中国科学技术大学近期科研成果速览（七月上）

　　PandaX-4T实验发布首个暗物质搜寻结果
　　中国锦屏地下实验室PandaX实验（＂熊猫＂实验）发言人刘江来教授公布了 PandaX-4T实验的首个暗物质搜寻结果 。此次结果基于PandaX-4T试运行95天的数据，用0.63吨•年的曝光量，再次刷新了暗物质反应截面的上限。
　　中国科学技术大学是PandaX合作组的主要合作单位之一，核探测与核电子学国家重点实验室的林箐特任教授，在此次的PandaX-4T第一次结果分析中做出了重要贡献， 提出利用GPU加速的超精细模拟来构建信号及本底响应模型，并在科大搭建的GPU服务器上指导学生完成信号及本底响应模型的框架构建，为PandaX-4T第一次结果灵敏度的计算发挥了主要作用。
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　　http://news.ustc.edu.cn/info/1055/76017.htm
　　中国科大发掘新着丝粒蛋白Apolo1并揭示细胞更新质量控制机制
　　中国科大细胞动力学教育部重点实验室发掘 新着丝粒蛋白Apolo1并揭示细胞更新质量控制机制 ，在Cell Reports杂志在线发表＂Feedback control of PLK1 by Apolo1 ensures accurate chromosome segregation＂。针对PLK1激酶在有丝分裂前中期的时空动态特征及其关联的生物学意义，中国科学技术大学姚雪彪/刘行/刘丹合作团队采用真核细胞有丝分裂调控网络基因共进化策略与细胞器时空蛋白质组学方法 （Wanget al., 2004; Liuet al., 2020），发现并命名了一个新颖的着丝粒功能蛋白，Apolo1（Adaptor of Polo1） 。Apolo1在后生代细胞进化中呈现，并在动物中显示出高保守性。这项工作系统地解析了Apolo1的生物化学功能，揭示Apolo1如何通过动态连接着丝粒蛋白激酶PLK1与磷酸酶PP1γ的互作，为详尽的构-效研究奠定基础。
　　从分子机制上来说，Apolo1通过其N端与PLK1的PBD结构域相互作用，而其C端包含一个经典的PP1γ磷酸酶结合基序。有趣的是， Apolo1的PP1γ结合活性受到PLK1激酶磷酸化的调控。 为此，PLK1-Apolo1-PP1γ构筑了一个新的功能反馈环，在有丝分裂前中期精准地调控着丝粒可塑性与有丝分裂染色体动力学，保证基因组稳定性。事实上，功能蛋白质组学与模式生物学研究提示了Apolo1在基因组稳定性维系与干细胞增殖过程中的重要功能（Liet al., 2018;Olivieriet al., 2020）。
　　中国科大博士后徐雷雷、博士生Ali Mahboob和博士后段文秀为本论文共同第一作者，中国科大姚雪彪教授、刘行教授、刘丹教授、窦震副教授和袁枭副研究员为该文共同通讯作者。
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　　http://news.ustc.edu.cn/info/1055/76051.htm
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　　https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00719-1
　　中国科大运用全光激发实现氪-81的单原子探测
　　中国科学技术大学教授卢征天及其同事Florian Ritterbusch博士运用 全光激发实现了对极其稀有同位素氪-81的单原子探测，这一量子精密测量方法的突破将助力于地球与环境科学研究， 相关成果以＂Optical Excitation and Trapping of81Kr＂为题于7月6日发表在《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 127, 023201(2021)]上。
　　在本工作中，科研组研制成一种 高亮度共振真空紫外灯，并将其应用于全光激发氪原子，从而避免了气体放电所带来的种种问题 。团队提出了一种新的机理来解释真空紫外光子在氪气中传播时的＂自吸收＂现象——光子在氪气中多次散射后并未损失，而是其频率发生了偏移 。经过四年的不断尝试，他们在保持光源高亮度特征的同时，减小了光频偏移，建成了基于全光激发的氪原子阱，并达到了每小时1800个氪-81原子的探测速率。对于古地下水研究和寻找百万年前形成的冰芯等科学问题，这种原子阱超灵敏分析工具带来了新的研究机遇。
　　合肥微尺度物质科学国家研究中心博士生王杰为论文第一作者，卢征天教授和Florian Ritterbusch博士为论文的共同通讯作者。
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　　http://news.ustc.edu.cn/info/1055/75982.htm
　　论文链接：
　　https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.127.023201
　　中国科大在脐血移植植入前综合征的发生机制与干预措施研究取得重要进展
　　中国科学技术大学生命科学与医学部魏海明/田志刚教授课题组与中国科学技术大学附属第一医院（以下简称＂中国科大附一院＂）血液科孙自敏教授团队合作， 在脐血移植植入前综合征的发生机制与干预措施研究方面取得重要进展。 7月6日，相关研究进展以＂Inflammatory monocytes promote pre-engraftment syndrome and tocilizumab can therapeutically limit pathology inpatients＂为题在线发表在Naturecommunications上。该研究不仅揭示了脐血移植后PES的病理机制，还为重度PES患者提供了一种治疗策略，对进一步提高非血缘脐带血移植的疗效和推动其广泛应用具有重要指导意义。
　　该研究历时近8年， 部分研究成果对中国科大提出并实施新冠肺炎重症患者免疫治疗方案（托珠单抗治疗方案），提供重要实践指导意义。托珠单抗免疫治疗方案目前已被美国FDA紧急批准用于新冠重症患者治疗，并纳入英国国家卫生服务系统（NHS）。
　　魏海明教授、孙自敏教授和田志刚教授为本文的共同通讯作者，中国科学技术大学生命科学与医学部与附属一院血液科金林林博士为论文第一作者。
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　　http://news.ustc.edu.cn/info/1055/75958.htm
　　论文链接：
　　https://www.nature.com/articles/s41467-021-24412-1
　　中国科大翁建平团队提出＂内皮功能失调与泛血管疾病＂的新见解
　　中国科学技术大学翁建平教授团队在Pharmacological Reviews杂志发表题为Endothelial Dysfunction in Atherosclerotic Cardiovascular Diseases and Beyond: From Mechanism to Pharmacotherapies的长文，在全面综述血管内皮功能基础与临床研究的基础上，提出了 ＂血管内皮细胞稳态失衡是泛血管疾病进展的关键机制，改善各种病因与理化因素所致血管功能与结构紊乱的核心在于维护内皮细胞功能＂ 的新理论。审稿人认为＂该文全面多维度地概述了内皮细胞功能，阐述了内皮功能障碍在动脉粥样硬化性心血管疾病以及其他泛血管疾病中的关键作用以及深入的分子机制，并且系统总结了有效的靶向内皮功能障碍的治疗途径，有助于加速泛血管药物的研发＂ 。
　　内皮功能紊乱与泛血管疾病
　　内皮功能紊乱与动脉粥样硬化的进展
　　该系统综述的 创新性 体现在：（1）系统阐明了内皮细胞稳态与内皮细胞功能紊乱的组成部分；（2）阐明内皮细胞功能紊乱是泛血管疾病发生发展的中心环节；（3）提示靶向血管内皮功能紊乱可作为治疗泛血管疾病的潜在干预靶标，从而加速泛血管药物的研究开发。
　　中国科学技术大学附属第一医院翁建平教授与徐索文研究员为该论文的通讯作者、博士研究生Iqra Ilyas为该论文的共同第一作者。来自中山大学、南开大学、广州中医药大学、美国Northeastern University，美国Cleveland Clinic ，澳大利亚Monash University，澳大利亚The University of Queensland的多位教授参与该文撰写和讨论，复旦大学葛均波院士也为论文提供了宝贵意见。
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　　http://news.ustc.edu.cn/info/1055/75946.htm
　　论文链接：
　　https://pharmrev.aspetjournals.org/content/73/3/924
　　中国科大在早期炎症诱发青春期抑郁情绪研究领域取得进展
　　中国科学技术大学生命科学与医学部张智/晋艳课题组与中国科学院徐林团队联合研究发现， 生命早期炎症导致个体在青春期发育过程中前扣带皮层（ACC）的小胶质细胞对生活中的随机应激事件易感，继而过度吞噬神经元树突棘，使得ACC谷氨酸神经元（ACCGlu）对抗应激的能力减弱，从而产生青春期的抑郁情绪。 成果以＂Early-life inflammation promotes depressive symptoms in adolescence via microglial engulfment of dendritic spines＂为题，2021年7月7日在线发表于《Neuron》杂志。
　　论文通过 在小鼠脑发育的关键时间窗（出生后14天）腹腔给予脂多糖（LPS）建立炎症模型，探索小鼠从幼年到青春期发育（出生后45天）过程中，ACC小胶质细胞响应应激的模式。
　　进一步的研究发现，当应激来临，小鼠ACCGlu活性的急性增加予以抵抗应激侵袭，对机体产生保护作用；然而，青春期发育过程中持续出现的应激事件，使得具有早期炎症经历小鼠的ACC小胶质细胞频繁活化，通过CX3CR1信号介导对ACCGlu树突棘的过度吞噬，从而形成长期的不良适应性状态，即ACCGlu的活性降低。最终，ACCGlu面对应激时被激活的能力下降，削弱了机体对压力挑战的应对，从而促进了青春期小鼠抑郁情绪的产生。
　　中国科大生命科学与医学部博士研究生曹鹏和陈昌茂博士，及安徽医科大学硕士研究生刘安为该论文的共同第一作者，张智，徐林和晋艳为共同通讯作者。
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　　http://news.ustc.edu.cn/info/1055/75909.htm
　　论文链接：
　　https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.06.012
　　中国科大实现迄今最快的实时量子随机数发生器
　　中国科大教授潘建伟、张军等联合浙江大学储涛教授研究组， 通过研制硅基光子集成芯片和优化实时后处理，实现了速率达18.8 Gbps迄今最快的实时量子随机数发生器， 相关研究成果以＂封面论文＂的形式发表于《应用物理快报》[Appl. Phys. Lett. 118, 264001 (2021)]。美国物理联合会（AIP）以＂量子随机数发生器实现尺寸和性能新基准（Quantum Random Number Generator Sets Benchmark for Size, Performance）＂为题刊发新闻稿对该工作进行了报道，SciTechDaily、phys.org、Scienceblog、MIT Technology Review等多家科技媒体也进行了相关转载报道。
　　潘建伟、张军等进一步发展了基于真空态涨落的高速量子随机数产生方案并完成相关实验验证，同时与浙江大学储涛等合作，针对该方案通过多次迭代制备了相应的硅光芯片，并采用混合集成技术将硅光芯片、InGaAs平衡探测器以及跨阻放大器（TIA）封装在尺寸为15.6mm×18mm的芯片内。与此同时，通过进一步优化FPGA实时后处理算法和硬件实现，从而在实现高集成度的同时大大提升了量子随机数发生器的实时生成速率。经传输测试，该量子随机数发生器系统的最终实时速率达到创世界纪录的18.8Gbps。 上述研究成果为开发低成本商用量子随机数发生器单芯片奠定了坚实的技术基础。
　　该研究工作得到了科技部、中科院、自然科学基金委和安徽省等的资助，同时得到了科大国盾量子和中国电科四十四所的技术协助。
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　　http://news.ustc.edu.cn/info/1055/75825.htm
　　论文链接：
　　https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0056027
　　AIP报道链接：
　　https://publishing.aip.org/publications/latest-content/quantum-random-number-generator-sets-benchmark-for-size-performance/