新聞及香港科大故事

由香港科技大學（科大）科研人員領導的一支跨學科國際研究團隊，首次發現一個電腦方程式框架，能分析人類免疫力缺乏病毒（或愛滋病病毒）中一隻關鍵蛋白適宜存活的度數（適存度），或能為未來疫苗的設計鋪路，逼使該致命病毒變異成一種特定的形態，最終令其枯竭死亡。 雖然現今醫學昌明，近日亦陸續出現一些能破壞愛滋病病毒的抗體，但由於這種病毒可通過突變，逃避已知的抗體反應，因此至今仍未發現有效的愛滋病病毒疫苗，而病毒突變的特性，亦令尋找解決方案難上加難。 如今，科大的Matthew McKay教授與雷可業教授，夥拍麻省理工學院的Arup Chakraborty教授和其科研隊員，利用大數據分析，提出一個可行的解決方案。團隊運用一個電腦程式框架，計算組成愛滋病病毒尖刺上一種名為gp160多蛋白的適存度。適存度是從蛋白序列方式推算出來，有關病毒的健康狀況﹕即其正確組裝、複製和傳播感染的能力。掌握病毒的適存度，能為科學家提供重要線索，知悉針對病毒哪一部份的尖刺蛋白，便能逼使它變異成另一種型態，嚴重削弱其健康、複製及繁殖的能力。 McKay教授是科大電子及計算機工程學系兼化學及生物工程學系夏利萊博士副教授﹔雷教授則是電子及計算機工程學系的研究助理教授以及科大高等研究院的青年學人。是次研究成果剛於上月在國際權威科學期刊《美國國家科學院院刊》上發表。 雷教授表示：「是次研究需要估計的參數接近440萬個。如果沒有運用大數據，根本無法進行這樣的預測。」

香港科技大學（科大）一支跨學科研究團隊，發現了人類大腦如何開啟及關閉神經活動的機制，對了解如癲癇症、帕金遜症及毛細血管擴張性共濟失調等神經系統疾病的機理，提供了重要的基礎。 於科大生命科學部主任兼講座教授賀若蒲領導下，作出有關發現的博士研究生程愛芳指出：「正如生活中很多事情一樣，健康的大腦功能取決於各種活動之間的平衡。我們認為大腦是活躍的，譬如提一下腿或說一句話，都屬於活躍的身體機能；但能夠讓我們的大腦停止這些活動同樣重要。惟一直以來，科學界都不清楚大腦具體如何執行這種調控功能。」 研究團隊發現，大腦分別透過調節蛋白激酶ATM和ATR的水平，來平衡這種「開始」與「停止」的功能。 例如，病理情況下，當ATM水平下降時，ATR的水平就會增加，反之亦然。此外，團隊還發現，ATM負責調控興奮性突觸微小囊泡，而ATR則負責調控抑制性突觸微小囊泡，這兩種激酶是透過控制這些微小囊泡的運動，從而調控神經活動的興奮抑制平衡。神經元突觸乃兩個神經元之間的空隙，用以調節大腦中的訊息流動。 身兼科大超高分辨率成像中心主任的賀若蒲教授表示：「這項新發現屬基礎研究領域，但對人類疾病的研究具有重大意義。舉個例子，癲癇症患者的其中一個問題就是缺乏抑制能力。正如我們的研究結果預測，ATR太少的人很可能會患上癲癇症；相反，缺乏ATM的人則難以精確地控制活動能力，亦難於維持適當的神經興奮/抑制比例(E/I Ratio)，這意味著ATM和ATR之間存在陰陽平衡關係。但這只是研究的開端，我相信我們的工作將有助開拓更廣泛的神經系統疾病機理研究。」 這項發現早前獲刊登於《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。 團員透過科大提供的超高分辨率顯微鏡，以極高倍率觀察兩種激酶在細胞中的位置。顯微鏡特有的定格設計，有效維持拍攝高解像度影像過程所需要的穩定性。

