新闻及香港科大故事

由科大领导的国际研究团队发现了一种在阿尔兹海默症发病机制中起关键作用的血液蛋白。

国家主席习近平昨天在一众中央及香港特区政府官员陪同下，视察位于科学园的香港神经退行性疾病中心。中心主任兼香港科技大学(科大)晨兴生命科学教授叶玉如教授向习近平主席介绍中心的科研项目及成果，包括能及早筛查并识别阿尔兹海默症患者的简易血液检测方法，以及相关的干细胞研究。 香港神经退行性疾病中心由科大牵头于2020年成立，为世界领先的科研中心，获香港政府InnoHK创新香港研发平台提供5亿港元起始资金支持，致力推动神经退化性疾病研究及科研成果转化。叶教授昨日亲自向习近平主席介绍中心与阿尔兹海默症的相关研究，习主席对有关介绍十分感兴趣，详细了解研究的进展、技术优势，以及未来的临床应用等。 叶教授对习主席视察中心感到非常荣幸，指习主席重视香港的创科发展。她说﹕「中国估计有1,000万阿尔茨海默症患者，是全球最高，而这个数字还会随着人口老龄化继续增长。可以预见，这种疾病为国家社会和经济发展带来重大影响。习主席对我们的研究成果表示肯定，称赞我们的研究工作有重要意义。他勉励我们尽快将科研成果转化成应用，加强与内地科研合作，切实为国家和香港的健康事业做出贡献。」 叶教授续指﹕「我们中心的研究人员对于习主席到访感到非常荣幸，也深受鼓舞。未来会牢记习主席的殷切嘱托，奋力前行，加快我们的科研转化工作，积极参与国家建设，为社会带来裨益。」 结束视察前，习近平主席向30多名香港科研人员和青年创业者代表发表讲话，勉励科研人员、业界及青年，特别是对香港青年的关心，体现对香港创科的重视和肯定，对香港贡献国家科技发展的期盼。  

香港神经退行性疾病中心（Hong Kong Center for Neurodegenerative Diseases，简称HKCeND）由香港科技大学（科大）成立，其研究团队在阿尔兹海默症（AD）的早期诊断和治疗方面取得了重大突破，有望为疾病管理带来变革。团队已建立了先进的生物标志物开发平台，识别出新型的血液生物标志物，并设计了一套创新的人工智能AD评分系统，可用于预测罹患AD的风险，早期诊断以及划分患病的阶段。团队还成功研发新型基因治疗策略，有助治疗阿尔兹海默症。 HKCeND于2020年成立，获香港特区政府的InnoHK 创新香港研发平台提供5亿港元起始资金支持，致力推动神经退化性疾病研究及科研成果转化，以发展成为世界领先的科研中心。HKCeND的跨学科研究团队，由来自科大、伦敦大学学院及史丹福大学医学院的国际知名科学家组成，正合作展开一系列前沿研究，包括研发新型生物标志物、识别治疗靶点和系统因素，以及推动神经退化性疾病诊疗方法的发展。 AD是一种严重的神经退行性疾病，也是最常见的认知障碍症，至今仍未有有效的治疗方法。这种不治之症正影响全球超过五千万人口。目前，AD的诊断和治疗面临巨大挑战。患者常在病情进入晚期、出现记忆丧失等症状时，方获确诊。事实上，患者在病征出现前至少10-20年已经患上了AD。因此，早期诊断至关重要。当患者出现轻度或早期认知障碍时，及早发现有助他们及时进行健康管理和干预，改善治疗效果。研究发现，生物标志物对于阿尔兹海默症早期诊断具有重要作用。

