中国科学院深圳先进技术研究院11月科研进展一览
- 针对帕金森病的新型神经环路调控技术
- ABLs-TMKs是生长素胞外共受体
- 多组学分析建立了成年小鼠脑血管内皮细胞的全面分子图谱
- 首次实现植物激素茉莉素在酿酒酵母的异源从头合成
- 新型“活材料”设计的“IT+BT”新范式
- 一种短轴PET系统的图像质量提升技术
- 用于智能诊断致痫灶的图卷积算法
- 基于挂壁逆流而上的自矢量微型机器人
- 数据驱动和机理建模：两种建模范式的一致性和不确定性分析
- 利用双分支框架融合病理细胞分布预测肿瘤预后
- 基于物理信息的高效复值注意力mixer架构用于彩色无透镜全息重建
- 视觉Transformer神经网络中的近似计算
- 一种基于多状态编码的新型计算电路设计方案
- 工作负载感知的NUMA服务器页表自动复制关键技术研究
- 新型反应性基质试剂用于胆固醇的质谱成像分析
- SPE-UPLC-MS/MS法测定母乳中氧化脂质及其前体化合物
- 一锅法选择性生物合成Tyrian purple
01
针对帕金森病的新型神经环路调控技术
中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院路中华/戴辑/鲍进团队共同合作，近期在 Cell 杂志发表了题为 Circuit-specific gene therapy reverses core symptoms in a primate Parkinson’s disease model 的研究论文。
研究报道了一种全新的基于逆向腺相关病毒（retrograde AAV）的帕金森病神经调控策略，这一技术与现有左旋多巴和多巴胺受体激动剂类药物相比的最大特点，是可以实现对帕金森病累及的基底节神经环路的精准靶向干预，而不影响全脑全身任一其他多巴胺通路和系统。为实现这一策略，研究团队开发了高效逆向标记D1中棘神经元的全新AAV衣壳，驱动目标基因在中棘神经元广泛表达的全新启动子，并选用了与全身系统给药相匹配的化学遗传学元件。上述组件构成的神经调控体系能在小鼠及猕猴脑中靶向激活D1中棘神经元/基底节直接通路。同时，这一神经调控策略在非人灵长类帕金森病模型中高效逆转了运动相关的疾病表型。对比现有的左旋多巴药物治疗，新技术表现出多个优势：环路靶向神经调控起效更快；单次给药后药效维持更久；在长期持续给药后药效稳定且不会引发左旋多巴常见的副作用-异动症。该项研究建立的精准神经调控技术为在灵长类脑中实现靶向干预疾病相关神经环路，并逆转疾病表型提供了范例。
逆向AAV介导的帕金森病神经环路靶向神经调控策略
02
ABLs-TMKs是生长素
胞外共受体
中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所研究员、 深圳理工大学（筹）合成生物学院讲席教授杨贞标团队与福建农林大学徐通达团队合作，在 Cell 上在线发表了题为 ABLs and TMKs are co-receptors for extracellular auxin 的研究成果。
研究报道了两个新的质外体定位的、与ABP1功能类似的蛋白ABL1（ABP1-like protein 1）和ABL2，证明了ABL1和TMK1胞外区域共同及协同结合生长素，并通过生长素诱导的一些快速应答调控植物生长和发育，从而解析了胞外生长素感受的分子机理。该研究深入解析了胞外生长素信号感受的重要机制, 是生长素研究领域的重大突破。深圳理工大学（筹）合成生物学院讲席教授、中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所研究员杨贞标和福建农林大学教授徐通达为该论文的共同通讯作者，福建农林大学博士生于永强、副教授唐文鑫、教授林文伟，南京农业大学钟山青年研究员李围，深圳理工大学（筹）合成生物学院、中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员周翔为论文共同第一作者。
ABP1/ABLs-TMKs受体复合体感知和传递细胞膜外生长素信号的工作 03
多组学分析建立了成年小鼠脑血管内皮细胞的全面分子图谱
中国科学院深圳先进技术研究院畅君雷研究员、中山大学生命科学学院徐锦教授和美国斯坦福大学Calvin J. Kuo教授合作，在 Cell Reports 期刊在线发表了题为 Integrative multi-omic profiling of adult mouse brain endothelial cells and potential implications in Alzheimer’s disease 的研究论文。
该研究在转录组、蛋白质组及染色质可及性等多个层面构建了成年小鼠脑血管内皮细胞的分子图谱，鉴定了在脑血管内皮细胞中选择性富集的转录本、蛋白质、顺式调控元件和转录因子，验证了小鼠和人类脑血管血脑屏障分子特征的相似性，并揭示了AD条件下血脑屏障新的分子病理表征。该研究为全面理解脑血管血脑屏障功能的分子机理奠定了研究基础，并为进一步的血脑屏障功能研究、中枢系统疾病新药研发以及跨血脑屏障药物投递新技术的开发提供了理论依据和候选靶点。中国科学院深圳先进技术研究院助理研究员余敏、中山大学中山医学院博士生聂雅阁、中山大学生命科学学院博士生杨嘉文及中国科学院深圳先进技术研究院助理研究员杨时伦为论文的共同第一作者。中国科学院深圳先进技术研究院畅君雷研究员、中山大学生命科学学院徐锦教授、美国斯坦福大学Calvin J. Kuo教授为论文的共同通讯作者。
研究的整体实验设计和思路
04
首次实现植物激素茉莉素
在酿酒酵母的异源从头合成
中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所罗小舟研究员和Jay. D. Keasling教授课题组成功建立了植物激素茉莉素的微生物细胞工厂，在 Nature Synthesis 上发表题为 Engineering yeast for de novo synthesis of jasmonates 的研究成果。
该研究针对现阶段植物激素茉莉素在生产上面临的化学合成难度大、植物提取得率低等挑战，提出在酿酒酵母中重构茉莉素的生物合成途径，建立微生物细胞工厂以实现高效和绿色生产，为茉莉素在农业及化妆品行业的规模化应用铺平道路。中国科学院深圳先进技术研究院合成所罗小舟研究员、Jay. D. Keasling教授和汤红婷副研究员为该论文的通讯作者，团队成员汤红婷副研究员、林淑敏和邓吉良为文章并列第一作者。
茉莉素微生物细胞工厂 05
新型“活材料”设计的
“IT+BT”新范式
中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所钟超课题组、周佳海课题组与深圳未知君谭验团队合作设计出一种新型“活材料”的“IT+BT”新范式，在 Nature Chemical Biology 上发表了题为 Accelerating the design of pili-enabled living materials using an integrative technological workflow 的研究成果。
该工作通过联合生物信息学、结构生物学和合成生物学的技术方法，实现了对合成特定生物聚合物菌株的高通量挖掘和筛选、生物聚合物组装机制的解析以及新型“活材料”的理性设计，搭建出快速开发新型“活材料”的“IT+BT”新范式。中国科学院深圳先进技术研究院黄园园助理研究员为本文第一作者，钟超研究员、周佳海研究员和未知君的谭验博士为文章共同通讯作者。
开发新型“活材料”的“IT+BT”新范式
06
一种短轴PET系统的
图像质量提升技术
中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯生物医学成像研究中心胡战利研究员团队，与河南省人民医院以及上海联影医疗公司的“产研医合作成果”，以当月“封面文章”形式发表在医学成像领域TOP期刊 IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics 上发表了题为 A Two-Branch Neural Network for Short-Axis PET Image Quality Enhancement 的研究成果。
现有临床PET系统由于轴向视野限制，在分辨率、扫描时间和辐射剂量等方面还有较大提升空间。由此，团队提出了一种面向短轴PET系统的图像质量提升技术，可以实现短轴PET/CT图像质量增强，以弥补现有临床短轴PET/CT系统的轴向视野限制。实验结果表明，与现有深度学习方法相比，该技术有效提高重建图像的信噪比和细节恢复能力。中国科学院深圳先进技术研究院客座博士付明翰为论文第一作者，胡战利研究员为论文通讯作者，郑海荣研究员、梁栋研究员和杨永峰研究员为论文共同作者。
基于双拓扑架构的短轴PET图像质量提升模型
07
用于智能诊断致痫灶的
图卷积算法
中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所脑智能中心詹阳研究团队提出了一种基于图卷积的无监督双流模型，用以预测癫痫患者致痫灶，在 NeuroImage 杂志在线发表了题为 Identification of epileptic networks with graph convolutional network incorporating oscillatory activities and evoked synaptic responses 的研究成果。
这一研究相比于传统的机器学习模型来说，最大的特点是能够基于单个患者的颅内脑电数据，无监督自适应地判定患者致痫灶。该研究利用先进的神经科学技术和深度学习算法，成功开发出一种新型的癫痫定位方法，为难治性癫痫患者提供了一种更为精准和个性化的治疗方案。深圳大学总医院神经外科孟祥红主任为论文的共同通讯作者。论文的第一作者是中国科学院深圳先进技术研究院脑所硕士生窦永霖，共同第一作者包括夏菁博士、深圳大学总医院神经外科付萌萌主任。中国科学院深圳先进技术研究院数字所蔡云鹏研究员提供了大力支持。
基于图卷积的无监督双流模型