新闻及香港科大故事

由香港科技大学（科大）科研人员领导的一支跨学科国际研究团队，首次发现一个计算机方程式框架，能分析人类免疫力缺乏病毒（或艾滋病病毒）中一只关键蛋白适宜存活的度数（适存度），或能为未来疫苗的设计铺路，逼使该致命病毒变异成一种特定的形态，最终令其枯竭死亡。 虽然现今医学昌明，近日亦陆续出现一些能破坏艾滋病病毒的抗体，但由于这种病毒可通过突变，逃避已知的抗体反应，因此至今仍未发现有效的艾滋病病毒疫苗，而病毒突变的特性，亦令寻找解决方案难上加难。 如今，科大的Matthew McKay教授与雷可业教授，伙拍麻省理工学院的Arup Chakraborty教授和其科研队员，利用大数据分析，提出一个可行的解决方案。团队运用一个计算机程序框架，计算组成艾滋病病毒尖刺上一种名为gp160多蛋白的适存度。适存度是从蛋白序列方式推算出来，有关病毒的健康状况﹕即其正确组装、复制和传播感染的能力。掌握病毒的适存度，能为科学家提供重要线索，知悉针对病毒哪一部份的尖刺蛋白，便能逼使它变异成另一种型态，严重削弱其健康、复制及繁殖的能力。 McKay教授是科大电子及计算器工程学系兼化学及生物工程学系夏利莱博士副教授﹔雷教授则是电子及计算器工程学系的研究助理教授以及科大高等研究院的青年学人。是次研究成果刚于上月在国际权威科学期刊《美国国家科学院院刊》上发表。 雷教授表示：「是次研究需要估计的参数接近440万个。如果没有运用大数据，根本无法进行这样的预测。」

香港科技大学（科大）一支跨学科研究团队，发现了人类大脑如何开启及关闭神经活动的机制，对了解如癫痫症、帕金逊症及毛细血管扩张性共济失调等神经系统疾病的机理，提供了重要的基础。 于科大生命科学部主任兼讲座教授贺若蒲领导下，作出有关发现的博士研究生程爱芳指出：「正如生活中很多事情一样，健康的大脑功能取决于各种活动之间的平衡。我们认为大脑是活跃的，譬如提一下腿或说一句话，都属于活跃的身体机能；但能够让我们的大脑停止这些活动同样重要。惟一直以来，科学界都不清楚大脑具体如何执行这种调控功能。」 研究团队发现，大脑分别透过调节蛋白激酶ATM和ATR的水平，来平衡这种「开始」与「停止」的功能。 例如，病理情况下，当ATM水平下降时，ATR的水平就会增加，反之亦然。此外，团队还发现，ATM负责调控兴奋性突触微小囊泡，而ATR则负责调控抑制性突触微小囊泡，这两种激酶是透过控制这些微小囊泡的运动，从而调控神经活动的兴奋抑制平衡。神经元突触乃两个神经元之间的空隙，用以调节大脑中的讯息流动。 身兼科大超高分辨率成像中心主任的贺若蒲教授表示：「这项新发现属基础研究领域，但对人类疾病的研究具有重大意义。举个例子，癫痫症患者的其中一个问题就是缺乏抑制能力。正如我们的研究结果预测，ATR太少的人很可能会患上癫痫症；相反，缺乏ATM的人则难以精确地控制活动能力，亦难于维持适当的神经兴奋/抑制比例(E/I Ratio)，这意味着ATM和ATR之间存在阴阳平衡关系。但这只是研究的开端，我相信我们的工作将有助开拓更广泛的神经系统疾病机理研究。」 这项发现早前获刊登于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。 团员透过科大提供的超高分辨率显微镜，以极高倍率观察两种激酶在细胞中的位置。显微镜特有的定格设计，有效维持拍摄高解像度影像过程所需要的稳定性。