由香港科技大學（科大）得獎神經科學及結構生物學家張明傑教授領導的科研團隊，近日就了解導致精神分裂與其他嚴重精神疾病機理的研究上，取得重大突破。有關發現或有助開發治療精神病的新藥物及療法。現時，香港約有 4 萬人確診患上精神分裂症 [1]。 一直以來，科學家都知悉精神病的成因，與一種人類蛋白DISC1中的編碼基因出現異變有關，該蛋白負責控制包括腦部神經元生長等細胞活動。不過DISC1是如何與其他蛋白互動致影響人類腦部發展，卻不為人知曉。直至最近，張教授的團隊研究出前所未有的﹕DISC1與另一種蛋白質Ndel1所組成的複合物的高解像結構。團隊發現，Ndel1蛋白在腦神經元生長及許多腦部活動中擔當重要角色，當DISC1編碼基因出現異變，會打斷DISC1/Ndel1蛋白複合物的形成，從而減慢腦部神經元生長，可能導致精神病。 是次研究結果剛於2017年12月7日出版的權威神經科學期刊《神經元》中發表。 科大生命科學部嘉里理學教授及講座教授張明傑說：「根據DISC1基因的結構，我們發現了其運作的機制，並提出了基因異變可如何導致精神分裂症以及其他嚴重精神疾病。有時候，基礎研究中所作出的發現，可能與臨床應用相距甚遠。然而，我的研究團隊和其他許多科學家所踏出的每一小步，卻對奠定未來醫學應用的基礎至關重要，可有助救治數百萬條生命。」當首位女性兼首位兩度諾貝爾獎得主居禮夫人研究鐳這個元素時，她並沒有考慮這元素有何用途，但鐳最終為癌症病患帶來了化療，至今仍是癌病一個重要的治療方法。

香港科技大學（科大）一支科研團隊研發出新一代顯微鏡，不但能為活細胞拍出立體影像，並且所拍攝的畫面質素亦更高，大大擴闊了細胞生物學可研究的範圍及提升準確性。 雖然現存的共聚焦顯微鏡也可拍攝出立體生物細胞圖像，但是由於其照射在細胞樣本上的激光，較盛夏的陽光還要強100萬倍，其強烈的曝光量往往破壞細胞的活力，並將之殺死，細胞生物學研究因而一直受到限制。 由科大杜勝望教授及雷明德教授團隊所研發的新型線性貝塞爾光片（LBS）顯微鏡，其光毒性則僅有目前共聚焦顯微鏡的千分之一，從而大大延長了被觀測細胞的壽命，讓科學家得以進行更仔細的觀察。光毒性是一種由光引起的敏感性，可導致分子變化。另外，新顯影技術的速度亦較共聚焦顯微鏡快1,000倍，拍攝出來的畫面因而更為清晰連貫，有助研究人員更準確及有效率地研究蛋白質於細胞中運行的軌跡，了解細胞變異的情況。杜教授是科大物理學系和化學及生物工程學系教授，亦是超分辨率影像中心副主任。雷教授則是科大物理學系榮休教授。 杜教授表示：「新型線性貝塞爾光片（LBS）顯微鏡是一項高精密的科學與工程技術，我們將此技術之操作簡化，讓研究人員不必經過特別培訓，便懂得如何使用。我們的技術突破限制，讓科學家得以接觸細胞底蘊，我期望透過提升研究人員對細胞的理解，能有助他們解開某些疾病的成因與演變。」 為將技術產品化，杜教授、雷教授以及他們的博士生趙騰和趙陸偉共同創立了光原創新科技有限公司。該公司於本年度科大百萬元創業大賽中，贏得創新獎及廣發證券獎。 有關香港科技大學 香港科技大學（www.ust.hk）是國際知名的研究型大學，其科學、工程、商業管理及人文社會科學領域，均臻達世界一流水平。科大校園國際化，提供全人教育及跨學科研究，培育具國際視野、創業精神及創新思維的優秀人才。科大的研究於香港的大學教育資助委員會「2014研究評審工作」獲得最多「世界領先」評級，亦於最新的《QS》年輕大學排名位列全球第2，而科大的畢業生在2016年度的全球大學就業能力調查排名第13位，位列大中華院校之首。 傳媒查詢:

香港科技大學(科大)化學工程及生物工程學系助理教授孫飛的研究團隊，研發出嶄新的全蛋白質感光智能水凝膠，有助開拓未來材料生物學和生物醫療的應用。 水凝膠，在醫療界中亦稱為軟物料，可用作藥物傳送和幹細胞治療等，是生物醫療範疇中最前沿的材料。傳統的水凝膠，一般應用於面膜、隱形眼鏡等，主要是由合成聚合物，或包括動物膠原等生物提取物等物料製成，容易引起過敏反應，而兩種物料均難以提供讓細胞生長及發育所需的複雜生物環境。 孫教授團隊所發明的新型智能水凝膠，不單可盛載生物細胞及組織﹕包括幹細胞等再生醫學的重要元件，其感光特質亦可控制細胞或藥物分子在體內釋放的時間或方式。 為創造這種全新的水凝膠，孫教授的團隊通過基因編碼等手段，於室温下將經過基因改造的蛋白質組裝成分子網絡。整個合成過程完全借助類似發酵的細菌培植方法，而無需任何化學修飾。如此製造出來的水凝膠，成份與人體相近，能盛載活細胞，並有機會減低過敏或人體免疫排斥的反應。而作為藥物的載體，這種感光水凝膠則扮演開關的角色。由於在光照下，水凝膠會由固態轉變為液態，其盛載的藥物便隨即滲入體內，因此藥物可於受控的情況下釋放出來。該團隊採用的是一種新穎的生物材料設計思路，能設計出結構和功能可供精確調控的材料。 此研究成果已發表於2017年6月6日出版的學術期刊《美國國家科學院院刊》(PNAS)。 孫教授表示：「智能水凝膠的需求日益增加，利用功能蛋白分子的自組裝來合成這類材料，為未來的材料生物學，甚至醫學治療，帶來了巨大的契機。理論上，水凝膠可成為幹細胞的一個有效載體，協助修補受損的器官，這有助於解決器官移植及再生等問題，令病患未來有多一個治療方法。」 有關香港科技大學

香港科技大學（科大）科研人員成功創造出可以阻擋橫波傳遞的固體複合材料，該特質是流體獨有的波特性。而橫波可以在地震時引發具破壞性的水平搖晃。該複合材料又稱為超材料，可以用於濾波及控制振動，最終或有機會提供一種防地震的方法，或用於改善醫療用超聲波傳感器的效率。 由該團隊所研發出的超材料，是由三種固體物料所組成的複合材料，鋼柱包上矽膠，嵌入人工樹脂內，當中包裹著鋼柱的彈性矽膠層，在鋼柱的側面以及上下兩端的厚度並不相同，作用有如彈簧，運用各向異性共振效應，超材料在特定的頻率範圍內，可以傳遞縱波，阻隔橫波。 該科學突破是由物理學系的蒙民偉博士納米科學教授沈平所帶領的團隊，包括馬冠聰博士及傅財星先生所研發。沈平教授表示：「這項獨特的超材料結構，令固體及流體在波特性方面的分界變得模糊，亦開拓了固體彈性特質的新領域。這全新的概念有機會用於控制振動及應用於醫療方面。」該研究論文於去年十一月被刊登於自然通訊。 根據聯合國報告，地震是造成最多人命傷亡的自然災害。地震帶地區的建築所採用的設計及物料，對減少傷亡有關鍵作用。這種最新的防地震固體超材料可以嵌入柱及橫樑，以節省空間。這種超材料亦有可能用於翻新現有的建築，以提高防震效果。 具流體特質的固體或可用於改善醫療超聲波傳感器的效率。人體組織在彈性上與水接近，而超聲波傳感器是由固體物料所造成，運用超材料可以令固體的波特性與水更匹配，因而減少兩個界面接觸時的能源消耗，從以提高耦合效率，並減低超聲波感測器的雜訊。 橫波及縱波是兩種基本的波動模式。兩種模式都可以在固體物料中傳遞，但流體物料則會阻擋橫波的傳遞。科大團隊首次在實驗中觀察到固體複合材料亦可有流體的特質。該研究經費來自陳子亭教授的「新型的光波和聲波功能材料」研究項目，陳教授的項目獲大學教育資助委員會的卓越學科領域計劃撥款資助[1]。 有關香港科技大學

香港科技大學（科大）致力培養學生對研究的熱誠及興趣，三名科大本科生近日便發現一種方法，可更簡捷便宜的製造糾纏光子對。由於糾纏光子對是量子通訊及量子網路系統的一個重要組成部分，三名同學的發現令新一代量子網路系統實用化的願景，又向前邁進一步。 有關研究論文由科大原子及量子光學實驗室負責人，兼物理學系及生物醫學工程學部副教授杜勝望指導，應屆畢業生舒馳、數學系三年級學生周子翹及物理系二年級學生祝令邦合作撰寫，近日於權威學術期刊《自然通訊》中發表。其他合著者包括物理學系客座教授雷明德、杜教授實驗室的前博士後研究員陳鵬及復旦大學的肖豔紅教授。 理論上，由原子及光子組成的量子網路系統，比普通經典網路系統的訊息容量要大得多。但受制於物質原子量子節點與光子的相互作用效率，大型量子網路系統的研發仍停留在初步階段。為了令光子能有效地與原子相互作用，光子的帶寬須窄於原子的自然線寬。窄帶光子對可利用冷原子系統生產，惟有關設備的設置十分複雜，需佔用大量空間，而且成本昂貴。如今，由杜教授領導的研究團隊，成功由多普勒展寬(530 MHz)的熱原子蒸氣室中，產生亞自然線寬光子對(2MHz)，不但大大簡化製作程序，亦有效減省成本，為量子通訊發展的實用化帶來新希望。 杜教授說：「我們發現，運用具石蠟塗層並加熱至攝氏63度的原子蒸氣室，可成功產生具可控制帶寬窄(1.9-3.2MHz)及相干時間(47-94ns)的雙光子。利用這種嶄新方法生產的窄帶糾纏光子對，效果至今是全球之冠。」 舒馳於科大就讀本科期間，共於五份包括《物理評論快報》等權威學術期刊，發表了六篇論文，他現正於哈佛大學攻讀博士學位。周子翹早前由物理轉攻數學系，現已開始撰寫另一篇有關微分幾何學的幾何流學術論文。祝令邦則於去年國際物理奧林匹克賽中奪得金牌後獲科大取錄，並獲頒發獎學金，他入讀科大首年便協助撰寫論文。

香港科技大學(科大)生命科學部嘉里理學教授張明傑領導的研究團隊取得重大突破，發現引致不同神經精神疾患例如自閉症、智力障礙及精神分裂等的病因機理。他們的新發現或有助新療法的開發。 人類腦部的神經元由稱為「突觸」的細小功能單元把不同的神經元相互連接，而每個突觸均有一個稱為「突觸後致密區」的細胞區室，載有大量並且密集排列的蛋白質層，負責處理及傳遞由腦部發出的訊號。突觸後致密區的存在於60年前已被科學界發現，但科學家對該細胞區室如何就腦部活動而形成及改變則直至最近仍未有定論。 張教授的研究發現突觸後致密區的兩個主要組成蛋白質分子SynGAP和 PSD-95—若其基因突變改變該等分子的相互作用從而導致自閉症—能自動組裝成一種蛋白質網絡結構。最令研究人員驚訝的是，該蛋白質結構能透過「相變」現象，於活細胞中形成一種穩定的「油滴狀」微滴。同樣重要的是，研究人員還發現，自閉症患者腦部的有缺陷蛋白質會改變「油滴狀」微滴的組成，從而改變神經元突觸的訊號活動—或可解釋自閉症的發病原因。 是次研究成果已於2016年8月25日出版的科學期刊《細胞》中發表。 張明傑教授表示：「我們在SynGAP和PSD-95複合物形成的研究中得到一項意外收穫—活神經細胞透過一種基礎的物理相變現象，將不同的功能組織放置在特定的細胞內位置。我們的研究有助理解為甚麼基因突變改變這些蛋白質的相互作用會導致一系列暫未有方法治療的中樞神經系統疾病。我們相信我們的研究發現可以為研發治療方法注入新的靈感。」 此學術研究文章的第一作者、張明傑教授的博士研究生曾夢龍補充：「這項研究只是我們一系列關於其他蛋白質如何共同促使突觸後致密區形成及隨腦活動改變的研究工作之始。我們亦很想找出其他突觸如神經元肌肉的連接是否也通過類似的相變策略來組成突觸後致密區，以響應不同的腦部活動。」 傳媒查詢: