新闻及香港科大故事

由香港科技大学（科大）生命科学部副教授郭玉松教授带领的研究团队，最近揭示了一项有关新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的新发现。团队最新发现的宿主因子会通过与SARS-CoV-2刺突蛋白的受体结合域相互作用，来促进病毒进入细胞。这项发现不但为我们理解SARS-CoV-2感染机制带来新视角，更为治疗新冠提供了新方向。 科学界普遍认为，SARS-CoV-2的侵染过程主要依赖其刺突蛋白的受体结合域（CoV2-RBD）与宿主细胞受体ACE2的相互作用。过往虽然有大量研究围绕ACE2的过度表达如何促进病毒入侵宿主细胞，但对于缺乏ACE2是否能抑制病毒入侵的探究却相对较少。就此，由郭玉松副教授带领的科大团队，遂与香港大学（港大）和香港理工大学（理大）的研究团队，展开联合研究，透过GST pull-down方法，成功筛选出除了ACE2之外、与CoV2- RBD结合的多种宿主表面因子。 实验结果显示，在经筛选的众多宿主表面因子中，宿主因子SH3BP4调节了CoV2-RBD的内吞过程，并以不依赖ACE2，而是依赖整合素和网格蛋白的方式，介导SARS-CoV -2伪病毒进入宿主细胞。这项发现揭示了SH3BP4在病毒透过内吞途径入侵宿主过程中扮演的重要角色。除了SH3BP4外，部份经筛选的细胞因子，例如ADAM9和TMEM2，相比于感染力相对低的SARS-CoV的RBD，对CoV2-RBD显示出更强的亲和力，表明这些因子于SARS-CoV- 2入侵中具有特定作用。此外，研究团队更发现了偏好与SARS-CoV-2 Delta变异株的RBD结合的因子，有可能进一步增强Delta变异株的入侵能力。 郭玉松教授表示：「本次研究不仅揭示了SARS-CoV-2入侵宿主细胞过程中发挥作用的新宿主细胞表面因子，还发现了整合素在介导病毒内吞中的关键作用，为治疗新冠奠下新的研究基础。」

香港科技大学研究团队揭示了一种鲜为人知的蓝藻病毒的高分辨率结构。这项研究有助增加对病毒侵染机制的理解，为更加准确预测气候变化创造了更有利的条件。

由香港科技大学（科大）领导的研究团队，近日揭示类胰岛素生长因子2 （IGF2） 如何调控肌肉干细胞分化，这对通过抑制IGF2分泌以操控其讯号路径的潜在治疗策略提供理论基础。 IGF2在细胞增殖、迁移、分化和存活等过程中起着关键作用。 它的功能失调会导致多种生长障碍，包括银罗素综合症 （Silver–Russell syndrome） 和贝克威思–威德曼症候群 （Beckwith–Wiedemann syndrome）。 虽然IGF2的表达和其激活的下游讯号传导途径已被广泛研究，但新合成的IGF2蛋白如何高效地分泌以发挥其功能仍然未明。 近日，由科大生命科学部副教授郭玉松所领导的团队发现，新合成的IGF2需要经过几个细胞内转运站，包括内质网和高尔基体，才能被细胞分泌出来。 团队发现一种名为TMED10的I型跨膜蛋白，能够识别IGF2上的转运信号，从而促进IGF2从内质网到高尔基体的运输。 团队进一步研究发现，这种调控是TMED10的GOLD结构域与IGF2的112-140残基直接相互作用的结果。 此外，质谱分析显示TMED10也介导了单通道跨膜蛋白sortilin的内质网输出。 后续研究表明，sortilin有助于IGF2的高尔基体后转运，这意味着TMED10间接地介导了IGF2从高尔基上的输出。 研究团队也在小鼠的C2C12肌母细胞中验证了他们的模型，证明TMED10调节了C2C12细胞中IGF2的分泌，进而调控肌肉干细胞分化。 郭教授说：「这些发现增进了我们对IGF2的生理作用、疾病机制和潜在治疗应用的理解。 在特定条件下，IGF2信号通路的过度激发会触发不受控的细胞增长，或会导致癌症。 透过调控IGF2细胞内转运过程，我们或能调节IGF2信号通路以达到临床治疗效果。 此外，由于IGF2在组织修复和再生中发挥关键作用，因此通过在体内过度表达其货物受体来增强其释放，可能有助于加速伤口愈合。 」