由香港科技大学（科大）得奖神经科学及结构生物学家张明杰教授领导的科研团队，近日就了解导致精神分裂与其他严重精神疾病机理的研究上，取得重大突破。有关发现或有助开发治疗精神病的新药物及疗法。现时，香港约有 4 万人确诊患上精神分裂症 [1]。 一直以来，科学家都知悉精神病的成因，与一种人类蛋白DISC1中的编码基因出现异变有关，该蛋白负责控制包括脑部神经元生长等细胞活动。不过DISC1是如何与其他蛋白互动致影响人类脑部发展，却不为人知晓。直至最近，张教授的团队研究出前所未有的﹕DISC1与另一种蛋白质Ndel1所组成的复合物的高解像结构。团队发现，Ndel1蛋白在脑神经元生长及许多脑部活动中担当重要角色，当DISC1编码基因出现异变，会打断DISC1/Ndel1蛋白复合物的形成，从而减慢脑部神经元生长，可能导致精神病。 是次研究结果刚于2017年12月7日出版的权威神经科学期刊《神经元》中发表。 科大生命科学部嘉里理学教授及讲座教授张明杰说：「根据DISC1基因的结构，我们发现了其运作的机制，并提出了基因异变可如何导致精神分裂症以及其他严重精神疾病。有时候，基础研究中所作出的发现，可能与临床应用相距甚远。然而，我的研究团队和其他许多科学家所踏出的每一小步，却对奠定未来医学应用的基础至关重要，可有助救治数百万条生命。」当首位女性兼首位两度诺贝尔奖得主居礼夫人研究镭这个元素时，她并没有考虑这元素有何用途，但镭最终为癌症病患带来了化疗，至今仍是癌病一个重要的治疗方法。

香港科技大学（科大）一支科研团队研发出新一代显微镜，不但能为活细胞拍出立体影像，并且所拍摄的画面质素亦更高，大大扩阔了细胞生物学可研究的范围及提升准确性。 虽然现存的共聚焦显微镜也可拍摄出立体生物细胞图像，但是由于其照射在细胞样本上的激光，较盛夏的阳光还要强100万倍，其强烈的曝光量往往破坏细胞的活力，并将之杀死，细胞生物学研究因而一直受到限制。 由科大杜胜望教授及雷明德教授团队所研发的新型线性贝塞尔光片（LBS）显微镜，其光毒性则仅有目前共聚焦显微镜的千分之一，从而大大延长了被观测细胞的寿命，让科学家得以进行更仔细的观察。光毒性是一种由光引起的敏感性，可导致分子变化。另外，新显影技术的速度亦较共聚焦显微镜快1,000倍，拍摄出来的画面因而更为清晰连贯，有助研究人员更准确及有效率地研究蛋白质于细胞中运行的轨迹，了解细胞变异的情况。杜教授是科大物理学系和化学及生物工程学系教授，亦是超分辨率影像中心副主任。雷教授则是科大物理学系荣休教授。 杜教授表示：「新型线性贝塞尔光片（LBS）显微镜是一项高精密的科学与工程技术，我们将此技术之操作简化，让研究人员不必经过特别培训，便懂得如何使用。我们的技术突破限制，让科学家得以接触细胞底蕴，我期望透过提升研究人员对细胞的理解，能有助他们解开某些疾病的成因与演变。」 为将技术产品化，杜教授、雷教授以及他们的博士生赵腾和赵陆伟共同创立了光原创新科技有限公司。该公司于本年度科大百万元创业大赛中，赢得创新奖及广发证券奖。 有关香港科技大学 香港科技大学（www.ust.hk）是国际知名的研究型大学，其科学、工程、商业管理及人文社会科学领域，均臻达世界一流水平。科大校园国际化，提供全人教育及跨学科研究，培育具国际视野、创业精神及创新思维的优秀人才。科大的研究于香港的大学教育资助委员会「2014研究评审工作」获得最多「世界领先」评级，亦于最新的《QS》年轻大学排名位列全球第2，而科大的毕业生在2016年度的全球大学就业能力调查排名第13位，位列大中华院校之首。

