跨越胚胎和成年两个时期、涵盖八大系统、建立70多万个单细胞的转录组数据库、鉴定人体100余种细胞大类和800余种细胞亚类……世界首个人类细胞图谱在浙大绘制成功了。北京时间2020年3月26日，国际顶级期刊《自然》在线刊登了浙江大学医学院郭国骥教授团队的这项最新研究成果。 细胞是生命的基本单位。在过去的数百年时间里，科学家主要利用显微镜和流式分析等技术，依靠若干表型特征对自然界里不同物种的细胞进行分类和鉴定。这些表型特征的选取往往引入了较多的人为主观性。而单细胞测序技术的出现对这一传统的细胞认知体系带来了革命性的变化。 此前，郭国骥团队自主研发了Microwell-seq高通量单细胞分析平台，并于2018年在国际顶级期刊《细胞》上发表了世界首个小鼠细胞图谱。此后，郭国骥团队一直在这个领域精耕细作，并与浙江大学医学院几家附属医院的张丹团队、王伟林团队、陈江华团队、梁廷波团队和黄河团队等保持紧密合作，时隔两年，再出重量级成果。一张单细胞水平的人类细胞图谱 团队对60种人体组织样品和7种细胞培养样品进行了Microwell-seq高通量单细胞测序分析，系统性地绘制了跨越胚胎和成年两个时期、涵盖八大系统的人类细胞图谱。 郭国骥介绍说，Microwell-seq具有成本低廉、双细胞污染率低和细胞普适性广等优势，由此团队建立了70多万个单细胞的转录组数据库，鉴定了人体100余种细胞大类和800余种细胞亚类。同时，团队开发了scHCL单细胞比对系统用于人体细胞类型的识别，并搭建了人类细胞蓝图网站。 “这项工作概括地说就是人体细胞数字化。我们能用数字矩阵描述每一个细胞的特征，并对它们进行系统性的分类。我们定义了许多之前未知的细胞种类，还发现了一些特殊的表达模式。” 通过这张图谱，团队发现，多种成人的上皮、内皮和基质细胞在组织中似乎扮演着免疫细胞的角色。“趋化因子阳性上皮细胞、抗原呈递阳性内皮细胞和白介素阳性成纤维细胞广泛地分布在成体的各种组织器官之中，并在分类上独立于传统的上皮、内皮、基质和免疫细胞。这些非专职的免疫细胞也在兼职干着免疫的活。我们认为成年人非免疫细胞的广泛免疫激活是人体区域免疫的一种重要调节机制。” 此外，通过跨时期、跨组织和跨物种的细胞图谱分析，团队揭示了一个普适性的哺乳动物细胞命运决定机制：干细胞和祖细胞的转录状态混杂且随机，而分化和成熟细胞的转录状态就变得分明且稳定，也就是说，细胞分化经历了一个从混乱到有序的发展过程。 该研究首次从单细胞水平上全面分析了胚胎和成年时期的人体细胞种类，研究数据将成为探索细胞命运决定机制的资源宝库，研究方法将对人体正常与疾病细胞状态的鉴定带来深远影响。在未来，临床医生就可能通过参照正常的细胞状态来鉴别异常的细胞状态和起源。 论文的第一作者包括浙江大学医学院韩晓平副教授（并列通讯）、17级硕士生周子茗、19级博士生费丽江、17级直博生孙慧宇、18级博士生汪仁英、16级直博生陈瑶、博士后陈海德和王晶晶。论文最后通讯作者为浙江大学医学院郭国骥教授。项目获得了国家自然科学基金和科技部干细胞与转化医学重点专项的支持。

针对我国蛋白饲料和多糖产品的巨大市场空间，团队借助专有的合成生物学技术平台自主研发了甲烷气体高值化生物转化技术，拥有我国行业内首个专利授权。利用该技术可以实现将页岩气、沼气等甲烷气体通过微生物高效转化为细胞蛋白和多糖。 所产甲烷基细胞蛋白富含包括全部必需氨基酸的 18 种氨基酸，菌体粗蛋白含量大于 60%，其中 9 种必需氨基酸在总氨基酸中占比达 30%，其在总氨基酸含量、限制性氨基酸含量等参数水平上明显优于豆粕蛋白，并与鱼粉蛋白相似。 所产多糖经权威机构鉴定，其结构与保湿霜类护肤品添加剂海藻多糖结构相似度达97%，具有保湿、修复等功能，目前主要应用于医美产品添加剂与化妆品添加剂。 本项目具有生产成本低、制备工艺简洁高效和制备过程环保无污染的优势。通过前期建立甲烷生物制造的全链条研发平台，该技术已完成从实验室向产业化的推进。

Ø  成果简介：对于自然光照明的水下场景，不同距离上目标场景的偏振信息不同。当采用线/圆偏振光照明时，目标场景的退偏度一般均大于水体散射光的退偏度，利用该特性来滤除传输路径上的水体后向散射光。本成果研究了自然光在水下传输的偏振变化规律，提出一种利用目标和背景偏振差异进行水下低对比度图像复原的方法，利用偏振成像及其图像处理技术，研制水下考察勘探成像观察仪(照相机或摄像机)，实现在日光照明或全色主动照明条件下对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救援等。其观察距离较裸眼远3~5倍，较

电流变液在具有广泛的应用前景，但是目前的巨电流变液采用极性分子包覆的方法，寿命很短，无实 数值孔径是光学透镜最重要的基本参量，衡量着光学系统的收集光子能力。对于显微物镜，数值孔径 用价值。本项目已制备出纳米碳镶嵌在二氧化钛表面的颗粒，与硅油混合后得到屈服强度高、漏电流低、 越大，成像光斑越小，成像细节越清晰。常规油浸物镜由于采用了特殊的高折射率匹配液，在高分辨率成 寿命长、温度稳定性好的电流变液，达到实用的水平。计划扩大生产量，并将电流变液应用在阻尼器上， 像和浸润式光刻中更被广泛应用。超构表面结构是一种具有横向亚波长尺度的微纳光学结构，可以在不 实现实用化。

已有样品/n超声检测成像系统包括：超声A、B、C、P扫描成像、超声CT成像、超声信号的处理、图象的三维显示及专用软件等。现已研制成功的成像系统有三种类型：1、水浸式超声检测成像系统：可应用于航空航天、冶金、机械等行业构件缺陷的检测，该系统已在中国南方航空动力公司成功应用；2、化工炉管弯头超声成像系统：适合化工和高压管道在役检测，能同时对弯头内部缺陷实时A型和P型显示，对弯头管壁逐点测厚并用伪彩色或截面图显示内壁的腐蚀程度；3、夹持

本项目拟研发肿瘤特异荧光增强核酸递送体系，该体系的制备及产业化将有助于开发原发性肝癌早期诊断的新材料和新方法，提供肿瘤的荧光成像及术中导航的新产品和新思路。

微型显微镜尺寸在毫米到厘米量级，内部集成了透镜组、滤光片、对焦机构、传感器等一系列元件，分辨率可达0.5微米，成本不到传统显微镜的10%。兼容明场、暗场、荧光等各种成像模式。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 照相设备的小型化数字化已经改变了人们的生活，但是显微和望远设备还停留在专业仪器或者纯光学仪器阶段。本技术通过技术创新和产品创意，在消费影像和医学检测领域普及显微和望远产品。通过非球面透镜组和光机电集成技术，将显微镜缩小至摄像头大小，实现了显微成像的移动数字化。微型显微镜尺寸在毫米到厘米量级，内部集成了透镜组、滤光片、对焦机构、传感器等一系列元件，分辨率可达0.5微米，成本不到传统显微镜的10%。兼容明场、暗场、荧光等各种成像模式。