香港科技大学（科大）的研究团队开发出一个由双镭射非线性光学显微镜构成的先进平台，以研究肌卫星细胞在肌肉再生过程中的动态。透过这项突破性技术，团队发现了肌卫星细胞在肌肉修复中的新行为机制，有助进一步推动研发针对肌肉相关疾病的标靶治疗策略。 骨骼肌的再生过程依赖肌卫星细胞与各种细胞成分之间的复杂协作。当肌肉受伤时，随着肌卫星细胞的激活，髓系细胞会迁移到伤口处。以往有研究已发现在肌肉微环境中静止肌卫星细胞的形态异质性，这些细胞透过建立特异的细胞黏附和空间排列，以维持其静止状态。然而，由于缺乏适合的活体动物成像技术，研究人员难以分析肌卫星细胞与髓系细胞之间的相互作用。 近日，科大电子及计算机工程学系教授瞿佳男的团队开展跨学科合作，研发出一个双镭射多模式非线性光学显微镜平台，可对活体骨骼肌中各种细胞类型和结构进行高解析度成像，并由科大生命科学部教授邬振国的团队提供肌肉生物学和再生过程方面的专业知识。利用这项创新成像技术，他们的联合研究为控制肌肉再生的复杂过程提出新见解。当中有趣的是，这项研究颠覆了普遍认为非肌源性细胞是激活肌卫星细胞的主要驱动因素的想法。团队发现肌卫星细胞具备一种内在能力，可以在不依赖非肌源性细胞外部信号的情况下，感知和回应再生信号。 研究亦分析了髓系细胞，尤其是巨噬细胞，在调节肌卫星细胞行为中的作用。团队发现巨噬细胞对肌卫星细胞的激活并非必需，不过在肌肉再生过程中，巨噬细胞为肌卫星细胞的增殖和分化发挥关键作用。巨噬细胞的减少导致再生过程中肌卫星细胞分裂受损和肌肉纤维化增加，显示它们在促进有效肌肉再生方面具有阶段依赖性的作用。 此外，研究探讨了非肌源性细胞与肌卫星细胞之间的即时相互作用。这两种细胞类型之间的持续物理接触对于肌卫星细胞的激活或细胞分裂并非必要，反而是非肌肉细胞的旁分泌信号似乎能调节肌卫星细胞的增殖，这反映了非肌肉细胞分泌因子在协调肌卫星细胞再生过程中的重要作用。 瞿教授表示：「利用先进的成像技术，这项研究为肌肉再生中复杂的细胞相互作用提供了全面的学术探讨，揭示肌卫星细胞行为的新方向。我们的研究结果有助了解肌肉再生过程中的复杂动态，对未来研发肌肉相关疾病的标靶治疗策略具有重大意义。」

香港科技大学（科大）的研究团队利用骨骼肌的成人干细胞（或肌肉干细胞）作为模型系统，发现一种关键蛋白，或能揭示如何逆转衰老过程，并有助进一步推动研发针对衰老相关疾病和各种线粒体疾病的干预治疗措施。 在人类衰老过程中，身体的细胞会经历一个细胞衰老的过程，它们不再分裂但不会死亡，就像 「僵尸细胞」一样，在人体内累积，造成细胞损伤，并导致与衰老有关的缺陷。值得留意的是，细胞能否维持健康的功能取决于它们产生化学能量的能力，其中线粒体作为细胞产生能量之源，发挥着重要的作用。不过，随着细胞老化，它们产生足够能量的能力会下降，而线粒体活动的减少正正与许多组织的衰老有关。正常的线粒体功能对于肌肉干细胞修复受损的骨骼肌，以及维持用于未来再生的常驻干细胞库非常重要。然而，研究人员一直以来仍不清楚在衰老过程中调节线粒体新陈代谢的信号途径。 由科大生命科学部何善衡生命科学副教授张晓东领导的研究团队，最近发现一种名为CPEB4的信使核糖核酸（mRNA）结合蛋白，能透过正面调控线粒体的蛋白合成作用，维持线粒体的新陈代谢，从而维持足够的能量输出。此外，研究团队发现CPEB4蛋白的含量会在各种衰老小鼠组织中下降，特别是骨骼肌。他们还观察到，与成年肌肉不同，衰老标志物——与衰老相关的β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）会在衰老的肌肉组织中累积，显示老年肌肉会在受损后出现衰老的迹象（见图1）。更重要的是，他们的研究证明，恢复老年肌肉干细胞中的CPEB4水平，可以增加线粒体蛋白的产生，提高能量输出，并有效防止细胞衰老。而值得注意的是，将重新表达CPEB4的肌肉干细胞移植到老年的实验小鼠体内，可改善其肌肉再生功能（见图2）。同样地，CPEB4在各种人类细胞系中的表达也能防止细胞衰老。

        小分子核糖核酸（microRNAs，以下简称miRNAs）是一种在动物和人类基因调控中发挥重要作用的小型核糖核酸(RNA)，一直令许多科学家为之着迷。在生物学和医学中，一項非常重要的研究范畴就是miRNA如何控制和调节基因表达，因为科学界一般相信，这个课题对理解细胞突变有重大作用，对於治疗癌症和其他与细胞突变有关的疾病，至为关键。          虽然miRNA及其在人类中的生物起源已是科学界的热门题目，但针对其他动物中的miRNA加工复合体（一种启动miRNA生物起源的蛋白质复合物）的研究却相当缺乏。最近，香港科技大学（科大）的研究团队揭示了秀丽隐杆线虫加工复合体（cMP）的基本机制，该研究为未来线虫中miRNA相关研究铺平了道路，并为探索miRNA在所有生物中发挥的作用，提供更广泛的视觉。         该研究最近在开放获取期刊Nucleic Acids research上发表。         领导这项研究的科大生命科学部助理教授阮俊英教授说：「秀丽隐杆线虫加工复合体（cMP）的分子机制自18年前发现以来，一直没有详细阐明。当然，出于充分的理由，许多人关注于人源miRNA的研究，但是对于秀丽隐杆线虫中这种复合体卻缺乏基本信息，所以引发了我們的研究。」

        香港科技大学（科大）联同香港大学（港大）与法国居礼研究所共同发现了人体MCM2至MCM7蛋白复合体（Minichromosome Maintenance 2-7，微小染色体维持蛋白2-7）调控DNA 复制起始（Replication Initiation）的新机制。 此发现可被应用于研发新型、高效及更具针对性的抗癌药物。这项研究成果现已刊登在国际顶尖科学期刊《细胞》杂誌上（按此浏览期刊文章）。         我们的生命由单个受精卵细胞形成时开始。在母体子宫内，受精卵通过细胞分裂而发育成多细胞个体。在每次分裂中，编码遗传信息的基因组DNA都会被准确复制。每个细胞携带的DNA总长度约为两米，其通过摺叠、整合成为23对染色体。在人的一生中（约70年），人体将合成接近一光年长度的DNA（10^16米）。在复制的过程中，首先须利用解旋酶将双链DNA分解成两条单链DNA，其后DNA聚合酶以此为模板，合成两条新的互补配对的双螺旋DNA。若调控过程中出现一丝紊乱，都可能导致严重后果，例如肿瘤或遗传疾病等。          「破解DNA复制的机制是认识生命奥秘的关键。」领导这项研究的港大生物科学学院助理教授翟元樑博士说。「而解析复制机器蛋白质结构是了解其分子功能最核心的步骤，因为只有亲眼看到，才能相信。」

中枢神经系统一旦受创，例如在脊髓损伤的意外中，伤者很可能会永久丧失感觉或活动能力，当中的关键原因，是轴突断裂后无法再生。目前，医学界为脊髓损伤患者恢復活动能力的方法非常有限。若要为他们带来治疗希望，其中一个研究方向，便是要破解令这些受伤轴突再生的方法。由香港科技大学（科大）生命科学部郑氏理学副教授刘凯带领的团队，用老鼠进行实验，解构了促进神经突轴再生的部分原理。他们发现，通过敲除神经元内编码一种磷酸酶的基因PTPN2，可以促进中枢神经系统的轴突重生，另外，若再外加Ⅱ型干扰素IFNγ，更可进一步提升再生的轴突数量和生长速度。这项研究的结果，最近于科学期刊Neuron上发表。人类的神经系统可分为两部分：中枢神经系统和外周神经系统。与中枢神经系统的分别是，外周神经当受到损伤时，具有较强的再生和自我修復能力 。不过，科学界一直并未完全了解这个再生和修復过程与神经系统内在免疫机制以及免疫相关的细胞因子的关係，包括一些信号通路如何影响受伤的神经元，以及它们能否直接促进轴突再生。是项研究亦探索了IFNγ-cGAS-STING信号通路有否参与外周神经的自我修復过程。团队发现，外周神经轴突可以在损伤后，直接调节其损伤环境中的免疫反应，以促进自我修復。在过往的研究中，刘教授的团队已经发现，可以通过提高神经元电活动，改变神经元甘油脂代谢途径等不同方法，从而加强轴突的再生能力。今次这项研究，为脊髓损伤这类情况的未来治疗方案，找到进一步线索，比如联合几种不同的信号通路可以大幅提高神经再生。