香港科技大学(科大)化学工程及生物工程学系助理教授孙飞的研究团队，研发出崭新的全蛋白质感光智能水凝胶，有助开拓未来材料生物学和生物医疗的应用。 水凝胶，在医疗界中亦称为软物料，可用作药物传送和干细胞治疗等，是生物医疗范畴中最前沿的材料。传统的水凝胶，一般应用于面膜、隐形眼镜等，主要是由合成聚合物，或包括动物胶原等生物提取物等物料制成，容易引起过敏反应，而两种物料均难以提供让细胞生长及发育所需的复杂生物环境。 孙教授团队所发明的新型智能水凝胶，不单可盛载生物细胞及组织﹕包括干细胞等再生医学的重要组件，其感光特质亦可控制细胞或药物分子在体内释放的时间或方式。 为创造这种全新的水凝胶，孙教授的团队通过基因编码等手段，于室温下将经过基因改造的蛋白质组装成分子网络。整个合成过程完全借助类似发酵的细菌培植方法，而无需任何化学修饰。如此制造出来的水凝胶，成份与人体相近，能盛载活细胞，并有机会减低过敏或人体免疫排斥的反应。而作为药物的载体，这种感光水凝胶则扮演开关的角色。由于在光照下，水凝胶会由固态转变为液态，其盛载的药物便随即渗入体内，因此药物可于受控的情况下释放出来。该团队采用的是一种新颖的生物材料设计思路，能设计出结构和功能可供精确调控的材料。 此研究成果已发表于2017年6月6日出版的学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)。 孙教授表示：「智能水凝胶的需求日益增加，利用功能蛋白分子的自组装来合成这类材料，为未来的材料生物学，甚至医学治疗，带来了巨大的契机。理论上，水凝胶可成为干细胞的一个有效载体，协助修补受损的器官，这有助于解决器官移植及再生等问题，令病患未来有多一个治疗方法。」 有关香港科技大学

香港科技大学（科大）科研人员成功创造出可以阻挡横波传递的固体复合材料，该特质是流体独有的波特性。而横波可以在地震时引发具破坏性的水平摇晃。该复合材料又称为超材料，可以用于滤波及控制振动，最终或有机会提供一种防地震的方法，或用于改善医疗用超声波传感器的效率。 由该团队所研发出的超材料，是由三种固体物料所组成的复合材料，钢柱包上硅胶，嵌入人工树脂内，当中包裹着钢柱的弹性硅胶层，在钢柱的侧面以及上下两端的厚度并不相同，作用有如弹簧，运用各向异性共振效应，超材料在特定的频率范围内，可以传递纵波，阻隔横波。 该科学突破是由物理学系的蒙民伟博士纳米科学教授沈平所带领的团队，包括马冠聪博士及傅财星先生所研发。沈平教授表示：「这项独特的超材料结构，令固体及流体在波特性方面的分界变得模糊，亦开拓了固体弹性特质的新领域。这全新的概念有机会用于控制振动及应用于医疗方面。」该研究论文于去年十一月被刊登于自然通讯。 根据联合国报告，地震是造成最多人命伤亡的自然灾害。地震带地区的建筑所采用的设计及物料，对减少伤亡有关键作用。这种最新的防地震固体超材料可以嵌入柱及横梁，以节省空间。这种超材料亦有可能用于翻新现有的建筑，以提高防震效果。 具流体特质的固体或可用于改善医疗超声波传感器的效率。人体组织在弹性上与水接近，而超声波传感器是由固体物料所造成，运用超材料可以令固体的波特性与水更匹配，因而减少两个界面接触时的能源消耗，从以提高耦合效率，并减低超声波传感器的杂讯。 横波及纵波是两种基本的波动模式。两种模式都可以在固体物料中传递，但流体物料则会阻挡横波的传递。科大团队首次在实验中观察到固体复合材料亦可有流体的特质。该研究经费来自陈子亭教授的「新型的光波和声波功能材料」研究项目，陈教授的项目获大学教育资助委员会的卓越学科领域计划拨款资助[1]。 有关香港科技大学

香港科技大学（科大）致力培养学生对研究的热诚及兴趣，三名科大本科生近日便发现一种方法，可更简捷便宜的制造纠缠光子对。由于纠缠光子对是量子通讯及量子网系统的一个重要组成部分，三名同学的发现令新一代量子网系统实用化的愿景，又向前迈进一步。 有关研究论文由科大原子及量子光学实验室负责人，兼物理学系及生物医学工程学部副教授杜胜望指导，应届毕业生舒驰、数学系三年级学生周子翘及物理系二年级学生祝令邦合作撰写，近日于权威学术期刊《自然通讯》中发表。其他合著者包括物理学系客座教授雷明德、杜教授实验室的前博士后研究员陈鹏及复旦大学的肖艳红教授。 理论上，由原子及光子组成的量子网系统，比普通经典网络系统的讯息容量要大得多。但受制于物质原子量子节点与光子的相互作用效率，大型量子网系统的研发仍停留在初步阶段。为了令光子能有效地与原子相互作用，光子的带宽须窄于原子的自然线宽。窄带光子对可利用冷原子系统生产，惟有关设备的设置十分复杂，需占用大量空间，而且成本昂贵。如今，由杜教授领导的研究团队，成功由多普勒展宽(530 MHz)的热原子蒸气室中，产生亚自然线宽光子对(2MHz)，不但大大简化制作程序，亦有效减省成本，为量子通讯发展的实用化带来新希望。 杜教授说：「我们发现，运用具石蜡涂层并加热至摄氏63度的原子蒸气室，可成功产生具可控制带宽窄(1.9-3.2MHz)及相干时间(47-94ns)的双光子。利用这种崭新方法生产的窄带纠缠光子对，效果至今是全球之冠。」 舒驰于科大就读本科期间，共于五份包括《物理评论快报》等权威学术期刊，发表了六篇论文，他现正于哈佛大学攻读博士学位。周子翘早前由物理转攻数学系，现已开始撰写另一篇有关微分几何学的几何流学术论文。祝令邦则于去年国际物理奥林匹克赛中夺得金牌后获科大取录，并获颁发奖学金，他入读科大首年便协助撰写论文。

香港科技大学(科大)生命科学部嘉里理学教授张明杰领导的研究团队取得重大突破，发现引致不同神经精神疾患例如自闭症、智力障碍及精神分裂等的病因机理。他们的新发现或有助新疗法的开发。 人类脑部的神经元由称为「突触」的细小功能单元把不同的神经元相互连接，而每个突触均有一个称为「突触后致密区」的细胞区室，载有大量并且密集排列的蛋白质层，负责处理及传递由脑部发出的讯号。突触后致密区的存在于60年前已被科学界发现，但科学家对该细胞区室如何就脑部活动而形成及改变则直至最近仍未有定论。 张教授的研究发现突触后致密区的两个主要组成蛋白质分子SynGAP和 PSD-95—若其基因突变改变该等分子的相互作用从而导致自闭症—能自动组装成一种蛋白质网络结构。最令研究人员惊讶的是，该蛋白质结构能透过「相变」现象，于活细胞中形成一种稳定的「油滴状」微滴。同样重要的是，研究人员还发现，自闭症患者脑部的有缺陷蛋白质会改变「油滴状」微滴的组成，从而改变神经元突触的讯号活动—或可解释自闭症的发病原因。 是次研究成果已于2016年8月25日出版的科学期刊《细胞》中发表。 张明杰教授表示：「我们在SynGAP和PSD-95复合物形成的研究中得到一项意外收获—活神经细胞透过一种基础的物理相变现象，将不同的功能组织放置在特定的细胞内位置。我们的研究有助理解为甚么基因突变改变这些蛋白质的相互作用会导致一系列暂未有方法治疗的中枢神经系统疾病。我们相信我们的研究发现可以为研发治疗方法注入新的灵感。」 此学术研究文章的第一作者、张明杰教授的博士研究生曾梦龙补充：「这项研究只是我们一系列关于其他蛋白质如何共同促使突触后致密区形成及随脑活动改变的研究工作之始。我们亦很想找出其他突触如神经元肌肉的连接是否也通过类似的相变策略来组成突触后致密区，以响应不同的脑部活动。」 传媒查询: