《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

日前，我校化学与材料科学学院陈希教授与华中科技大学吴钰周、钟芳锐教授合作，以共同通讯作者在Nature主刊在线发表文章“Enantioselective[2+2]-cycloadditions with triplet photoenzymes”。

(1) 在国内首次建立了网络化制造系统模式库。该模式库包括面向独立企 业、面向企业集团、面向区域、面向行业、面向企业动态联盟等五大类网络化 制造系统模式，每类模式包括体系结构、实施方案、软件集成接口、运行模式和 实施案例。其中创新性和效益比较突出的两类模式是： •在国内首次提出了企业级的网络化制造系统模式一一基于企业内、外部 网络化制造的企业信息化模式，设计出了相应的体系结构，在各大中型企业 成功实施和应用。 •在国内外首次提出了面向区域制造业的网络化制造系统模式一一“区域 性网络化制造系统"模式，被第27届国际计算机和工业工程大会选为大会主题报 告。被国家科技部列入了国家863计划，在国内外产生了较大影响。并成功设计 出了相应的体系结构和运行模式，已在我国3个省市得到了成功应用。（2）在国内以领先优势中标国家十五科技攻关项目“网络化制造平台"， 在此基础上开发成功了我国第一个多功能的网络化制造平台，通过科技部的验 收。平台由集成框架和计算机网络、数据库等五个层次组成。最顶层是应用功能 系统层，其中应用效果比较突出的应用功能系统有网络化分销管理系统、网络化 销售与定制系统、网络化协同工作支持系统和网络化软件资源共享支持系统； 前两个功能系统被国内外院士、专家组成的鉴定委员会鉴定为“国内领先" 和“国际先进水平"。

1、 本项目属网络化制造领域，是先进制造技术、计算机网络技术和现代 管理技术等学科的交叉领域。获得了 2006年度国家教育部科技进步一等奖。 2、 项目主要科技成果如下： (1)   在国内首次建立了网络化制造系统模式库。该模式库包括面向独立企 业、面向企业集团、面向区域、面向行业、面向企业动态联盟等五大类网络化 制造系统模式，每类模式包括体系结构、实施方案、软件集成接口、运行模式和 实施案例。其中创新性和效益比较突出的两类模式是： •在国内首次提出了企业级的网络化制造系统模式一一基于企业内、外部 网络化制造的企业信息化模式，设计出了相应的体系结构，在各大中型企业 成功实施和应用。 •在国内外首次提出了面向区域制造业的网络化制造系统模式一一“区域 性网络化制造系统"模式，被第27届国际计算机和工业工程大会选为大会主题报 告。被国家科技部列入了国家863计划，在国内外产生了较大影响。并成功设计 出了相应的体系结构和运行模式，已在我国3个省市得到了成功应用。 (2)   在国内以领先优势中标国家十五科技攻关项目“网络化制造平台"， 在此基础上开发成功了我国第一个多功能的网络化制造平台，通过科技部的验 收。平台由集成框架和计算机网络、数据库等五个层次组成。最顶层是应用功能 系统层，其中应用效果比较突出的应用功能系统有网络化分销管理系统、网络化 销售与定制系统、网络化协同工作支持系统和网络化软件资源共享支持系统； 前两个功能系统被国内外院士、专家组成的鉴定委员会鉴定为“国内领先" 和“国际先进水平"。市场及经济效益分析： 制造业量大面广，是一个国家和区域的支柱产业。当前，制造全球化和制造 网络化是现代制造业的主要发展趋势之一。本项目成果一方面能为一个区域网络 化制造和云制造服务平台的设计和开发提供方法、方案、技术、成果和产品支 持，另一方面也能为一个企业实施互联网+和云制造，为企业实现与互联网的融 合创新提供方法、方案、技术、成果和产品支持，具有广阔的推广应用前景。 本项目成果已在长安、力帆、铁马、贵阳普天等多家大型企业和华陶、华洋 等数十个中小企业以及重庆、泉州市、内江市等多个区域得到成功应用，已 取得了显著经济效益和社会效益，并且有广阔的应用前景。例如：长安汽车公 司、重庆力帆集团等大型企业应用本成果中企业级网络化制造系统模式及相关技 术，建立了创新的企业信息化系统，取得显著的应用效益；又如，重庆华洋电器集团、江津增压器厂等大型企业系统地应用了本成果网络化制造系统模式及网络 化制造平台中有关技术，系统实施和建立了创新的企业信息化系统，取得了显著 的应用效益。

