该研究依托我校“广东黑石顶地带与非地带性森林生态系统教育部野外科学观测研究站”，结合长达10年的森林固定监测样地和幼苗样方调查数据，并开展了大型幼苗移栽实验，通过在野外自然条件下精确控制菌根菌丝网络与幼苗的相互作用，揭示了森林林下土壤中菌根真菌组成的地下高速网络 (the “wood-wide web”) 通过连接母树和同种幼苗，进而实现母树对幼苗生长存活和抗病性的显著促进作用。同时，该研究通过比较外生菌根真菌ECM和丛枝菌根真菌AM所组成的地下菌根网络作用的差异性，阐明了亚热带森林中不同类型菌根树种相对多度和群落结构的成因。明确揭示了邻体母树通过地下菌根网络促进同种幼苗更新的关键作用，并阐明了不同类型菌根植物稳定共存和群落动态的形成机制。相关成果不仅完善了现有的生物多样性形成和维持的理论体系，还为生物多样性保护和亚热带森林的保育提供了重要的理论基础。       本研究发现外生菌根真菌与寄主植物的互利共生关系显著促进了幼苗的适合度，最终形成冠层优势种。

团队合作发现了兴奋性稳态调控的分子机制。课题组使用钠通道阻断剂（TTX）阻断动作电位以模拟神经元兴奋性的长期降低。在TTX撤除后，动作电位的持续时间显著延长，神经元兴奋性代偿性增加，提示神经元出现了兴奋性稳态调控现象。机制研究发现，上述兴奋性稳态调控是由于Nova-2介导的钾通道（BK通道）mRNA选择性剪切降低所致。值得注意的是，该研究发现长时间TTX处理神经元时，虽然神经元胞体不会产生动作电位，但是神经元突触却产生了明显去极化，足以激活突触部位的L-型钙通道。后者通过其下游的钙调蛋白激酶（βCaMKK和CaMKIV）将信息传递入细胞核，引起Nova-2磷酸化并向核外迁移，导致其介导的BK通道mRNA选择性剪切下降 上述研究为近30年前提出的“稳态反馈环路”假说提供了完整证据（图2）。考虑到该信号通路中多个分子（AMPA受体、L-型钙通道、钙调蛋白激酶家族、Nova-2、BK通道）与自闭症、精神分裂症、抑郁症等神经/精神疾病密切相关，提示该通路的异常可能是上述疾病发生的重要机制。

 通过系统筛查，研究人员鉴定到一个高等植物特有的PSII生物发生调控因子——LPE1（LOW PHOTOSYNTHETIC EFFICIENCY 1）。通过生理学、分子生物学、生物化学和遗传学等手段研究发现，LPE1基因突变导致PSII活性剧烈降低，PSII生物发生严重受阻；同时光PSII核心蛋白D1的合成明显受损。值得注意的是，LPE1编码一个叶绿体PPR蛋白，直接与D1编码基因psbA mRNA的5'UTR结合，从而招募核糖体并启动D1蛋白的翻译。更重要的是，LPE1同时与已知的D1翻译因子HCF173（HIGH CHLOROPHYLL FLUORESCENCE 173）互作，促使HCF173与psbA mRNA结合，协同参与调控PSII生物发生。       更有趣的是，该研究发现光可以诱导D1蛋白的表达，并且主要在翻译水平实现控制。光诱导结合实验分析发现，光可以促进LPE1与psbA mRNA的5'UTR结合。进一步研究发现，光可能通过改变叶绿体中的氧化还原状态，调节LPE1的分子内二硫键及蛋白结构，从而影响其与psbA mRNA的结合活性。       该工作首次鉴定到高等植物中D1翻译调控过程中psbA mRNA的直接结合因子，揭示了PSII生物发生的光调控机制，对于理解植物光合作用与生长发育调控机理具有重要的理论价值。

发现20年以来的第一个晶体结构，证实SLFN是一个新型的核酸内切酶家族，通过破坏蛋白翻译机器调控真核生物的翻译进程，能够有效控制HIV病毒的复制和包装。课题组人员还提出了对真核生物在应激状态下翻译调控机制的见解，并进一步阐明了SLFN家族可能的抗肿瘤机制，为SLFN的临床应用奠定了基础。 课题组解析了SLFN13的N端结构域（SLFN13-N）的三维晶体结构，揭示了其独特的U型枕样的类二聚体折叠，可分为N端部分（N-lobe），C端部分（C-lobe）和中间连桥部分（bridge domain，BD）。SLFN13-N的U型凹槽可以识别tRNA/rRNA分子碱基配对的RNA结构，由三个酸性氨基酸组成的催化三联体执行酶切。体外酶切实验发现SLFN13可以在tRNA的3’端酶切11 nt，即tRNA 3’接收臂的末端，这是真核生物中第一个被鉴定可以在该位置酶切的核酸内切酶。过表达后细胞质定位的SLFN13可以酶切细胞内的成熟的tRNA和rRNA，破坏蛋白质翻译机器，进而抑制细胞中的蛋白合成，降低细胞代谢水平。SLFN13还展现了酶活依赖的多阶段多层次的高效HIV病毒监管方式。因此，课题组将SLFN13命名为RNA酶S13。同时，研究人员提出了对真核生物翻译机制调控的见解，认为SLFN对肿瘤细胞增殖的抑制很可能是通过破坏细胞内蛋白翻译机器或调控其它关键核酸底物的活性进而调控细胞代谢水平来实现。

转录调控是细菌应对环境胁迫和病原菌缓解抗生素压力的重要手段，由细菌的转录核心机器 RNA 聚合酶和一系列转录起始 sigma 因子共同完成。在通常情况下，细菌的看家 sigma 因子（如大肠杆菌的 sigma 70 ）负责大多数的基因表达，而在环境胁迫下， sigma S 则快速占据主导，并通过开启特定基因的表达来帮助细菌适应不利环境。与细菌的看家 sigma 因子相比， sigma S 的活性通常较低，其功能的发挥通常需要转录激活因子的协助，而 Crl 正是一种 sigma S 特异的转录激活因子。 此前，对于 Crl 激活转录的分子机制不甚清楚。在该研究中，合作者首先解析了 E. coli Crl 转录激活复合物的 3.8 Å 的冷冻电镜结构，该复合物包括了 E. coli 的 RNA 聚合酶、转录起始因子 sigma S 、 Crl 、以及启动子 DNA 。在该结构中， Crl 主要与 sigmaS 的 domain  2 相互作用，同时也与 RNA 聚合酶的最大亚基 bet a’ 有少许相互作用。与绝大多数传统的转录激活因子不同，电镜结构显示 Crl 并不结合启动子 DNA ，因此单从结构本身较难完全解释 Crl 对于 sigma S -RNAP 的转录促进活性。在此基础上，上科大免化所团队进一步利用氢氘交换质谱（ HDX-MS ）对该系统进行了深入研究。氢氘交换质谱的结果揭示， Crl 不仅直接结合 sigmaS  的 alpha2-alpha3 螺旋（ Figure 1A ），还能够通过变构调节作用稳定 sigmaS 的  alpha4 、 alpha5 等多个结构单元（ Figure 1A-C ），而这些结构单元的稳定将能够促进 sigma S 与 DNA 以及 sigma S 与 RNA 聚合酶之间的相互作用（ Figure 1D ）。基于以上数据，研究人员提出 Crl 通过特异性结合转录起始因子 sigma S ，稳定 sigma S 的活性构象，从而促进 sigmaS 与 RNA 聚合酶以及启动子 DNA 的结合组装，进而激活 sigma S-RNAP 介导的转录。这一机制在后续的功能实验中得到了进一步验证。该工作呈现了一种新的转录因子与 RNA 聚合酶的结合方式，揭示了一种新的细菌转录激活分子机制。

2020年3月9日，北京大学姜保国团队在国际顶级医学期刊Lancet 在线发表题为“Comorbidities and multi-organ injuries in the treatment of COVID-19”的研究成果，该成果首次提出将 COVID-19患者进行分类治疗，同时在治疗COVID-19时，应注意潜在的多器官损伤及其保护和预防。研究人员接管了武汉同济医院的重症患者集中治疗病房。60例患者在治疗过程中被分为三种类型。60例患者中有13例[22%]主要患有肺炎，被归类为A型，提供了抗病毒药，抗生素，氧疗和糖皮质激素等基本治疗方法。60例患者中有33例（55%）为B型，其疾病表现为不同程度的肺炎，并伴有严重合并症。对于归类为B型的患者，研究人员继续在控制肺炎的同时监测合并症的变化，进行个人评估并制定具体的治疗计划，包括降压药，降糖治疗和连续性肾脏替代治疗。60例患者中有14例（23%）是重症患者，被分类为C型。分类为C型的患者患有疾病，认为该疾病是由于A型或B型疾病的早期治疗而恶化（导致多器官损伤），这些重症患者应注意器官功能，并采取必要的保护措施，包括机械通气，糖皮质激素，抗病毒药，对症治疗和抗休克疗法。

中山大学孙逸仙纪念医院呼吸内科主任江山平教授首先提出“磷酸氯喹治疗新型冠状病毒肺炎”的治疗方案，并参与推动相关科研攻关和临床研究，为抗疫工作贡献了中山大学专家的智慧和力量。2020年1月19日，受中山大学孙逸仙纪念医院院长宋尔卫院士和党委书记王景峰教授指派，江山平教授参加广东省新冠肺炎防控指挥办科研攻关组牵头组织的新冠肺炎防治工作会议，根据会上决议，江山平教授牵头承担了广东省防控新型冠状病毒科技攻关应急专项中的一个重要内容——研究低分子肝素保护血管内皮细胞、预防肺微血管栓塞对改善新型冠状病毒重症肺炎预后的作用，目前该研究成果已运用到新冠肺炎重症病人的救治方案中，取得很好成效。1月27日，江山平教授参加了包括中科院广州再生医学与健康省实验室徐涛院士等在内的新冠肺炎防治工作会议，与徐涛院士深入探讨了磷酸氯喹治疗新型冠状病毒肺炎的可能性，并制定了科学的研究方案。方案制定后，江山平教授联合定点医院——中山大学附属第五医院，在确保患者的生命安全的前提下实施开展了磷酸氯喹治疗新型冠状病毒肺炎的临床研究。2月7日，广东省科技厅、广东省卫健委联合组织，由钟南山院士主持，全省十余家收治新型冠状病毒肺炎的医院相关专家参与，共同制定了磷酸氯喹治疗新型冠状病毒肺炎的多中心协作方案和形成了专家共识。全省10余家定点收治医院按协作方案和专家共识，开展磷酸氯喹治疗新型冠状病毒肺炎的临床试用研究。中山大学附属第五医院作为项目牵头单位，单鸿院长作为项目总负责人。截至2020年3月4日，累计入组磷酸氯喹治疗新冠肺炎患者120例，其中轻型9例，占比7.50%；普通型107例，占比89.1%；重型4例，占比3.33 %。目前服用药物后咽拭子核酸检测转阴患者110例，转阴病例中，轻型9例，占比100%（9/9）；普通型97例，占比90.65%（97/107）；重症4例，占比100%（4/4）；平均用药后4.4天转阴。接受磷酸氯喹治疗的120例患者中无1例发展为危重型，目前已出院81例。用药过程中，暂未发现严重不良反应。2月18日下午，广东省政府新闻办举行第二十四场疫情防控新闻发布会，通报广东省新冠肺炎疫情防控相关情况，重点介绍广东目前疫情防控科技攻关进展情况。江山平教授应邀出席发布会并回答记者提问。磷酸氯喹的科研临床实践得到了国家科技部、卫健委以及高级别专家组的高度肯定，2月19日，国家卫健委、中医药局发布《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》，磷酸氯喹被纳入其中。2月24日，江山平教授向国家卫健委汇报了最新的临床研究实验结果，为改善临床救治效果提出调整方案。2月27日国家卫健委、中医药管理局等部委发布《关于调整试用磷酸氯喹治疗新冠肺炎用法用量的通知》，进一步科学指导磷酸氯喹的用药使用。

血栓形成是恶性肿瘤患者常见的并发症之一，临床称之为Trousseau综合症，这不仅增加治疗难度，而且降低患者生存质量及缩短生存期。因此，预防血栓形成和及时正确治疗血栓栓塞，对肿瘤患者延长生存有重要的意义。本项目以金黄色葡萄球菌两种特有蛋白为研究重点，利用现代基因工程技术构建了具有抗肿瘤和溶栓活性的新的嵌合蛋白，以研发新型治疗Trousseau综合症的生物药物。 该药物即可刺激人体免疫机能抑制肿瘤生长，又可激活人体溶栓系统，溶解肿瘤发生过程中并发的血栓，具有无副作用、低抗原性、低分子量等优点，这为恶性肿瘤并发血栓的临床治疗提供了一种新型生物药物，具有广阔的应用前景和实际应用意义。现已申报国家发明专利3项，获授权两项，研究成果居于国际领先水平。

利用工程化红细胞治疗痛风 痛风是成年人中最常见的炎性关节炎，其患病率逐年升高，与生活方式、药物使用、肥胖、性别等有关，目前已成为仅次于糖尿病的第二大代谢疾病，对社会造成巨大的经济负担。痛风在全球范围内的患病率为1％~4％，其中中国大陆的平均患病率约为1.1%，台湾地区更为普遍，发病率高于8%。 痛风是由于体内尿酸单钠晶体（monosodium urate, MSU）的长期积累沉积于组织中形成MSU晶体并引起严重的炎症反应。高尿酸是痛风发展的最强单一危险因素，在痛风患者中，血清尿酸（uric acid, UA）水平普遍超过 0.41 mmol /L。除此之外，痛风发展还与免疫系统有关，包括许多可溶性因子如促炎性细胞因子，脂质介质和补体都与痛风发展有关。 目前，临床上的治疗痛风的药物仍比较匮乏，尤其是后期慢性痛风。不管是传统疗法如一些抗炎药，还是外源性尿酸氧化酶（urate oxidase, UOX），都有各自的问题，无法满足痛风患者的需求，导致病情恶化，严重影响患者的生活质量。因此，亟需开发针对痛风的更为高效安全的治疗方法。 红细胞膜表面无任何尿酸通道蛋白，故要真正实现工程化红细胞代谢尿酸的效果，需选择合适的尿酸通道蛋白。人体中2/3的尿酸盐由肾脏排泄，由于尿酸的排泄量比肾小球的过滤量少，因此尿酸向血液中的重吸收占主导。尿酸通道蛋白（urate transporter, URAT1）是一种尿酸盐阴离子交换剂，可以从尿腔中重吸收尿酸盐。我们将利用我们的体外红系分化平台，通过基因改造上游红系祖细胞使其同时表达人URAT1和黄曲霉（Aspergillus flavus）UOX，随后诱导体外红系分化，最终得到携带有URAT1和UOX的成熟红细胞。这种红细胞可将尿酸盐经由URAT1吸收进入到细胞内并由细胞内UOX代谢，长期在循环系统中清除过饱和的尿酸盐，从而实现治疗效果。 我们将测试利用痛风患者外周血单个核细胞进行体外分化的能力，制备工程化红细胞，同时测试工程化红细胞体外代谢尿酸盐的能力。同时建立瞬时诱导的高尿酸动物模型，用于评估工程化红细胞的体内疗效。 利用工程化红细胞治疗宫颈癌 宫颈癌是危害妇女健康的主要恶性肿瘤之一，在全球妇女恶性肿瘤的发病率与致死率均列第4位。据世界卫生组织（WHO）发布的全球癌症流行病学统计报告显示，2020年全球大约有60万宫颈癌新发病例，34万宫颈癌死亡病例。2020年中国新发病例11万，约占世界宫颈癌新发病例的18.3%。 E6/E7蛋白是宫颈癌最主要的致癌蛋白，在宫颈癌及癌前病变的组织中持续表达，不会因抗原丢失而产生免疫逃逸，在正常组织中不表达，因此以E6/E7蛋白为靶点靶向宫颈癌细胞，可特异性杀灭肿瘤细胞。治疗性HPV16疫苗相对于传统治疗的优势及其已经表现出的良好的疗效，但是多肽、RNA、DNA治疗性疫苗在体内易被降解，半衰期短，诱导免疫应答的效率有待提高，如何增强新生抗原治疗性疫苗的免疫应答效率是亟待解决的重要课题。基于红细胞（RBCs）的新型药物载体系统具有其他传统药物载体不可比拟的优势，近年来倍受关注。 利用我们的天然红细胞工程化改造平台，可稳定实现来源于外周血的红细胞改造（改造效率＞90%），使其表面带上肿瘤特异性抗原-MHC1蛋白；病人外周血样的改造效率与健康人相当（图2）。进一步我们将测试其在体外免疫激活病人HPV16+宫颈癌患者外周血T细胞的效应，以及经过刺激后T细胞的特异性肿瘤杀伤能力。同时建立HPV16荷瘤小鼠模型，评估工程化红细胞在成瘤小鼠中的体内疗效。

1 成果简介乳腺癌的发病率占女性全身各种恶性肿瘤的 7-10%，发病率位居大城市女性肿瘤的第一位，已成为最威胁女性健康的疾病，且呈逐年升高、越来越年轻化的趋势。 本成果立足于微电流能够在电极表面产生大量的氧化自由基，通过透化作用进入细胞，以及使得细胞内 Ca2+ 浓度大量增加，从而造成细胞死亡的特点，针对放疗、化疗等肿瘤治疗方法过程复杂、疗效不够理想、治疗后易复发、毒副作用大等问题，研发出利用中频交变微电流抑制乳腺癌的新方法， 所采用中频交变微电流的频率为 100-300kHz，电流大小为101-103μA，电场强度为 2-4 V/cm，相比较电化学疗法，减少了使用者的不愉快感及毒副作用；相比较陡脉冲电场的所采用的高电场强度（ >10 kV/cm），使用更安全；而相比较肿瘤治疗电场需要长时间不间断治疗，作用时间更短，仅为 30 分钟，因此中频交变微电流拥有其自身特有的优势。 该方法证明： 1) 中频交变微电流可以有效地抑制体外人乳腺癌细胞株 (MCF-7) 增殖，促进细胞凋亡和坏死； 2) 中频交变微电流杀伤肿瘤细胞的可能机制为影响细胞周期，改变细胞内部结构，改变细胞外部结构使细胞表面产生电穿孔； 3) 中频交变微电流可有效地抑制荷瘤鼠皮下肿瘤的生长，且辅助化疗的效果更好； 4) 中频交变微电流无化疗明显的毒副作用，安全性好。 目前我们实验室已经完成了两代中频微电流治疗样机的研发， 样机具有双通道，频率范围为 10-500kHz，内置多种刺激模式，多种刺激波形，并且已经系统完成了细胞实验并且取得积极效果，目前正进行动物实验。 上图 样机图片 在中频微电流肿瘤治疗方面，我们是国内唯一的设备研发和实验研究团队，我们研究发现中频微电流能明显抑制乳腺癌等细胞增生和动物肿瘤生长， 对此并发表多篇 SCI 文章，在中频微电流的药物增敏作用方面也做了大量研究并取得积极成果。2 效益分析各种乳腺疾病患者比率达 52.4%，大大高于女性其他慢性常见病，其死亡率在我国妇女恶性肿瘤中位列第一，现有的乳腺癌治疗手段如手术、放疗、化疗等均存在残癌、术后并发症等问题。晚期乳腺癌出现多发转移、 放化疗效果差、 死亡率高。所以，开发新的乳腺癌治疗新技术意义重大，并且前景广阔。3 合作方式转让或者联合推广。4 项目所属行业领域医疗卫生。