研究团队十余年来致力于光谱检测与分析领域，研发了数件产品，持有多项发明专利，发表了多篇高水平论文。例如， 1）采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，直径仅50 mm，能耗低，可在野外无人值守环境工作。2）采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测，分辨率高，稳定性高。目前，探头正在三峡库区进行测试。3）建立一系列基于表面增强拉曼光谱效应的新型光学免疫检测方法，发展了相关纳米光学探针和微通道芯片器件，实现了血液、唾液等体外复杂环境中肿瘤标志物（包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA、肿瘤来源外泌体表面受体分子及内含miRNA分子等）的高灵敏、高通量和快速检测。

通过比较基因组和进化基因组学分析发现：Aigarchaeota和Thaumarchaeota由共同祖先分化形成，其祖先早期共同生存于高温环境中，至今生存于高温热泉中的Thaumarchaeota与Aigarchaeota仍呈现较高的功能相似性。它们的共同祖先共享1154个基因家族，其数目甚至超过现存Aigarchaeota基因家族数目，表明二者祖先的高度相似性。广为人知的Thaumarchaeota早期并无氨氧化能力，而是后期于高温生境中进化所得，随后Thaumarchaeota扩散至海洋生境中，由于海洋生境中氮源的匮乏，因此Thaumarchaeota展现出独特的竞争优势，而被保留于海洋生境中，从而实现高温氨氧化古菌向中温环境的转变。       本研究通过重构未培养古菌类群Aigarchaeota基因组信息，揭示其潜在的代谢潜能及其遗传多样性获得机制，并结合数据库中已有Thaumarchaeota和Aigarchaeota基因组进行比较基因组学和进化基因组学分析，勾勒出这两个近缘支系的演化历史场景，指出古菌类群 Thaumarchaeota和Aigarchaeota的共同祖先起源于高温生境，频繁的水平基因转移极大地提升了两者对各自生境的适应性，该研究极大地促进了我们对古老且神秘的古菌支系的认知。

证明了胆汁酸不仅促进肠道脂类的吸收，也参与肾脏水盐代谢的调节。胆汁酸通过激活肾脏集合管主细胞TGR5受体，增加水通道蛋白表达，促进肾脏水的重吸收，缓解肾源性尿崩症。该研究揭示了胆汁酸及其特异受体在肾脏功能调节的新作用，有助于理解某些肝脏疾病发生发展过程中伴有的水盐代谢紊乱如肝硬化腹水或肝肾综合征等病理生理学变化，提出了新的分子机制，具有一定的理论意义。

该成果 2013 年获农业部中华农业科技奖二等奖。主要针对严重影响我国畜牧业生产的反刍动物微量元素缺乏病、骨营养不良性疾病和奶牛围产期代谢应激等进行深入研究，在系统分析这些疾病的流行病学规律和发病机理的基础上，建立了防控的关键技术并在生产中应用。思路新颖，技术难度大，创新性强，社会经济效益显著。成果整体达到同类研究的国际先进水平，在动物骨营养不良性疾病发病机理和硫辛酸调控高产奶牛围产期代谢应激的关键技术等方面达到国际领先水平。

该成果 2015 年获全国商业科技进步奖一等奖。成果包括奶牛围产期疾病的预测预报和生物抗氧化剂防控围产期疾病的发生两部分。通过在围产期检测高产奶牛代谢应激状况的预测预报和生物抗氧化剂的应用，不仅使围产期脂肪肝、酮病、生产瘫痪、真胃变位等疾病的发病率明显降低，同时可显著降低临床型乳房炎和子宫内膜炎的发生，对保障牛奶的质量和安全具有积极意义，具有广阔的应用前景。

《美国国家科学院院刊》（ PNAS）在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算，系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础，及其在纤维化发展蔓延过程中的作用，为细胞间力学信号介导的成纤维细胞（FB）-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据，并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”（Paratensile signaling）。组织器官在受到损伤之后，会发生损伤修复，诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施，慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化，诱发器官衰竭。有研究表明，在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关，包括此次新冠肺炎，会伴有肺部纤维化，重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭，肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因，在组织器官受到损伤或病毒感染之后，组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”（paracrine factors），例如TGF-b，PDGF等诱导，激活分化成为肌成纤维细胞MF，并分泌大量的细胞因子及细胞外基质，造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化，进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号，部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变，也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性，比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年，杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现，在肝脏纤维化早期，肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞，导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止，纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守，以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程，一、力学信号的产生；二、力学信号在细胞外基质传递；三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上，通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果，显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为，团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台，利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织（肝脏、心脏和皮肤）的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式，即旁张力信号作用机制的三个过程：力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应；研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应，并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象，团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法（Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL），利用该数学模型可重现体外实验结果，包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活，同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上，进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统，分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展（ fibrotic foci expansion）模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型，并结合数学仿真，发现在纤维化组织和正常组织交界面（border zone）存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯，导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束，能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样，阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延，证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用（图2）。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外（A）和数学模拟（B）仿生模型中，在未干预的情况下，纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号，纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中（C），在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延，但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑，纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据，“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充（见视频），为纤维化病理研究提供了新视角，为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者，杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君，在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0