香港科技大学（科大）发现了哺乳类动物中调控音猬因子（Shh）分泌的机制，加强了解这个能影响癌症进程的重要信号因子，为研发相关癌症的治疗方案提供新的思路。 音猬因子参与调节生物体生长发育中的多个关键环节，包括细胞增殖和分化、胚胎发育、体节形成、组织内稳态平衡及再生等。Shh信号通路相关突变及缺陷会导致癌症的发生，Shh在癌细胞的生长和迁移中也起着关键作用。 目前所有的Shh 信号通路抑制剂都针对于 Shh 与目标细胞表面受体结合之后的下游通路中的蛋白。然而，这些抑制剂对于治疗配体依赖型的癌症效果并不显著。 新合成的Shh沿着分泌转运途径被传递至质膜释放到细胞外基质后，被靶细胞表面受体识别，从而激活下游信号通路。由科大生命科学学部副教授郭玉松领导的研究发现，货物受体蛋白SURF4和蛋白多糖以接力的方式调控Shh从内质网到高尔基体的运输，为Shh的合成转运途径的分子机制提供新的见解，并且为设计Shh 信号通路抑制剂治疗癌症提供新的方案。 可溶性货物蛋白比如胰岛素和音猬因子在核糖体合成出来后，必须通过分泌转运途径分泌到细胞外基质才能够行使其生理功能。尽管这个过程非常重要，但是其分子机制大部分未为科学家所知。分析这一至关重要的细胞过程的两个主要障碍是：使用传统的实验方法很难直接定量分析将货物蛋白质包装到运输囊泡中的效率；这些可溶性货物蛋白一旦被细胞合成后就被细胞分泌出去，因此在常态下很难对这些可溶性货物蛋白的运输做精准的细胞内部定位分析。 为了克服这些问题，团队通过体外囊泡重组法重构了音猬因子在分泌途径中被筛选入运输囊泡的过程，并采用高效同步化的蛋白运输系统（RUSH转运法）使得音猬因子从内质网的同步化输出受控于生物素的调控（录像1）。通过这些独特的方法以及其他的细胞分子生物学手段，研究阐明了Shh的胞内转运通过以下几个步骤调控：

由香港科技大学（科大）科学家们所领导的研究团队研发出一种新型活体成像技术用于观察脊髓损伤和修复的重要生物过程，从而为更好的理解脊髓损伤的病理以及开发相应的治疗方案打下基础。 脊髓作为人体大脑和周围神经的主要信息传输通路，内含紧密排列的神经束和胶质细胞。脊髓损伤往往造成毁灭性及无法逆转的神经创伤，从而可能导致终身残疾和瘫痪，无法治愈。 通过成像来了解脊髓的功能及其对于病理性损伤以及治疗方案的反应是十分重要的，然而现今并没有有效的成像手段，可以在不引起脊髓免疫反应的情况下对脊髓进行细胞水平的生物观察。传统的成像手段需要将实验对象的脊髓暴露出来以提升图像的分辨率，这往往引起脊髓组织的免疫反应，从而影响所研究疾病的自然发展过程，对疾病研究产生干扰。 如今，由科大电子及计算机工程学系教授瞿佳男和生命科学部副教授刘凯领导的研究团队展示了一种新的活体脊髓成像方法，实现了对小鼠脊髓长期，多次，稳定，高分辨率且无免疫反应干扰的光学成像。 在他们的方法中，相邻两节椎骨的缝隙被作为窗口进行成像，同时他们保留了背侧连接相邻两节椎骨的黄韧带组织而不是将脊髓完全暴露。保留这层韧带结构使得成像手术引起免疫反应的风险大大降低，但同时也降低了成像质量：因为这层韧带组织会带来光学散射，并降低了光学成像的穿透深度。

香港科技大学(科大)及香港理工大学(理大)研究人员开发了体外囊泡重组实验，并通过结合该实验途径及定量质谱分析，发现了囊泡中受特定因子调控被装入囊泡的特定货物蛋白，和介导囊泡运输的新的调控蛋白。该研究成果及实验途径，为进一步揭示分泌途径相关的分子机制提供了重要的新工具。真核细胞的分泌转运途径是一个非常重要的过程。人体内的很多生长因子，荷尔蒙以及其他重要的因子都是通过分泌转运途径从细胞中分泌出来，从而履行它们的生理功能。另外很多新合成的蛋白必须通过分泌转运途径以被运输到特定的亚细胞目标位点才能行使其功能。在分泌转运途径中承载货物蛋白的运输工具是运输囊泡。就像日常生活中的物流及运输服务，货物蛋白是否能够被运输到正确的靶向位点，关键在于这些货物蛋白是否被准确分选到特定的运输囊泡中。若货物蛋白分选功能缺失，会导致细胞极性建立、免疫功能以及其他生理功能缺陷。在分泌途径中,调控蛋白质分选的关键参与者包括Arf家族蛋白和货物适配蛋白（cargo adaptor）。 Arf家族蛋白有20多个成员并且分别定位在特定的亚细胞位点。它们在结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态之间循环。结合GTP的Arf 蛋白将胞质中各种货物适配蛋白招募到细胞膜或特定细胞器的膜上，一旦被招募到膜上，这些货物适配蛋白就会识别货物蛋白上的分选信号序列，将货物蛋白包装进入囊泡，实现蛋白质的分选。尽管我们了解了货物分选的基本步骤原理，但受特定Arf家族成员或特定的货物适配蛋白调控的货物蛋白谱在很大程度上仍未得到充分研究。另外，我们也需要系统的实验途径以发掘及鉴定被特定的Arf蛋白招募到膜上的胞质蛋白。在本项研究中，科大生命科学部副教授郭玉松的团队利用体外囊泡重组实验重构了将货物蛋白包装进囊泡的过程，并且通过生化的方法分离了富集货物蛋白的囊泡。他们与理大姚钟平教授的研究团队合作，通过定量质谱分析分离的囊泡的蛋白质组学。该研究进一步系统地发现了依赖于GTP和囊泡膜结合的胞质蛋白，其中的一个重要胞质蛋白FAM84B与货物适配蛋白相互作用，并调节跨膜货物蛋白的运输。此外，该研究通过体外囊泡重组实验发现了依赖于GTP水解包装进囊泡的多个新型货物蛋白。

