大爆發(fā)！中國學(xué)者同時發(fā)6篇Nature
2019-03-01 11:16:46
作者：本網(wǎng)整理 來源：南京大學(xué)新聞網(wǎng)、中國科學(xué)院物理所官網(wǎng)、iNature微信公眾號
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最近幾年，隨著國內(nèi)科研水平的提高，中國基礎(chǔ)科學(xué)研究進(jìn)步顯著，在很多領(lǐng)域都取得了非常多的研究成果，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊上中國科學(xué)家發(fā)表的高水平學(xué)術(shù)論文也越來越多，包括著名的Nature、Science、Cell等學(xué)術(shù)期刊。
2019年開年，國內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)三大期刊發(fā)文表現(xiàn)依然優(yōu)異。2月28日（今天），Nature更新了最新的科研成果，中國學(xué)者實現(xiàn)大爆發(fā)，共發(fā)表6篇，包括以主要完成單位發(fā)表的4篇和參與單位發(fā)表的2篇。
值得一提的是，今天，國內(nèi)外三個課題組同時報道了開發(fā)電子拓?fù)洳牧夏夸涍@一重要研究成果，而且三個課題組都有國內(nèi)學(xué)者的身影。三個課題組一個來自中國科學(xué)院物理研究所的科學(xué)家，一個來自南京大學(xué)和美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家，還有一個來自美國的普林斯頓大學(xué)、西班牙巴斯克大學(xué)和德國馬克斯-普朗克研究所的科學(xué)家。
南京大學(xué)萬賢綱團(tuán)隊研究成果登Nature
萬賢綱團(tuán)隊Nature論文
如何尋找一種拓?fù)洳牧?？以前，在各類材料庫的大海里，一種“魚竿”只能“釣”出一種拓?fù)洳牧希?ldquo;愿者上鉤”；現(xiàn)在，“一張大漁網(wǎng)”就可以一網(wǎng)打盡，效率大大提高。2月28日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》正刊以《利用對稱性指標(biāo)進(jìn)行拓?fù)洳牧先嫠阉鳌窞轭}，發(fā)表了這一重要研究——南京大學(xué)物理學(xué)院萬賢綱教授的科研團(tuán)隊及其哈佛大學(xué)合作者，系統(tǒng)地大規(guī)模搜索了整個材料數(shù)據(jù)庫，獲得大量拓?fù)洳牧暇€索，并以此為基礎(chǔ)設(shè)立了拓?fù)洳牧匣驇臁?/span>
近年來，拓?fù)淞孔討B(tài)是物理學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)。2016年諾貝爾物理學(xué)獎授予了三位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)拓?fù)湎嘁约霸谕負(fù)湎嘧兎矫孀鞒龅睦碚撠暙I(xiàn)。隨著新的拓?fù)湎喑霈F(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)，拓?fù)洳牧暇哂谐Ｒ?guī)材料沒有的奇特物性，在電子、信息和半導(dǎo)體技術(shù)等方面有很大潛力。
目前，科學(xué)家主要通過計算拓?fù)洳蛔兞繉ふ腋鞣N拓?fù)湎啵@種方法效率較低，所以已知的拓?fù)洳牧蠑?shù)目十分有限。因而，發(fā)展新的理論方法，高效尋找理想的、有實用價值的拓?fù)洳牧象w系有著重要的科學(xué)價值和廣闊的應(yīng)用前景。萬賢綱教授團(tuán)隊埋首鉆研，終于在搜索拓?fù)洳牧线@個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破：基于對稱指標(biāo)理論，發(fā)展了一套新的高效尋找拓?fù)洳牧系睦碚摲椒ā?/span>
使用對稱性指標(biāo)搜索拓?fù)洳牧系乃惴鞒虉D
萬賢綱介紹，具體來說，就是發(fā)展了一套非常高效的預(yù)測拓?fù)洳牧系姆桨?。中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授邢定鈺表示，“這樣高效的方案，很適合對晶體庫進(jìn)行地毯式搜索，從而得到拓?fù)洳牧匣驇臁?rdquo;他認(rèn)為，拓?fù)洳牧匣驇鞂⒃谖磥斫o實驗物理學(xué)家?guī)順O大便利，將來的研究可以專注于基因庫中的材料，而不必像以前那樣“大海撈針”。
萬賢綱教授和博士生唐峰討論問題
據(jù)悉，萬賢綱教授團(tuán)隊的一系列工作始于2017年8月，最開始計劃去找尋當(dāng)時非常新穎的高階拓?fù)浣^緣體。根據(jù)這一高效尋找拓?fù)洳牧系睦碚摲椒?，萬賢綱教授團(tuán)隊對所有非磁材料是否拓?fù)溥M(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)近50%的材料都是拓?fù)洳牧?。進(jìn)而，他們把計算預(yù)言的10897種拓?fù)洳牧希êM(fèi)米能級附近有能帶交點(diǎn)的體系）的晶體結(jié)構(gòu)信息及電子能帶放在網(wǎng)站上，供同行參考與研究。他們還挑選了近一千個費(fèi)米面比較干凈或者能帶交點(diǎn)離費(fèi)米面較近的體系，預(yù)言進(jìn)一步的研究將很可能從中挖掘出適合實際應(yīng)用的理想拓?fù)洳牧?。南京微結(jié)構(gòu)國家實驗室的博士研究生唐峰為第一作者。人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心的姚舸工程師協(xié)助進(jìn)行大規(guī)模計算和建設(shè)拓?fù)洳牧暇W(wǎng)站。
“文章中給出的拓?fù)洳牧匣驇?，有望帶來生機(jī)勃勃的后續(xù)實驗或進(jìn)一步理論探索。他們提出的高效拓?fù)洳牧纤阉鞣椒ㄒ策m合其他體系，如聲子系統(tǒng)、光子系統(tǒng)、磁性材料等。可以預(yù)期，大規(guī)模搜索與預(yù)測材料將成為凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)的一種趨勢，對相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展將有積極推動作用。”邢定鈺表示。
值得提及的是，在《自然》正刊同期發(fā)表的還有中科院物理所一個研究團(tuán)隊和普林斯頓大學(xué)一個研究團(tuán)隊的相關(guān)工作，昭示出在拓?fù)湫虏牧侠碚撛O(shè)計方面中國科研團(tuán)隊的優(yōu)勢地位。
中科院物理所發(fā)Nature，開發(fā)電子拓?fù)洳牧夏夸?/span>
記者從中國科學(xué)院物理研究所獲悉，該所一組科研團(tuán)隊開發(fā)出一種快速計算晶體材料的拓?fù)湫再|(zhì)的新方法，并用此方法在近4萬種材料中發(fā)現(xiàn)了8千余種拓?fù)洳牧希畮妆队谶^去十幾年間人們找到的拓?fù)洳牧系目偤?，并?jù)此建立了拓?fù)潆娮硬牧系脑诰€數(shù)據(jù)庫。成果于北京時間28日由國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
這一成果意義重大。它改變了拓?fù)淞孔硬牧线@一研究方向的研究范式，將該方向的重點(diǎn)從“尋找新材料”推進(jìn)到“研究新材料”。
拓?fù)淞孔硬牧媳徽J(rèn)為將在超低功耗電子元件的研究和量子信息等領(lǐng)域起到重要基礎(chǔ)作用。因此，如何尋找更多的新拓?fù)洳牧弦惨虼顺蔀榱藝H凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的重要問題。此前，物理所已進(jìn)行了一系列探索，并在拓?fù)浣^緣體、量子反?；魻栃?yīng)、外爾半金屬等方面做出了重要貢獻(xiàn)。
團(tuán)隊的通訊作者之一、中科院物理所的方辰研究員介紹，在實驗中直接測量拓?fù)湫再|(zhì)是困難的，因此首先用計算的方法預(yù)測材料的拓?fù)湫再|(zhì)，就成為了尋找拓?fù)洳牧系闹匾囊画h(huán)。然而，在過去的研究中，由于不變量的表達(dá)式十分繁難，這一計算往往需要深耕于該領(lǐng)域的專家耗費(fèi)大量時間精力才能完成。“手動搜索”的局限性，使得人們難以預(yù)測絕大部分材料的拓?fù)湫再|(zhì)。
物理所團(tuán)隊開發(fā)出了通過計算材料能帶的對稱性數(shù)據(jù)從而自動獲得其拓?fù)洳蛔兞康囊惶淄暾?、快速的、可以全自動運(yùn)行的計算流程。在經(jīng)過該流程之后，任何一種非磁性晶體材料都將獲得一個“拓?fù)錁?biāo)簽”，寫著它是否具有，以及具有哪些拓?fù)湫再|(zhì)。
大批拓?fù)淞孔硬牧显诶碚撋系陌l(fā)現(xiàn)，改變了拓?fù)淞孔硬牧线@一研究方向的研究范式，并給未來的實驗研究提供了很多線索和機(jī)會。
物理所成果由該所方辰研究員、翁紅明研究員、方忠研究員等人與中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心聯(lián)合完成。
所謂“英雄所見略同”，另有兩個研究小組，也于同一天同一刊物上發(fā)表了他們的獨(dú)立研究成果。其中一個小組是來自美國的普林斯頓大學(xué)、西班牙巴斯克大學(xué)和德國馬克斯-普朗克研究所的科學(xué)家，另一小組是來自南京大學(xué)和美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家。他們兩個小組的工作內(nèi)容，同樣是通過計算能帶高對稱點(diǎn)的對稱性數(shù)據(jù)從而得到材料的拓?fù)湫再|(zhì)，方法和物理所研究小組采用的方法一致，三個研究組得到的結(jié)果也彼此相洽、相互印證。
北京生命組學(xué)研究所賀福初、復(fù)旦大學(xué)樊嘉等發(fā)表一篇Nature
今天凌晨，中國科學(xué)家的一項重要成果在英國《自然》雜志在線發(fā)表，文章測定了早期肝細(xì)胞癌的蛋白質(zhì)組表達(dá)譜和磷酸化蛋白質(zhì)組圖譜，發(fā)現(xiàn)了肝細(xì)胞癌精準(zhǔn)治療的潛在新靶點(diǎn)。
該文章是由軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院生命組學(xué)研究所、國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（北京）、蛋白質(zhì)組學(xué)國家重點(diǎn)實驗室賀福初院士團(tuán)隊、錢小紅研究員團(tuán)隊聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院樊嘉院士團(tuán)隊、北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院邢寶才教授團(tuán)隊在早期肝細(xì)胞癌蛋白質(zhì)組研究領(lǐng)城取得的重大科研成果。
文章測定了早期肝細(xì)胞癌的蛋白質(zhì)組表達(dá)譜和磷酸化蛋白質(zhì)組圖譜，發(fā)現(xiàn)了肝細(xì)胞癌精準(zhǔn)治療的潛在新靶點(diǎn)。這是2014年國家科技部全面啟動“中國人類蛋白質(zhì)組計劃”以來，國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（北京）首席科學(xué)家賀福初院士以通訊作者在《自然》雜志發(fā)表的第2篇標(biāo)志性成果。
將早期肝細(xì)胞癌患者 分成三種蛋白質(zhì)組亞型
科研人員根據(jù)101例早期肝細(xì)胞癌及配對癌旁組織樣本的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，將目前臨床上認(rèn)為的早期肝細(xì)胞癌患者，分成三種蛋白質(zhì)組亞型，而不同亞型的患者具有不同的預(yù)后特征，術(shù)后需要對應(yīng)不同的治療方案。
其中，第一類患者僅需手術(shù)，要防止過度治療；第二類患者則需要手術(shù)加其他的輔助治療；而第三類患者占比30％，術(shù)后發(fā)生復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的危險系數(shù)最大，是最后的“硬骨頭”。
科研人員發(fā)現(xiàn)在第三類患者的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)里，膽固醇代謝通路發(fā)生了重編程，其中候選藥靶膽固醇酯化酶的高表達(dá)具有最差的預(yù)后風(fēng)險。通過抑制候選藥靶——膽固醇酯化SOAT1，能減少細(xì)胞質(zhì)膜上的膽固醇水平，有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。
將為發(fā)展新型抗癌藥物提供了重要基礎(chǔ)
他們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SOAT1的一種小分子抑制劑“阿伐麥布”在肝癌患者的人源腫瘤異種移植模型上表現(xiàn)出良好的抗腫瘤效果，表明“阿伐麥布”有望成為治療預(yù)后較差肝細(xì)胞癌患者的潛在靶向治療藥物。
研究團(tuán)隊首次發(fā)現(xiàn)膽固醇代謝途徑重編程與肝細(xì)胞癌之間的直接聯(lián)系，證實膽固醇酯化在肝癌發(fā)生中的重要意義，借助患者群蛋白質(zhì)組學(xué)海量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)膽固醇酯化酶可用于早期肝癌的分型、預(yù)后及靶向治療，其蛋白質(zhì)水平在頭頸癌、胃癌、前列腺癌、腎癌和甲狀腺癌中均和患者的較差預(yù)后正相關(guān)，為發(fā)展新型抗癌藥物提供了重要基礎(chǔ)。
記者獲悉，中國是國際蛋白質(zhì)組計劃的重要參與者，也是人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃的牽頭實施方，中國科學(xué)家在肝細(xì)胞癌蛋白質(zhì)組領(lǐng)城研究取得的這次重大突破，具有廣泛的社會應(yīng)用價值，是“中國人類蛋白質(zhì)組計劃”迎來的第一道曙光。