本成果来自省部级科技计划项目，2014年获国家发明专利授权，2015年通过中国铁路总公司的技术评审，2015年11月获得国际隧道与地下空间协会年度技术创新奖，认为达到国际领先水平。该项技术的检测速度从间歇式5km/h，提高到连续性175km/h，它能在正常的列车运行条件下完成整条线隧道的检测，彻底地改变了国家铁路网隧道病害不能普查和定期体检的现状。该技术还可以用于公路隧道和地下铁路隧道的健康状态检查

探地雷达属于高科技产品，长期以来，只有美国、加拿大、瑞典等少数国家生产。近年来我国国内也生产探地雷达，一些大学也研制探地雷达，但是这些探地雷达多为单通道，地面耦合天线，扫描速率很低，不能用于车载。一般探地雷达系统好比照相机，而车载探地雷达系统好比多摄像头的高速摄像机。车载探地雷达系统的扫描速率与高速摄像机的单位时间内所能拍摄的照片数类似，扫描速率越高，测试速度越高。目前国外车载探地雷达系统主要有美国GSSI公司的SIR-20系列、30系列和意大利IDS公司RIS-2K系列。车载探地雷达技术有五项关键技术：空气耦合天线、多个通道技术、高速扫描技术、定位技术和多通道数据处理技术。以我校地学学院昝月稳教授领衔研制的车载探地雷达系统，在这五项技术方面都达到国际领先。专用空气耦合天线，集中了国外喇叭型天线和平板天线的优点；采用金属壳全屏蔽，减少了外界干扰；三通道探地雷达系统的扫描速率是美国SIR-20系列雷达扫描速率的5倍，意大利RIS-K2系列雷达扫描速率6倍， 美国SIR-30系列后来才与我们的扫描速率相当，但是探测深度只有我们的三分之一。定位系统采用了GPS和里程绝对坐标定位技术，可以整条线自动采集数据，而国外同类产品是相对定位，累计误差大，无法长距离检测。自主研发了多通道数据处理软件，在吸收国外软件优点的基础上，软件功能达到国外同类软件先进水平。该项成套系统集成技术已成功应用于工程实际，2008年经铁道部鉴定达到国际领先水平，实现了不干扰运输的路基状态检测与普查。铁路车载探地雷达24小时可以采集2880km的数据，而在运营线上人工检测至少需要一年的时间，其效率是不言而喻的。

本发明涉及一种人类多能干细胞向造血干细胞分化的方法及培养添加剂。人类多能干细胞包括人类胚胎干细胞和人类诱导多能干细胞，能分化为人体内各种组织，可以用来制作疾病模型、进行药物毒性检验，并可通过细胞移植，取代损伤病变的细胞，促进机体创伤修复和治疗疾病。造血干细胞终身存在于人体，能够分化为血液系统的各类细胞，包括红细胞、粒细胞、巨噬细胞、单核细胞、小胶质细胞、树突细胞、B-淋巴细胞、T-淋巴细胞、NK-淋巴细胞等，在临床治疗血液类疾病、癌症等方面有重要价值。目前诱导人类多能干细胞向造血干细胞分化的途径主要有：拟胚体分化法和基质细胞共培养法。这些方法也存在一些缺陷：拟胚体法一般需要消耗大量多能干细胞，其分化阶段的不一致导致其分化效率普遍较低且耗时较长；基质细胞共培养法效率不稳定，会引入动物源成分。例如与小鼠骨髓基质细胞OP9细胞共培养，会引入鼠源性成分，为诱导分化的造血干细胞的临床应用带来安全隐患。发明内容本发明的目的是提供一种人类多能干细胞向造血干细胞分化的方法及培养添加剂。本发明提供了用于制备造血干细胞的试剂盒，包括培养液II、培养液III、培养液IV和培养液V；

本发明涉及分子细胞生物学技术领域中，一种多能干细胞形成必需蛋白CREPT的在诱导多能干细胞中的应用。本发明所要解决的技术问题是如何制备多能干细胞及不能诱导为多能干细胞的细胞模型。为解决上述技术问题，本发明首先提供了下述X1)或X2)的方法：X1)多能干细胞的制备方法，包括：增加名称为动物细胞1的出发动物细胞中CREPT蛋白质的含量和/或活性，得到重组动物细胞，利用所述重组动物细胞制备多能干细胞；所述动物细胞1非干细胞；X2)不能诱导为多能干细胞的细胞模型的制备方法，包括：降低名称为动物细胞2的出发动物细胞中所述CREPT蛋白质的含量和/或活性，得到不能诱导为多能干细胞的细胞模型；所述动物细胞2非干细胞且表达所述CREPT蛋白质。所述动物细胞1和所述动物细胞2均为离体的动物细胞。利用所述重组动物细胞制备多能干细胞可利用Yamanaka因子进行。Yamanaka因子为Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc。