表位研究
2020年3月3日,浙江大学在bioRxiv 预印本平台上传了题为Multi-epitopevaccine design using an immunoinformaticsapproach for 2019 novelcoronavirus in China (SARS-CoV-2)的研究成果。该研究基于可用病毒基因组数据进行计算机模拟,以鉴定B细胞抗原决定簇和人白细胞抗原HLA限制性T细胞抗原决定簇。在鉴定出的61个B细胞表位中19个具有较高潜在的免疫原性,可用于疫苗设计。预测有499个T细胞表位和中国人群中34个较普遍的HLA等位基因具有亲和力。点击查看原文
浙江大学 2021-04-10
浙江省新冠肺炎情况的研究
020年2月19日,浙江大学李兰娟团队在国际顶级医学期刊BMJ 在线发表题为“Clinical findings in a group of patients infected with the 2019 novel coronavirus (SARS-Cov-2) outside of Wuhan, China: retrospective case series”的研究,该研究从2020年1月10日至2020年1月26日收集了62例实验室确诊为SARS-Cov-2感染的患者,只有一名患者被送往重症监护病房,研究期间没有患者死亡。 根据研究,在浙江省,没有任何感染者曾接触过该病毒的原始来源华南海鲜市场。所有研究病例均通过人际传播感染。该研究发现,发病时最常见的症状是发烧48例(77%),咳嗽50例(81%),头痛21例(34%),肌痛或疲劳32例(52%) ,腹泻3例(8%)和咯血2例(3%)的。入院时只有两名患者(3%)出现呼吸急促。从接触到疾病发作的中位时间为4天,从症状发作到首次住院的中位时间为2(1-4)天。总而言之,截至2020年2月上旬,与武汉市初次感染SARS-Cov-2的患者相比,浙江省患者的症状较轻。BMJ 截图
浙江大学 2021-04-10
灭活新冠病毒真实形貌研究
南方科技大学与深圳国家感染性疾病临床医学研究中心/南方科技大学第二附属医院(深圳市第三人民医院)等联合,从临床新冠肺炎病例获取生物样本,首次使用冷冻电子显微镜观察到了新冠病毒经灭活后的真实形貌,为新冠病毒的识别、鉴定和临床相关研究提供重要的超微影像基础。该成果于当地时间2020年3月5日发布在生物领域最大的预印本发行服务BioRxiv上。自从2019年底新冠肺炎疫情爆发以来,南方科技大学冷冻电镜中心与深圳国家感染性疾病临床医学研究中心/南方科技大学第二附属医院(深圳市第三人民医院)等成立联合研究团队,启动对新冠病毒感染肺炎以及新冠病毒分离、培养、鉴定及结构解析等系统性研究分析。联合研究团队依托南方科技大学第二附属医院(深圳市第三人民医院)生物安全III级实验室条件,在2020年1月27日从1名新冠肺炎患者肺泡灌洗液中分离出病毒株,并迅速完成基因组测序和鉴定,及时向全球流感信息共享平台(GISAID注册编号:EPI_ISL_406594)注册共享信息,把其命名为“BetaCoV/Shenzhen/SZTH-003/2020”的新冠毒株。随后进一步完善了实验室病毒扩增、纯化及灭活技术,并综合应用间接免疫荧光法(IFA)、酶联免疫吸附试验(ELISA)、和基因组序列与谱系分析多种方案核实和确认灭活的新冠病毒。随后南方科技大学冷冻电子显微镜中心专家,利用冷冻电子显微镜分析技术,不仅首次观察到了真实的新冠病毒经灭活后的形貌,并且捕捉到了该病毒侵染宿主细胞中的一个重要中间状态。此时病毒正处于识别和附着宿主细胞后,准备与细胞发生融合的时期。经国内外文献检索,这是新冠肺炎疫情爆发以来,科研工作者首次在冷冻电子显微镜下观察到新冠病毒全病毒的真实形貌。冷冻电子显微镜避免了常温电子显微镜对生物样品的脱水、染色等破坏作用,最大限度地保持了生物样品生理状态下的真实形貌。联合研究团队现正在进一步揭示新冠病毒超微结构、病毒侵染人类宿主细胞的特性、与新冠肺炎临床预后关系。在深圳市的大力支持下,联合研究团队正在打造高等级生物安全临床冷冻电子显微镜研究平台,全力推进新冠病毒以及其他致命性病毒的超微结构生物学研究,为传染病病原鉴定、公共卫生突发事件防控和潜在的抗体、疫苗和新药研发提供坚实的科学基础。
南方科技大学 2021-04-10
SARS-CoV-2的S蛋白研究
2020年3月8日,福建师范大学在bioRxiv上上传了一篇题为 Cryo-electron microscopy structure of the SADS-CoV spike glycoprotein provides insights into an evolution of unique coronavirus spike proteins 的研究,识别了SARS-CoV-2的S蛋白的低温-EM的融合前结构,分辨率为3.55埃。
福建师范大学 2021-04-10
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