资讯汇总44期：【科技周报】我国科学家利用量子精密测量技术搜寻暗物质

44期 2024.11.20 产业研究中心 【科技周报】我国科学家利用量子精密测量技术搜寻暗物质 摘要: 徐淋(分析师)021-38677826xulin028941@gtjas.com登记编号S0880523090005 分子细胞卓越中心等发现前列腺中间态细胞的身份和命运决定机制。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心高栋研究组通过一系列增强双同源重组酶谱系示踪系统结合单细胞转录组测序技术，发现了同时表达基底细胞和管腔细胞标志物的前列腺中间态细胞，还发现在炎症性前列腺增生病人样本中JAK/STAT信号通路活化的Basal-B细胞异常增多，而在前列腺肿瘤起始早期，几乎所有的基底细胞均展现出类似Basal-B细胞的中间态特征。该研究为前列腺中间态干细胞及其调控机制提供了新见解，并为炎症性前列腺增生治疗提供了新思路。相关研究成果发表于《Nature Genetics》期刊。 往期回顾 【上海产经观察】上海首例国产脑机接口产品植入成功2024.11.19 【ESG周报】科创指数有所回调，绿色债券稳步发行2024.11.18【双碳周报】全国碳市场周交易总量大幅上涨2024.11.18【科技周报】全球首款百通道百万像素高光谱实时成像器件问世2024.11.13【双碳周报】全国碳市场周交易总量大幅下降2024.11.12 简单高效的油水乳液同步分离技术获进展。浙江大学徐志康、杨皓程、张超所在的聚合物分离膜及其表界面工程团队提出了一种基于亲水膜/疏水膜组成的限域空间狭缝的新概念与原型器件，发展了一类简单且高效的油水乳液同步分离技术，实现了97%的油回收和75%的水回收，同时还发现亲水膜移除水导致的乳液浓度增加提升了油的渗透通量，而油的持续移除降低了膜表面的乳液浓度，减轻了因浓差极化现象对亲水膜渗透通量的抑制作用，大幅提升了油水同步分离效率。该研究在环境保护、资源回收等多个领域都具有非常广阔的应用前景。相关研究成果发表于《Science》期刊。 研究发现拥有“单分子储能”能力的有机电极材料。电子科技大学材料与能源学院唐武团队设计合成了一种名为二喹喔啉并[2,3-a:2'，3'-c]吩嗪-2,6,10-三（吩恶嗪）（DQPZ-3PXZ）的双极型有机小分子电极材料，可以不加选择地稳定容纳5种不同电荷和大小的离子，而基于大π共轭的稳固有机固体结构抑制了DQPZ-3PXZ在电解液中的溶解，使得所有对称电池均具有超过15000次的循环寿命，且不会出现明显的容量衰减。该研究证明了有机电极材料具备“单分子储能”的能力，并为有机电极材料的商业化应用奠定了基础。相关研究成果发表于《Nature Communications》期刊。 长春光机所等在无能耗制冷领域研发方面取得进展。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所李炜团队与合作者实现了热辐射角度和光谱的跨波段协同调控，设计出具有跨尺度对称破缺性、角度非对称光谱选择性的定向发射器件—AS发射器件，其在任意朝向下始终保持亚环境辐射制冷性能。该研究对辐射制冷的实际应用和节能减排具有重要意义，同时展现了高自由度的热光子学操控能力，为操控热流和信息如新型高效冷却、加热、能量传输以及空间光学系统的高精度热控等提供了新机遇。相关研究成果发表于《Science》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 目录 1.未来信息领域..............................................................................................32.未来生物领域..............................................................................................33.新一代制造领域..........................................................................................64.新能源与环保领域......................................................................................8 导读： 本报告汇编了2024年11月10日到2024年11月16日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 技术资讯 两台AI机器人联手开展化学研究 近日，英国利物浦大学团队展示了一款移动机器人，其能够运用人工智能（AI）逻辑作出决策，以与人类同等甚至更快的速度执行探索性化学研究任务。这些身高1.75米的机器人旨在应对化学探索中的三大挑战，即执行化学反应、分析产物，以及依据数据决定下一步行动方向。演示中，两台AI机器人以协作模式运作，共同解决了化学合成领域的三个难题，即涉及药物发现的结构多样化化学、超分子主-客体化学以及光化学合成。研究表明，这些机器人借助先进的AI能力，能够作出与人类研究者相当或相似的选择，但决策速度远超人类。尽管机器人在知识背景上相比人类专家有所不足，但AI作出的决策质量与合成化学家相当，并且速度快得惊人。团队计划利用这项技术来探索与药物合成有关的新化学反应，以及开发用于二氧化碳捕捉等领域的新型材料。这一成果标志着在自动化化学研究领域取得了重要进展，预示着未来科学研究方式的重大变革。相关研究成果发表于《Nature》期刊。（科技日报，11/11） 我国科学家利用量子精密测量技术搜寻暗物质 近日，中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室彭新华、江敏等研究人员利用量子精密测量技术在“轴子窗口”内成功开展了轴子暗物质的直接搜寻实验，将国际上该领域的探测界限提升了至少50倍。研究人员巧妙地利用了两个相距60毫米的极化原子系综，在轴子窗口内探测轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用。研究人员在实验装置中以一个原子系综充当自旋传感器，另一个原子系综作为自旋源。为了提高原子系综核自旋的极化度或者探测灵敏度，研究人员在原子系综中混入碱金属，成功实现了对原子系综极化矢量信号高达145倍的放大，构建了一个超灵敏的轴子暗物质探测器。此外，还采用了在引力波探测中广泛应用的最优滤波技术，最大限度地提高轴子暗物质信号的信噪比。尽管研究人员暂时未能发现轴子暗物质存在的直接证据，但仍在轴子窗口内给出了迄今为止最强的中子—中子耦合界限，创造了新的国际最佳纪录。这一成果不仅展示了量子精密测量技术在暗物质探测领域的巨大潜力，也为未来的相关研究奠定了坚实的基础。相关研究成果发表于《Physical ReviewLetters》期刊。（科技日报，11/12） 2.未来生物领域 技术资讯 水生所揭示原生动物细胞极致动态形变的分子基础 近日，中国科学院水生生物研究所缪炜团队在对武汉东湖分离的天鹅长吻虫进行行为模式分析的基础上，在细胞培养密度受限的条件下，通过长期大规模培养，团队获得了天鹅长吻虫的高质量基因组。同时，通过显微手术分离出数千个细胞颈并进行质谱分析，鉴定了颈部的蛋白质成分。在此基础上，团队利用超分辨显微成像和双束扫描电镜等技术，揭示了长吻虫细胞皮层中的两种关键细胞骨架——肌丝骨架和微管骨架。肌丝骨架由centrin-myosin蛋白组成，在颈部和胞体之间表现出明显差异的分布模式。微管骨架含有一种形成梯状结构的新型巨型蛋白，在颈部与肌丝骨架靠近，而在胞体中则与之分离，这一独特的排列使得颈部可以独立于胞体，展现出动态形态变化。新发现的这些蛋白成分表明，长吻虫通过新型的细胞骨架系统来实现极致的形态变化。上述成果是继发现依赖钙离子的新型细胞骨架是原生动物旋口虫细胞超快速收缩的分子基础后，通过研究单细胞原生动物的极致运动形式而发现的第二类新型细胞骨架系统，对于探讨生物运动以及细胞骨架的进化与多样性具有重要意义。同时，该成果为生物仿生及利用合成生物学手段构建相应的分子机器奠定了理论基础、提供了设计蓝图。相关研究成果发表于《Current Biology》期刊。（中国科学院水生生物研究所，11/11） 研究表明虫草素能阻断癌细胞生长信号 近日，英国诺丁汉大学药学院的科学家在研究一种由毛虫真菌产生的化学物质方面取得了新进展。研究表明，这种化学物质能够与基因相互作用，从而阻断癌细胞的生长信号，为开发新的抗癌药物提供了希望。此次研究中，团队运用了高通量技术来评估虫草素对于多种细胞系内成千上万个基因活性的影响，并将其与其他治疗手段的效果进行了对比分析。研究结果表明，虫草素是通过影响细胞内部的生长诱导路径来发挥作用的。进一步研究发现，虫草素在细胞内部会发生转化，形成虫草素三磷酸盐。这种三磷酸盐形态被认为是细胞能量载体ATP的一种类似物，可能是导致细胞生长受抑制的原因之一，其可以直接影响到癌细胞的分子结构。新研究数据支持了虫草素衍生物能够产生三磷酸盐形式的药物，对抗癌新药的研发具有重要意义。相关研究成果发表于《FEBS Letters》期刊。（科技日报，11/11） 生物物理所等揭示驱动叶绿体蛋白输入的马达复合物结构和作用机制 近日，中国科学院生物物理研究所李梅团队和植物研究所杨文强团队通过解析莱茵衣藻叶绿体的马达蛋白—Orf2971-FtsHi复合物的高分辨率结构，揭示了该复合物高度复杂的蛋白组成和装配细节，探讨了前体蛋白的可能转运路径。研究发现， Orf2971-FtsHi是由19个蛋白形成的一个20个亚基的复合物，横跨叶绿体的内膜，并向两侧凸出到叶绿体膜间隙以及基质侧。其中，Orf2971是一个由叶绿体质体基因组编码的蛋白，总分子量约为341 kDa，在进化层面上起源于FtsH蛋白酶。而该蛋白在复合物中充当支架，与另外19个蛋白亚基中的17个均有直接相互作用，对整个复合物的组装和稳定至关重要。同时，复合物的另外4个蛋白即Ctap1、Fhl1、Fhl2及Fhl3与FtsH蛋白酶同源。结构显示，这5个FtsH样蛋白共同形成一个类似于双层圆盘的异源六聚体结构，通过水解消耗ATP分子为前体蛋白的跨膜转运提供拉力，而其余14个蛋白亚基发挥帮助复合物组装与稳定以及参与前体蛋白的运输及调节的作用。该研究通过表面等离子共振技术及高斯加速分子动力学模拟证明了马达蛋白复合物中的Tic22蛋白与TOC-TIC复合体中的Toc75蛋白直接相互作用，提出了两种复合物的结合模型，为探讨TOC-TIC复合体与马达蛋白复合物彼此协调以共同完成前体蛋白转运的过程和机制提供了重要信息。相关研究成果发表于《Molecular Plant》期刊。（中国科学院生物物理研究所，11/11） 改进型“基因魔剪”揭秘非编码RNA功能 近日，美国纽约大学和纽约基因组中心科学家借助改进型“基因魔剪”CRISPR技术揭示了非编码RNA的奥秘，证明了它们在细胞中，特别是在癌症和人类发育过程中，扮演着不可或缺的角色。科学家对5种人类细胞系进行了深入分析，包括肾脏细胞、白血病细胞以及乳腺癌细胞等，系统探究了近6200个长链非编码RNA（lncRNA）基因位点及其邻近蛋白质编码基因的影响，并且通过实施CRISPR介导的干扰或敲除实验，评估了每个lncRNA对细胞健康的重要性。科学家最终发现了总计778个对细胞生存至关重要的lncRNA，其中包括46个广泛存在于多种细胞类型中的核心lncRNA，以及732个仅在特定细胞类型中发挥关键作用的lncRNA。这些重要的lncRNA参与调控细胞生长周期中的重要路径，如果缺乏可能导致细胞停滞甚至死亡。研究还揭示了lncRNA在人类发育过程中的重要作用，许多此类RNA分子在胚胎早期组织中高度活跃，随着个体的成长逐渐减少表达量，这表明它们在生命早期阶段具有特殊功能。对于癌症研究而言，通过对大约9000个肿瘤样本的分析，科学家注意到，在特定类型的肿瘤中，lncRNA的表达水平与患者存活率之间存