新闻及香港科大故事
2023
新闻
科大研究团队研发创新显微镜平台 揭示骨骼肌再生中的复杂动态过程
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。」
2022
2021
新闻
冯雁教授:知难而进的女工程师
冯雁教授在人工智能领域遐迩闻名,其贡献远超各项科研突破及其创建的智能系统。 在科大春风化雨二十四载,冯教授堪称现代女性模楷。 今次这位人工智能专家与一位工程学女生促膝而谈,从成长经历说起,进而以女性角度探讨工程学与人生目标。 身为工程学本科生,这是我首次与冯教授面对面倾谈,得此良机,虽然自觉幸运,但紧张难免。 然而,当冯教授步进房间的一刻,我立时给她所展现的热诚和自信折服,知道必会从她身上获益良多。 我要证明你是错的冯教授年轻时兴趣广泛,从艺术、商业到科学,皆有涉猎,机械人和科幻小说尤其叫她着迷。 成为工程师的志愿,早在中学时代已经萌芽。 双亲虽然十分支持女儿勇往直前,追寻梦想,但身边人却不看好,甚至大泼冷水。 冯教授说:「亲友告诉我妈,说我虽然聪颖,在很多事情上独占鳌头,但数学成绩难与男孩子匹敌。 我当时心里暗想,一定要证明他是错的;自此以后,我的数学成绩总是名列前茅,从未失手。 」不看好其工程路的,还有力劝冯教授转攻医科的学校辅导员。 那时候,对于喜爱科学的女孩,社会普遍认为当医生便是她们的最好出路。 「我跟他们说,我要当工程师,不是医生! 我对生物学没有兴趣,而且我怕血! 」冯教授边说边笑。 「其他人还告诉我工程师之路崎岖难行,女孩子要争一席位,更是事倍功半。 但我说,我就是非做不可,结果我说到做到! 」即使天赋不凡,也总得遇上伯乐才可发光发热。 在学校里,冯教授幸运地遇上一位热心的实验室技术员,为她打开通往工程学殿堂的大门,就像大热电视剧集《后翼弃兵》的女主角,受校工启蒙终成国际象棋巨匠。 她回忆说:「我就读女子中学,在众多学生兴趣小组中,唯独没有工程学会! 幸好遇上这位实验室技术员,愿意在课余时间充当我和几个女孩子的导师,传授工程学和电脑编程知识。 我甚至成立电子学会 — 虽然会员只有自己一人! 」
2020
新闻
应用自适应光学双光子内窥镜技术实现高分辨率深脑活体成像
以小型哺乳动物为模型的活体脑成像技术对于研究大脑的功能至关重要。然而大脑由数百亿个神经元组成,每个神经元都与成千上万个神经元通过突触相连。突触是神经元之间的交流位点,具有传递信息的功能。因此,为了真正理解神经元突触的动态相互作用机理,具有高空间分辨率的脑结构和功能成像技术是不可或缺的。
尽管目前已经有许多对大脑进行成像的方法,但它们都有相应的局限性。电子显微镜可以提供高空间分辨率,但不适合活体组织的成像。常见的非侵入性技术,例如CT,MRI / fMRI,PET和超声,其空间分辨率有限,不能对神经元乃至突触进行成像。光学显微镜能提供亚细胞分辨率并且对生物样品没有毒性,但其成像深度受到生物组织和成像系统引起的光学像差和散射的限制。因此,双光子显微镜仅适用于脑皮层区域的成像,而无法对皮层下和深层的大脑结构进行成像。
鉴于生命科学研究有更高成像能力的需求,香港科技大学(HKUST)的一组科学家将目光集中在实现突触分辨率的活体大脑成像上。电子与计算机工程系瞿佳男教授和研究与发展副校长及生命科学系晨兴教授叶玉如教授合作开发了一种新的成像技术——自适应光学双光子内窥镜——可以对深层大脑结构进行高分辨率的活体成像。值得关注的是,这项技术可用于揭示尚未被深入研究的大脑区域的功能。