复旦发布2024年1月取得的科研新突破

 

新年伊始，万象更新复旦大学科技工作者持续取得多项成果和突破。一起来看看1月上新的部分科研成果吧！

数学物理领域

1.物理学系徐长松、向红军课题组提出了分数量子铁电性的新概念

分数量子铁电（FQFE）的概念图

1月2日，物理学系徐长松青年研究员课题组和向红军教授课题组合作提出了分数量子铁电性的新概念，突破传统铁电性定义，极大拓宽了铁电体的范畴。相关成果以“Fractional quantum ferroelectricity”为题，发表在 Nature Communications上。通过第一性原理计算，该工作不仅解释了实验已观察到的单层α-In2Se3中令人费解的面内极化现象，还预测了具有非极性点群对称性的Td（F-43m）相AgBr的极化现象。该工作突破了传统铁电体概念的局限，打开了铁电材料的新领域，拓展了对这些材料的理解和应用。

新闻链接：https://phys.fudan.edu.cn/d6/3d/c7609a644669/page.htm

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-44453-y

2.物理学系谭鹏课题组在二维至准三维胶体晶体结构的限域调控方面取得重要进展

(a)低密度带电胶体晶体的交替相行为示意图及其结构，用径向分布函数表示 (b) 两种交替相行为的相图 (c) bcc和square结构的3D特征 (d)几何约束下不同的动力学形变模式 。

1月5日，物理系/应用表面物理国家重点实验室的谭鹏教授课题组与海外课题组展开合作，研究了平板约束对二维至准三维胶体晶体结构的影响，并阐述了系统由约束态到体态的动力学形变机制。相关成果以“Phase Reentrances and Solid Deformations in Confined Colloidal Crystals”为题，在线发表于Phys. Rev. Lett. 。该研究通过引入软的、长程相互作用为理解和操纵二维至准三维胶体晶体结构提供了新的见解。

新闻链接：https://phys.fudan.edu.cn/0f/9d/c7609a659357/page.htm

原文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.018202

3.现代物理研究所米赵宏报道了一种基于钙钛矿纳米晶材料的透射型薄膜闪烁体探测器

（A）CsPbBr3纳米晶薄膜闪烁体中质子诱导二次电子（δ-rays）和离子荧光发射示意图；（B）质子闪烁发光机理。

1月8日，现代物理研究所米赵宏青年研究员与新加坡国立大学刘小钢院士和Andrew Bettiol副教授合作，报道了一种基于钙钛矿纳米晶材料的透射型薄膜闪烁体探测器，用以开展实时单质子计数，并从实验上发现了该闪烁体对质子的高灵敏响应得益于质子诱导双激子的产生，相关成果以“Real-time single-proton counting with transmissive perovskite nanocrystal scintillators”为题，发表在Nature Materials上。

新闻链接：https://imp.fudan.edu.cn/12/c3/c38557a660163/page.htm

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41563-023-01782-z.

4.航空航天系邓道盛课题组揭示驱动凝固液滴自发升高的物理机理

“自发升高”结冰液滴的高速相机和热像图

1月2日，航空航天系邓道盛课题组开展水/乙醇二元液滴壁面结冰实验，观察到与纯水液滴结冰截然不同的“自发升高”结冰形貌。结合实验中测量的液滴轮廓、温度场和流场信息，揭示了二元液滴结冰过程中，由于冰-水凝固分界线附近乙醇浓度富集，导致表面张力局部降低。进而提出溶质马兰戈尼（Marangoni）效应（指意大利物理学家卡罗·马兰戈尼的博士论文研究表面张力梯度在液体界面处形成的流动，这种现象统称为马兰戈尼效应），驱动液滴自发升高的物理机理。相关研究成果以“Self-lifting Droplet Driven by the Solidification-induced Solutal Marangoni Flow”为题发表于Phys. Rev. Lett. 。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0104/c5a138931/page.htm

原文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.014002

地球科学领域

1.环境科学与工程系余兆武团队提出了暴露生态学理论框架并开展了系列实证研究

1月12日，环境科学与工程系余兆武团队在先前诸多案例研究的基础上，提出了一个新的理论框架——暴露生态学（Exposure Ecology）。文章分析了不同维度的研究趋势与不足，并解释了生态暴露对健康的影响路径，包括减少、恢复、提升能力和潜在危害。进一步讨论了暴露生态学理论形成的理论基础，以及暴露生态学理论体系下的理论推测、内涵及其与其他相关学科的关系。相关研究以“Exposure ecology drives a unified understanding of nexus of natural ecosystem, exposure and health”为题，发表在Ecosystem Health and Sustainability。