第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院病理科卞修武院士等發(fā)表一篇Nature
T細(xì)胞在慢性病毒感染，腫瘤環(huán)境中會產(chǎn)生功能障礙（T cell dysfunction），喪失清除感染病原以及腫瘤細(xì)胞的能力。另一方面，當(dāng)T細(xì)胞在遭遇自身抗原時行使功能也會發(fā)生障礙，對自身抗原不應(yīng)答，以避免自身免疫反應(yīng)的發(fā)生。
T細(xì)胞是通過活化發(fā)揮效應(yīng)或者調(diào)控功能，而產(chǎn)生功能性障礙變得耐受（tolerance）、無能（anergy）以及耗竭（exhaustion）是受到免疫應(yīng)答過程中正向的共刺激信號和負(fù)向的共抑制信號所調(diào)控的。當(dāng)負(fù)向的共抑制信號占主導(dǎo)時，T細(xì)胞就會發(fā)生功能性障礙。目前，調(diào)控T細(xì)胞功能障礙的具體分子機(jī)制尚未明確。
2019年2月28日，第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院病理科卞修武院士和劉新東教授團(tuán)隊以及清華大學(xué)董晨教授團(tuán)隊的研究人員在Nature上發(fā)表了題為Genome-wide analysis identifies NR4A1 as a key mediator of T cell dysfunction的文章，揭示了功能性障礙的T細(xì)胞不同于效應(yīng)性和調(diào)控性T細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)修飾以及基因表達(dá)特征，并發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子NR4A1是誘導(dǎo)T細(xì)胞功能障礙發(fā)生過程中必不可少的調(diào)控因子，該研究成果提示NR4A1可以成為逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞功能性障礙，在腫瘤以及慢性感染過程中增強(qiáng)T細(xì)胞功能的潛在治療靶點(diǎn)。
溫州醫(yī)科大學(xué)和華中農(nóng)大等參與發(fā)表一篇Nature
當(dāng)今研究3D基因組的技術(shù)主要是基于空間臨近位點(diǎn)的配對連接，如Hi-C、ChIA-PET等，僅提供群體水平的染色質(zhì)間的相互作用。雖然single-cell Hi-C可以提供單細(xì)胞水平上的染色質(zhì)相互作用，但會受制于單細(xì)胞測序技術(shù)的數(shù)據(jù)稀疏性。
2019年2月28日，來自美國Jackson基因組醫(yī)學(xué)實驗室的阮一駿團(tuán)隊發(fā)明的一項新技術(shù)——ChIA-Drop。該技術(shù)采納了最新的微流控（microfluidics）技術(shù)，同時結(jié)合了染色質(zhì)相互作用分析（ChIA）， 以及基于液滴（droplet-based）與編碼標(biāo)記（barcode-linked）的高通量測序。此技術(shù)能夠捕獲到單分子水平的多重染色質(zhì)相互作用。該項工作以Multiplex chromatin interactions with single-molecule precision“為標(biāo)題發(fā)表在了Nature雜志上。
普林斯頓大學(xué)/中科院物理研究所等科研人員發(fā)Nature，開發(fā)電子拓?fù)洳牧夏夸?/span>
普林斯頓大學(xué)/中科院物理研究所Wang Zhijun及普林斯頓大學(xué)B. Andrei Bernevig共同通訊發(fā)表題為”A complete catalogue of high-quality topological materials“的研究論文，該研究開發(fā)代碼來計算26,938個化學(xué)計量材料的所有對稱性的所有特征，并找到3,307個拓?fù)浣^緣體，4,078個拓?fù)浒虢饘偾覜]有脆弱相。 對于這7,385種材料，研究人員提供電子能帶結(jié)構(gòu)，包括一些電子特性（帶隙和電子數(shù)），對稱性指標(biāo)和其他拓?fù)湫畔ⅰ?/span>
研究結(jié)果表明，自然界中超過27％的材料是拓?fù)鋵W(xué)的。 該研究提供了一個開源代碼，用于檢查任何材料的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并允許其他研究人員重現(xiàn)該研究的結(jié)果。
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