新聞及香港科大故事

由香港科技大學（科大）生命科學部副教授郭玉松教授帶領的研究團隊，最近揭示了一項有關新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的新發現。團隊最新發現的宿主因子會通過與SARS-CoV-2刺突蛋白的受體結合域相互作用，來促進病毒進入細胞。這項發現不但為我們理解SARS-CoV-2感染機制帶來新視角，更為治療新冠提供了新方向。 科學界普遍認為，SARS-CoV-2的侵染過程主要依賴其刺突蛋白的受體結合域（CoV2-RBD）與宿主細胞受體ACE2的相互作用。過往雖然有大量研究圍繞ACE2的過度表達如何促進病毒入侵宿主細胞，但對於缺乏ACE2是否能抑制病毒入侵的探究卻相對較少。就此，由郭玉松副教授帶領的科大團隊，遂與香港大學（港大）和香港理工大學（理大）的研究團隊，展開聯合研究，透過GST pull-down方法，成功篩選出除了ACE2之外、與CoV2-RBD結合的多種宿主表面因子。 實驗結果顯示，在經篩選的眾多宿主表面因子中，宿主因子SH3BP4調節了CoV2-RBD的內吞過程，並以不依賴ACE2，而是依賴整合素和網格蛋白的方式，介導SARS-CoV-2偽病毒進入宿主細胞。這項發現揭示了SH3BP4在病毒透過內吞途徑入侵宿主過程中扮演的重要角色。除了SH3BP4外，部份經篩選的細胞因子，例如ADAM9和TMEM2，相比於感染力相對低的SARS-CoV的RBD，對CoV2-RBD顯示出更強的親和力，表明這些因子於SARS-CoV-2入侵中具有特定作用。此外，研究團隊更發現了偏好與SARS-CoV-2 Delta變異株的RBD結合的因子，有可能進一步增強Delta變異株的入侵能力。 郭玉松教授表示：「本次研究不僅揭示了SARS-CoV-2入侵宿主細胞過程中發揮作用的新宿主細胞表面因子，還發現了整合素在介導病毒內吞中的關鍵作用，為治療新冠奠下新的研究基礎。」

由香港科技大學（科大）工學院領導的一支研究團隊，研發了一種基於液態金屬的仿捕蠅草智能捕食機制的電子邏輯元件。該元件本身具有記憶和計算能力，無需其它輔助電子器件即可如捕蠅草般智能地回應各種刺激序列。這項研究探討的智能策略及邏輯機制為理解自然界中的「智能」帶來嶄新視角，也對「具身智能」的發展提供了啟發。 捕蠅草的獨特捕食機制向來是生物智能領域的一個研究焦點。這個機制令捕蠅草能有效區分各種外部刺激，如單次、雙次刺激，進而區分如雨滴等的環境干擾（單次刺激）及昆蟲（雙次刺激），以確保成功捕獲獵物。此項功能主要是由於捕蠅草的觸毛具有類似記憶和計算的特徵，讓它可以感知刺激和產生動作電位（細胞因受刺激而產生的電信號改變），並在短時間內記著刺激。 由科大電子及計算機工程學系副教授申亞京領導，以及其畢業於香港城市大學的前博士學生楊媛媛博士（現為廈門大學副教授）共同組成的研究團隊，以捕蠅草內部電信號累積/衰減模型為基礎，提出了一種基於液態金屬絲延伸/縮短形變的液態金屬邏輯模組（簡稱LLM）及元件。該元件以氫氧化鈉溶液中的液態金屬絲為導電介質，基於電化學及電毛細效應控制液態金屬絲的長度，進而依據陽極和門極所施加的電刺激調控陰極輸出。研究結果顯示，LLM本身可以記憶電刺激的持續時間和間距，計算多次刺激累積的信號，並表現出類似捕蠅草的超卓邏輯功能。 為展示他們的研究，申教授及楊博士搭建了一套LLM智能決策器件、仿觸毛機械開關、仿葉片柔性電驅動器的人工捕蠅草系統，成功複製並實現了捕蠅草的捕食過程。此外，他們還展示了LLM在功能電路集成、濾波、人工神經等方面的應用前景。這項研究不僅為模擬植物的智能行為提供了見解，也為後續的生物信號模擬器件及具身智能系統研發提供了可靠的參考。 申教授表示：「當提到『人工智能』，一般人想到的都是模擬動物神經系統的智能。然而，在自然界中，很多植物也可以通過特定的材料、結構組合，展示出一定智能。這個研究方向有助我們理解自然界的『智能』，並為構建『類生命智能』提供新的視角和思路。」

由香港科技大學（科大）物理系副教授劉滔教授領導的研究團隊，最近提出了一種探測高頻重力波（high-frequency gravitational waves, HFGWs）的突破性方法，只需利用現時正在運作以及未來建造的天文望遠鏡，便可能在行星磁層中有效地探測高頻重力波。這項研究突破有可能大大提高科學家探測高頻重力波的能力，並促進對早期宇宙和劇烈天文事件的研究。 重力波可由早期宇宙的相變、原始黑洞的碰撞，甚至是高溫粒子的輻射和衰變等事件產生，但重力波效應極其微弱，目前只在相對較低的頻段中利用干涉測量被發現。利用重力波探索天文和宇宙學，仍然非常困難，尤其在1000 赫茲以上的高頻段，干涉測量技術的使用也受到極大限制。 為了解決這個問題，劉滔教授帶領及其博士後研究員張晨博士，與中國科學院高能物理研究所任婧教授合作組成的研究團隊，取得突破性研究結果。研究利用了一個有趣的物理效應，即重力波在磁場中可以轉換為潛在的、可被偵測到的電磁波。若利用行星磁層內的長路徑提高轉換效率，便可產生更多的電磁波訊號。由於這類行星實驗室內信號通量的角分佈廣泛，因此若望遠鏡具有寬視野，探測能力可獲得進一步增強。 這個嶄新概念讓天文望遠鏡化身成重力波訊號的探測器，透過不同天文望遠鏡的合併使用，可以廣泛覆蓋高頻重力波頻率，與天文觀測的電磁波頻率相同（約兆赫茲至10^28赫茲）。這甚至包括很大一部分以前從未探索過的重力波頻段。這項研究對近地軌道衛星探測器，以及木星磁層內正在執行任務的探測器的靈敏度，都進行了初步評估。 這次研究和相關結果已於 3月在《物理評論快報》發表，及後於5月更獲《自然天文學》的重點文章以「以行星大小的實驗室為宇宙學提出新見解（Planet-sized laboratories offer cosmological insights）」為題撰文介紹，強調這項研究對未來研究新型重力波探測技術的重要性。

由香港科技大學（科大）領導的一個國際研究團隊在最近一項研究中發現，人們對科學和宗教的信念主要由他人的話語所塑造，而非由個人的經歷所形成。這項研究將有助於加深公眾理解對氣候變化和疫苗接種等重要社會問題信念形成的過程。 在現代社會，人們普遍更相信科學現象（如氧氣）的存在而非宗教現象（如上帝）的存在，傳統觀點認為這是因為人們認為可以實實在在的體驗到氧氣，而宗教實體則很難被實際觀察到。 由香港科技大學社會科學部研究助理教授馬少聰領導的團隊挑戰了這一傳統觀點。團隊認為，無論是科學認知還是宗教信仰，其主要形成的因素都是由來自他人（如專家或我們周圍的人）的見證或資訊所塑造的，而非個人的親身經驗。 團隊的研究結果强調，他人的言語對人們信仰的形成和對世界的理解具有決定性作用，這與認為親身經驗是形成科學認知的主要因素的觀點恰恰相反。 馬教授說：「雖然個人的親身經歷看似對於我們理解世事有重要影響，但其實我們的理解是深受他人的言語所影響。就像目睹親人患病時，孩子很難自己推測出這是由病毒引致的疾病；相反，他們反而會更相信他人的話，例如父母的教導，以理解其中的因果關係。因此，這一研究成果將有助於找到向公眾傳達科學信息的最有效方式。通過強調科學證據的可信度和共識，有利於更好促進公眾接受科學事實，尤其是在推廣和研究氣候變化等新興科學話題方面。」 她進一步解釋：「這一洞見對於消除誤導、加強公眾對科學問題的理解和支持至關重要，尤其是在應對氣候變化和接種疫苗等問題上。」 研究團隊通過回顧過去幾十年的實證證據，提出了一個新的理論模型，旨在解釋人們為何會相信不可見實體的存在，如科學中的病菌或宗教中的上帝。 是次研究發現，例如即使人們無法用肉眼看到病菌，但仍然相信它們的存在，是因為醫生和科學家告訴人們病菌的存在。同樣，我們推斷人類會因病菌而生病，是通過從他人那裡了解到這一因果關係，而非通過個人觀察認識到這一聯繫。 該模型還論證了信源越可信，認同信息的人越多，人們就越有可能相信它。「如果我們身邊很多人都相信氣候變化是真實的，那麼他們的共識就會加強我們對這些認知的信任度，」馬教授表示。