香港科技大学（科大）及北京天坛医院的研究团队近日发现一个新的突变基因，可导致一种名为「脑海绵状血管瘤」（Cerebral Cavernous Malformation, CCM）的脑血管病变。目前全球约有一千至三千万的人士患有此症。虽然科学家已知CCM1、CCM2及CCM3是引致CCM的三个突变基因，但三个基因主要影响有家族遗传性的CCM病患，而他们只占所有CCM个案的百分之二十。余下的百分之八十非家族遗传个案，至今成因仍然不明。如今，由生命科学部兼化学及生物工程学系助理教授王吉光以及北京天坛医院曹勇教授带领的研究团队，分析了113名CCM患者的基因组数据后，发现于四种CCM患者当中，几乎所有于脑血管中长有爆谷形状肿瘤，亦即四种CCM患者中属最为普遍的二型1的患者，均出现一个名为「MAP3K3 c.1323C>G」基因突变。现时，磁力共振成像（MRI）是一种医生常用于诊断CCM的「非入侵性」方法。然而，MRI只能让医生知道血管瘤的大小及类别；至于是哪一个基因突变导致CCM，医生一般则只能透过手术以及化验得知。不过，科大研究团队设计了一个计算机程序，可以评估MRI 影像所显示的血管瘤与MAP3K3 c.1323C>G基因突变关系的概然率。因此，病人毋须「开刀」便得知是否存在MAP3K3 c.1323C>G基因突变，不但能减低施手术可能带来的脑出血或脑神经功能缺损等风险，亦可令病者及早展开更针对性的治疗。科大王教授表示﹕「研究除了为CCM的基因图谱开辟新方向，也为MAP3K3 c.1323C>G基因突变与CCM二型患者的关联性带来线索。团队设计的计算机程序，又称决策树模型（decision tree model），为实现CCM基因的非入侵性诊断迈进一步。我们希望有关发现可以有助找出治疗CCM的新靶标，促进药物发展，在不久的将来惠及病人。」研究成果已在科学期刊《The American Journal of Human Genetics》发表。 

由香港科技大学（科大）海洋科学系及生命科学部讲座教授钱培元带领的一支跨学科研究团队，揭示了人类口腔变形链球菌（Streptococcus mutans）释放出的新型微生物小分子与龋齿的发展有关，为人类口腔微生物群对健康的影响提供了新的科学证据，推动了未来预防龋齿的研究。现该研究成果已发表在权威前沿科学杂志Nature Chemical Biology， 并获Nature以亮点研究进行报道 。 生物膜（biofilm）是由细菌胞外大分子包裹的细菌群体组成；地球上每一个湿润的表面都被生物膜所覆盖。美国国家卫生研究院（National Institutes of Health）早期研究表明，超过80%的人类细菌感染是由生物膜引起的。 变形链球菌是生存在人类口腔的主要天然菌，因其具有形成生物膜和产生有机酸的能力，其长期以来一直被认为是龋齿的主要病原。 龋齿是困扰人类的最常见的慢性细菌感染疾病之一，且治疗费用昂贵。全球每年用于治疗龋齿的经济支出高达数十亿美元 。龋齿的发展是一个复杂的过程，主要依赖于牙齿表面微生物生物膜（又稱牙菌斑）的形成。尽管变形链球菌中关于生物膜形成和发展的大分子已被广泛研究，但小分子次生代谢产物在这种细菌生物膜形成中的作用仍未被深入探究。 钱教授的研究团队致力于运用基因组学、转录组学和化学生物学的方法，研究生物膜的信号分子如何调控微生物及动物間的相互作用。最近，该团队将生物膜研究拓展到公共卫生领域。