一、成果简介 1、本项目属网络化制造领域，是先进制造技术、计算机网络技术和现代管理技术等学科的交叉领域。获得了2006年度国家教育部科技进步一等奖。 2 项目主要科技成果如下： （1）在国内首次建立了网络化制造系统模式库。该模式库包括面向独立企业、面向企业集团、面向区域、面向行业、面向企业动态联盟等五大类网络化制造系统模式，每类模式包括体系结构、实施方案、软件集成接口、运行模式和实施案例。其中创新性和效益比较突出的两类模式是： ● 在国内

项目研究的背景及用途:在 IC 卡冷、热水表研制的基础上，我们以一项 发明专利和三项实用新型专利解决了该项研究的关键技术，即抗锈蚀阀门技术、 长寿命供电和低功耗技术、密封性技术及集中，透明管理技术。进而发展为网络 化遥控冷、热水表产业化工程。 网络化遥控冷、热水表保持了原 IC 卡冷、热水表中的无锈蚀阀门特点， 但没有电池与 IC 卡插座。在每栋楼中设置低位控制单元，该低位控制单元承担 向各户水表直流供电;具备应急充电电源;具有故障自动诊断功能;开关水表中控 制阀功能;无线上网与主控 PC 机通信功能。实现了管理部门利用无线网络资源对 用户冷、热水表进行综合管理和遥控监测的目的。 技术原理及流程:网络化遥控冷、热水表由三部分组成:低功耗电子式基 表、低位控制单元及主控微机。 成果水平及主要技术指标:技术水平国内领先，具有一项发明专利和三 项实用新型专利的独立知识产权。 市场分析及效益预测:应用于方兴未艾的房地产业，适应国家及广大居 民对能源与水资源的管理和节约要求。还可应用于洗浴中心等用水大户，提高节 水的自觉性，也可应用于对城市地下水的管理等。

社会网络已经成为覆盖用户最广、传播影响最大、商业价值最高的 Web2.0 业务，在世界范围内，最著名的社会网络代表是 Facebook、Twitter，用户量分别达到 12 亿、5 亿;国 内使用人数最多的社会网络工具是新浪微博和腾讯微博，其中新浪微博用户达到 5 亿，腾讯 微博用户超过 8 亿。社会网络中的巨大用户群每天产生海量的用户数据、关系数据和信息数 据，若能够对海量数据进行准确、及时的分析，则会在精确营销、舆情探测以及网络安全等方面创造巨大价值。然而由于社会网络的大数据特性以及分析方面要求准确、及时，目前缺 乏融合多项社会网络分析技术的、成熟的社会网络大数据分析系统。社会网络分析技术是一项关键技术，也是一项热门的研究，涵盖了社会学、人类学、社 会语言学、地理、社会心理学、通信研究、资讯科学、社会网络分析与探勘、组织研究、经 济学以及生物学等多个领域，是一项多学科交叉技术。社会网络大数据分析系统要求具有坚 实的数据支撑，即数据获取全面、更新及时、获取数量大，也强调多维度、多粒度的分析手 段相结合，并对分析速度、可视化以及人机交互等方面都提出很高的要求。基于上述现状和挑战，在国家科技支撑项目的资助下，实现基于新浪微博、Twitter 等 主要社会网络交流工具的大数据分析系统，系统完成从数据获取、数据预处理、数据存储、 消息中心、数据分析、结果可视化展示的闭环处理流程，支持多种社会网络(Twitter、新浪 微博等)的数据实时、不间断获取，获取数据量在国内外同研究领域处于领先地位;实现整 体、个体、群体以及事件的多层次、多粒度分析模式;同时具备良好的人机交互操作界面以 及优秀的分析展示效果。

湖南网络工程职业学院属省教育厅直属公办全日制普通高等学校，是一所依托广播电视大学丰富的网络和教学资源，致力于用互联网技术推动职业人才培养的新型高职学院。运用全方位覆盖的数字化智慧校园，大数据背景下的云计算网络空间，在全国高职教育领域首创了“开放式高职”的教育模式。学院有着39年专科办学历史，累计培养各类专业技术人才6万多名。 学院位于长沙市中心城区，毗邻中南大学铁道学院校区，中南林业科技大学等高校，属长沙市主城区内的大学城片区，学风浓厚，环境优美。学院紧临市区主干道芙蓉路，公交线路四通八达，地铁一号线直达学院东校门，各种交通换乘方便快捷。 学院是教育部“全国高职高专院校人才培养工作水平评估”优秀学校。学院秉承“让学习伴随一生”的校训，围绕湖南十三五“五化两型”新战略，面向信息产业，服务互联网经济的办学定位，主动适应产业发展，不断增强办学实力，以国家“互联网+”行动计划为指导，聚焦互联网技术与应用产业链，重点建设“互联网资源制作与服务”、“互联网工程”、“网络经济管理与服务”等专业群，培养各类高素质互联网技术技能型人才。 学院开设有数字媒体应用技术专业、软件技术专业、移动应用开发专业、计算机应用技术专业、艺术设计专业、计算机网络技术专业、物联网应用技术专业、工业机器人技术专业、数控技术专业(智能编程方向)、数控技术专业、机电一体化技术专业(智能装备装调与维护)、机电一体化技术专业、工商企业管理专业、电子商务专业、会计专业、市场营销专业、金融管理专业、旅游管理专业、酒店管理专业、机场运行专业(机场管理与服务方向)、机场运行专业{民航安检方向)、商务英语等20个专业。 学院办学实力雄厚，现有教授45人、副教授138人，博士18人、硕士231人，省级教学名师4人，省级专业带头人4名，省级青年骨干教师9名，省级教学团队3个，近年来先后有50多名教师赴美国、加拿大、英国、香港等地接受国际专业培训或访问学习。学院拥有省级示范性特色专业群1个，省级特色专业1个，省级教改试点专业4个;国家级精品课程1门，省级精品课程3门;中央财政资助的重点实训基地1个，中央财政支持的专业重点建设项目2个。

生物振荡网络作为生命体的内禀时钟，调节各种与时间信息相关的生命过程，因此需要在减小计时涨落的同时，保持对环境信号的敏感性。 对于处于热力学平衡态的系统，涨落耗散定理表明，高响应与低涨落不可能同时完成。但是生命系统处于非平衡态，并没有涨落耗散定理的约束。对于振荡网络这一非平衡态系统，如何保持高敏感性和精确性，以及对应的热力学的设计原理，是一个重要的利用物理原理理解生命系统的基本问题。 欧阳颀教授研究组与美国IBM沃森研究中心的涂豫海教授（北京大学物理学院/定量生物学中心教授）展开合作，首次从理论上揭示了生化反应网络优化振荡功设计原则。研究发现，通过增加系统的自由能耗散，振荡的计时精确性增加，这与之前的研究相符；更重要的是，耗散的增加还能够增强系统对于外界信号的响应，两者呈正比关系。通过对简单模型的解析发现，额外的自由能耗散可以加强振荡相位与振幅的耦合，借此来增强对信号的响应，从而打破了平衡态的涨落响应关系。为了同时达到高敏感性和精确性，系统需要精细的分配参与反应的非平衡环路中的自由能耗散。研究基于化学势与反应流提出了两条重要的能量分配原则，并在相关实验数据分析中得到验证。