香港科技大學（科大）工學院的研究團隊成功研發了一種可持續及可控的界面熱傳遞策略，有助提升綠色製冷技術於電子設備、太陽能電池板和建築物等應用中的效能。 面對氣候暖化，全球對製冷技術的需求有增無減，世界各地的科學家一直積極鑽研更有效的節能冷卻技術。與需要消耗能量才能運作的「主動冷卻」系統相比，「被動冷卻」依靠自然過程和建築設計方式來散熱，在不耗能或低耗能的情形下保持舒適的室內溫度。這種環保節能的方式對於實現碳中和目標意義重大，因此引起了研究人員的廣泛興趣。 其中一個新興研究領域是使用金屬有機框架材料進行被動冷卻。金屬有機框架是一種多孔材料，可以吸收空氣中的水氣，用於提升室內空間冷卻應用的能源效率。然而，這些材料中的多孔晶體通常具有較低的熱導率，限制了它的傳熱效率。此外，在被動製冷應用中，這些材料通過吸附水進行製冷，其吸附的水分子進一步降低了其有效熱導率。這種限制令金屬有機框架材料難以透過改變其本徵熱物性以提高其冷卻性能。 為了應對這些困難，全球各地的研究人員將注意力轉向調控多孔晶體與其接觸材料之間的界面熱傳遞。他們利用加工納米結構、表面化學修飾和生長自組裝單分子層等多種界面工程方法，以有效增強界面熱導。然而，合成或製備具有精確原子控制的界面層是一項艱巨的任務，限制了這些方法的潛在應用。 針對這個難題，由科大機械及航空航天工程學系周艷光教授帶領的研究團隊，研發了一種可持續且可控的策略，利用金屬有機框架材料中的水吸附來調控接觸材料與典型多孔晶體之間的界面熱傳遞。通過頻域熱反射測量和分子動力學模擬，他們發現接觸材料與多孔晶體之間的界面熱導由於水分子的吸附，從5.3 MW/m2K提升至37.5 MW/m2K，升幅約7.1倍。同時，他們從其他接觸材料與多孔晶體系統中也觀察到有效的增強效果。

A research paper titled “Highly Efficient Cash Sterilization with Ultrafast and Flexible Joule-Heating Strategy by Laser Patterning” by Prof. Mitch LI (Assistant Professor, Division of Integrative Systems & Design) and his research team, in collaboration with University of Strathclyde, was recently published on Advanced Materials Interfaces, an interdisciplinary journal focusing on applied surface and interface-related research blending of physics, chemistry, materials science, and life science. 

A Research Paper titled “New measurements reveal a large contribution of nitrogenous molecules to ambient organic aerosol” authored by Prof. Jian Zhen YU (Chair Professor, Division of Environment and Sustainability) and her postgraduate research students was recently published on npj Climate and Atmospheric Science, a journal focusing the physical, chemical and biological components of the climate and atmospheric sciences.   

香港科技大學（科大）的研究團隊揭示囊泡在細胞內局部區域進行短距離運輸的機制，為這個生物學家尚未充分認識的領域提供了新方向。 囊泡是一個小的細胞容器，可以執行多種生物功能，包括轉運蛋白質、脂質、以及生物體生存所需的其他物質，並回收廢料。除了使用馬達蛋白進行長距離運輸外，細胞還有在特定區域進行短距離囊泡運輸的需求。 然而，這種短距運輸的確切機制仍待科學家進行研究。 為了應對這項挑戰，一支由科大生命科學部博士研究生裘驊先生及研究資助局博士後研究員吳先登博士所帶領的研究團隊，在科大前生命科學部講座教授張明傑和科大生命科學部教授鄔振國的指導下，聚焦於突觸囊泡（SVs）的研究，成功揭開了短距離運輸的神秘面紗。他們發現，這些與囊泡相關的特定蛋白質的相分離，能夠使囊泡在細胞的不同區域之間以可控的方式移動。 具體而言，一種名為Piccolo的巨型條狀蛋白質，可以響應鈣訊號，從儲備池（reserve pool）提取突觸囊泡，並將它們運送到活躍區域（Active zone）。 他們還發現，另一種名為TFG的蛋白質也透過使用類似的相分離過程，協助囊泡從內質網（ER）運送到內質網-高爾基體中間體。 有見及此，研究結果表明，相分離或是細胞調控囊泡以特定方向短距離運輸的通用方式。 在細胞中，囊泡需要沿著特定方向移動以滿足各種生理需求，細胞不同區域之間的長距離運輸主要依賴細胞骨架和馬達蛋白，而囊泡也需要在細胞中一些比較局部的區域內進行短距離運輸。例如，在高爾基體中，囊泡需要在間隔幾百納米的腔室間快速移動，以進行蛋白質的加工與分選。同樣，在神經細胞末梢，突觸囊泡則需要在數百納米範圍內從儲備區轉運到釋放位點，以控制神經遞質精確釋放。 與長距離囊泡運輸相比，現時人類除了知道這個過程不涉及馬達蛋白外，對細胞如何實現局部的囊泡定向運輸機制所知甚少。因此，此項研究引證了細胞內幫助囊泡在特定方向上進行局部短距離運輸的過程，成果至關重要。 吳博士表示：「我們的研究證明，在無需馬達蛋白的參與下，囊泡的短距離定向運輸可以透過相分離來實現，能在廣泛的細胞生物學領域場景中應用。因此，如何將新的囊泡運輸機制拓展至其他已知的細胞過程中，將會成為重要的未來研究方向。」