新闻链接：https://environment.fudan.edu.cn/1a/46/c26494a662086/page.htm

原文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/ehs.0165

2.大气与海洋科学系周文课题组揭示东亚夏季旱涝格局的平流层前兆

QBO-海温影响东亚降水机理示意图及季节预测效果

1月4日，大气与海洋科学系周文课题组和兰州大学田文寿教授团队合作，揭示了平流层准两年振荡对东亚夏季旱涝预测的应用前景及相关物理机制。相关研究成果以“A stratospheric precursor of East Asian summer droughts and floods”为题，在Nature Communications发表。研究团队基于QBO指数和传统海温信号构建了统计预测模型，并诊断了QBO对东亚降水南北振荡偶极子的相对贡献。研究结果表明，QBO在东亚夏季降水变化中具有关键作用，利用热带平流层大气进行夏季季节预测具有良好的前景。

新闻链接：https://aos.fudan.edu.cn/11/8f/c14817a659855/page.htm

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44445-y

信息领域

1.信息科学与工程学院王俊课题组实现钙钛矿微聚焦光学微腔的高性能单模激光

1月16日，信息学院光科学与工程系王俊、吴翔、赵海斌课题组开展合作研究，制备出具有微纳光场约束功能的零维钙钛矿光学微腔，成功实现了微米尺度上的高品质因子（Q）单模激光，以及线性和非线性（双光子）光泵浦的激光发射。实验上取得了Q因子为16700、偏振度为99.6%、Purcell因子为11.40的高性能单模激光发射，超过了当前大多数钙钛矿微腔激光的表现。相关研究成果以“High Q-Factor Single-Mode Lasing in Inorganic Perovskite Microcavities with Microfocusing Field Confinement”为题，发表在Nano Letters上。该成果在光芯片的集成光源领域具有重要意义，解决了提升激光发射速率与光场局域化之间的协调问题。

新闻链接：http://www.it.fudan.edu.cn/Data/View/4543

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c04797

2.微电子学院陈琳课题组提出面向“感存算一体化”应用的光电神经形态器件技术

阵列在蓝光/紫外光连续照射下表现出的多态存储及阵列均一性

1月19日，微电子学院陈琳/孟佳琳报道了一种具有自整流特性的全光学调制电导的忆阻器阵列。相关成果以“Self-Rectifying All-Optical Modulated Optoelectronic Multistates Memristor Crossbar Array for Neuromorphic Computing”为题发表在Nano Letters。研究团队成功通过纯光学脉冲信号调制实现了人脑中突触功能，包括长时程增强、长时程抑制、短期记忆到长期记忆的转变和学习遗忘行为，显示出阵列在光学信号刺激下的感知和学习能力。这项工作对光电神经形态器件的实际应用提供了一种有效的可能性。

新闻链接：https://mp.weixin.qq.com/s/xvF60EuNgd_rMPKeQNAIpA

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.3c04358

生命医学领域

1.基础医学院束敏峰课题组揭示溶瘤病毒耐药的关键分子机理及其干预策略

靶向抑制IGF2BP3诱导的NETosis克服恶性胶质瘤对oHSV治疗的耐药性

1月2日，基础医学院药理学系，教育部/卫健委/医科院医学分子病毒学重点实验室，上海市病原微生物与感染前沿科学研究基地束敏峰课题组以“Overcoming therapeutic resistance in oncolytic herpes virotherapy by targeting IGF2BP3-induced NETosis in malignant glioma”为题，在Nature Communications 上发表研究论文。这项研究揭示了RNA m6A甲基化修饰的 “reader”和 “eraser”之间内在调控关系，阐明了NET形成的表观机理，发现了溶瘤病毒诱导的NETosis是阻碍其溶瘤潜能的关键检查点，并提出靶向NETosis作为克服溶瘤病毒治疗耐药性的全新策略。

新闻链接：https://basicmed.fudan.edu.cn/d5/93/c36398a644499/page.htm

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44576-2

2.脑科学研究院顾宇课题组揭示上丘双眼神经元的眼优势可塑性及其调控机制与生理意义

上丘双眼神经元眼优势可塑性来源及其机制与生理意义示意图

1月6日，脑科学研究院/脑功能与脑疾病全国重点实验室顾宇课题组和天津医科大学史学锋团队合作，在Cell Reports杂志上在线发表了题为“A developmental critical period for ocular dominance plasticity of binocular neurons in mouse superior colliculus”的研究论文。该研究发现小鼠上丘（SC）的双眼神经元存在类似初级视觉皮层（V1）的眼优势可塑性，找到了其发育关键期时间窗口，揭示了SC眼优势可塑性的来源及分子机制，并且进一步证明单眼剥夺（MD）导致的SC眼优势改变在调控小鼠捕食效率中的决定作用。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0111/c2474a139038/page.htm

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113667

3.生物医学研究院许杰课题组报道Galectin-8通过结合LILRB4诱导肿瘤微环境中M-MDSC的作用

1月16日，生物医学研究院许杰课题组在Cell Reports Medicine杂志上发表了题为“Discovery of Galectin-8 as an LILRB4 ligand driving M-MDSCs defines a class of antibodies to fight solid tumors”的文章，该研究首次报道了Galectin-8作为LILRB4的肿瘤相关功能性配体，通过下游的STAT3和NF-κB通路来诱导M-MDSC，从而促进免疫抑制和肿瘤的生长，并研发了具有阻断功能的治疗抗体，证明了阻断Galectin-8与LILRB4的抗体能够减缓多种高表达Galectin-8的肿瘤在小鼠体内的生长，具有潜在治疗和转化价值。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0118/c2474a139101/page.htm

原文链接：https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(23)00603-1

4.生物医学研究院徐彦辉发表综述总结近年来关于+1核小体与转录起始复合物PIC的结构和功能研究

+1核小体在转录起始调控中的作用

1月12日，生物医学研究院徐彦辉研究员受邀在Trends in Biochemical Sciences杂志发表了题为“Interplay between the transcription preinitiation complex and the +1 nucleosome”的综述论文。该综述总结了近年来关于+1核小体与转录起始复合物PIC的结构和功能研究，讨论了+1位核小体在转录起始调控中发挥的重要作用。1月9日，徐彦辉研究员还在Trends in Biochemical Sciences杂志发表关于“结构生物学进展，挑战和机遇”的TrendsTalk。TrendsTalk是Trends in Biochemical Sciences杂志为Cell 杂志创刊50周年纪念活动发表的特别栏目。提出了综合利用体外重构复合物，获得细胞内源复合物，相关功能分析的解决方案，并指出对颠覆性技术的期待。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0116/c2474a139089/page.htm

原文链接：https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/fulltext/S0968-0004(23)00296-7

               https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/fulltext/S0968-0004(23)00301-8

5.上海市重大传染病和生物安全研究院/复旦大学基础医学院科研团队合作揭示新冠变异株BA.2.86的膜融合特征和对原核表达的融合抑制剂多肽的敏感性

 1月9日，基础医学院医学分子病毒学教育部/卫健委/医科院重点实验室、上海市重大传染病和生物安全研究院双聘PI陆路/姜世勃/夏帅团队通过对BA.2.86膜融合动力学的分析，揭示了该病毒的膜融合特征。同时，该团队将其在前期开发的通用冠状病毒融合抑制剂多肽EK1（现在II/III临床试验中）通过原核表达技术进行制备，所产生的多肽——reEK1具有广谱、高效的抗病毒活性，还具有可大规模生产且成本较低的潜在优势，对当前新冠病毒或未来可能爆发的其他冠状病毒引发的大流行传染病防控提供了药物研发新思路。该研究成果以“Fusogenicity of SARS-CoV-2 BA.2.86 subvariant and its sensitivity to the prokaryotic recombinant EK1 peptide”为题发表在Cell Discovery。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0111/c2474a139039/page.htm

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41421-023-00631-2

6.附属眼耳鼻喉科医院科研团队在《柳叶刀》发表全球首个遗传性耳聋基因治疗临床试验研究

1月25日，附属眼耳鼻喉科医院领衔在医学杂志The Lancet 以长文形式发表了题为“AAV1-hOTOF Gene Therapy for Autosomal Recessive Deafness 9: a single-arm trial”的全球首个遗传性耳聋基因治疗的临床试验研究。在耳鼻喉科研究院院长、科主任李华伟教授带领下，该研究由附属眼耳鼻喉科医院舒易来教授主导合作完成，在国际上首次证明了基因治疗在遗传性耳聋患者临床治疗中的安全性和有效性，展现了基因治疗对治愈遗传性耳聋的应用潜力，开启了耳聋基因治疗新时代。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0125/c4a139131/page.htm

原文链接：https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(23)02874-X/fulltext

7.附属肿瘤医院科研团队在“最毒乳腺癌”靶向精准治疗取得新突破

1月9日，附属肿瘤医院邵志敏教授、王中华教授、江一舟教授、范蕾教授临床科研团队领衔完成，一项名为“FUTURE-SUPER”针对转移性三阴性乳腺癌一线治疗的随机对照伞形II期临床研究，揭示了基于患者分子亚型和基因组标志物，采用化疗联合靶向或免疫的精准治疗新疗法，显著延长转移性三阴性乳腺癌患者的疾病无进展生存期，且毒性可控。这改变了既往治疗方式单一且疗效不佳的临床问题。

该项研究成果以“Optimising first-line subtyping-based therapy in triple-negative breast cancer (FUTURE-SUPER): a multi-cohort, randomised, phase 2 trial”为题，发表于国际肿瘤学期刊The Lancet Oncology，是属肿瘤医院产医融合发展的又一项标志性成果。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0112/c2474a139074/page.htm

原文链接：https://www.thelancet.com/pdfs/journals/lanonc/PIIS1470-2045(23)00579-X.pdf

交叉领域

1.材料科学系步文博课题组报道了新型纳米光电容电极用于高时空分辨率神经调控

J-ZnTPyP@TiO2纳米光电极的设计示意图和工作原理图

1月9日，材料科学系/聚合物分子工程国家重点实验室步文博教授、澳大利亚悉尼科技大学/宁波东方理工大学（筹）金大勇院士和复旦大学附属华山医院毛颖教授合作团队，在 Nature Communications 杂志上发表了题为“Non-Faradaic Optoelectrodes for Safe Electrical Neuromodulation”的研究论文。该团队设计制备了一类可响应近红外光且具有高电子分离和传输效率的新型纳米光电容电极，以较低侵入性方式实现了对单个神经元的高时空分辨率精准调控，为新一代神经调控模式应用于神经科学的基础研究和临床应用提供了可能。

新闻链接：https://mse.fudan.edu.cn/19/a7/c22913a661927/page.htm

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44635-8

2.现代语言学研究院张梦翰联合金力课题组开发语言速度场估计法，揭示语言扩散模式

语言速度场估计法（Language velocity field estimation）的算法流程

1月2日，现代语言学研究院张梦翰课题组联合金力院士课题组在Nature Communications发表了题为“Inferring language dispersal patterns with velocity field estimation”的研究成果。该团队结合了跨学科的研究方法与理论，开发了用于推断语言扩散模式的新算法——语言速度场估计法（Language velocity field estimation）。该方法弥补了传统的谱系地理法的不足，可以在语言演化不符合谱系树的情况下，推断出语言的扩散中心和路径。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0108/c2463a138965/page.htm

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44430-5

3.类脑智能科学与技术研究院朱山风课题组提出基于多视图对比学习的宏基因组分箱算法

 COMEBin框架

1月17日，类脑智能科学与技术研究院朱山风课题组在Nature Communications期刊上发表了题为“Effective binning of metagenomic contigs using contrastive multi-view representation learning”的研究论文。团队提出了一种基于多视图对比学习的分箱方法，称为COMEBin。COMEBin充分利用数据增强，生成每个重叠群的多个片段（视图），并通过对比学习获得异构特征（例如序列覆盖率和k-mer分布）的高质量嵌入。实验结果表明，在多个模拟和真实数据集上，COMEBin相较于当前最先进的分箱方法表现更优，尤其是在从真实环境样本中恢复近乎完整的基因组方面。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0126/c2463a139136/page.htm

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44290-z

4.类脑智能科学与技术研究院冯建峰/程炜联合华山医院首次揭示下丘脑结构的遗传基础及其与神经精神疾病的关系

基于人工智能算法的下丘脑影像自动分割与下丘脑全基因组关联分析的曼哈顿图。

1月5日，类脑智能科学与技术研究院冯建峰教授/程炜研究员团队联合复旦大学附属华山医院郁金泰/董强教授团队，携手国际多中心多学科交叉团队共同完成一项重要研究。研究团队基于覆盖不同年龄阶段的多队列数据，利用人工智能算法对超三万人被试的神经影像进行自动化精细分割，构建了迄今全球最大规模的下丘脑结构形态数据。该研究首次发现ADAMTS8基因在下丘脑结构形态中的关键作用，揭示了下丘脑结构的遗传基础，并报道了其与多种神经精神性状及疾病间紧密的遗传联系。相关研究成果以“The genetic architecture of human hypothalamus and its involvement in neuropsychiatric behaviors and disorders”为题发表于Nature子刊Nature Human Behaviour。

新闻链接：https://news.fudan.edu.cn/2024/0108/c2463a138969/page.htm

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41562-023-01792-6