近日，上海科技大学信息科学与技术学院智能医学中心的任无畏教授团队在荧光成像领域取得多项进展，在宏观和微观两个层面分别提出创新性的成像仪器系统，为肿瘤诊断和神经科学研究提供可靠而有力的工具。应用于淋巴结定位的多功能光学断层扫描系统宏观扩散光学断层扫描（Diffuse Optical Tomography, DOT）是一种无创的三维成像方法，可获取三维的生物组织内部的固有光学性质或外源性荧光分子分布。DOT的图像重建是一个高度病态的反问题，引入包括被测物表面结构在内的先验信息将极大改善该重建问题的病态性从而提高重建精度。研究团队提出了一套带有提取表面信息功能的紧凑光学断层成像系统 (SHMOT)，并使用统一的小孔建模描述三维表面点云提取的照明和检测过程，重建出的表面结构先验信息被用于改善荧光三维重建问题的病态性。仿体和小鼠活体实验表明，SHMOT能够实现高保真的表面信息提取，且仿体表面重建误差最小约为0.1毫米，并辅助生成可靠的高精度的荧光分...

铜绿假单胞菌是一种具有代谢多样性的革兰氏阴性机会致病菌，其复杂转录因子网络可调节细胞代谢状态，以快速适应不断变化的环境。这一能力使其成功耐受抗生素和逃避宿主免疫防御，成为一种会造成多种感染的多重耐药菌。目前铜绿假单胞菌的基因转录调控、代谢状态和抗生素耐受性之间的联系仍不明确。近日，上海科技大学物质科学与技术学院季泉江课题组的研究揭示了铜绿假单胞菌氨基糖苷类抗生素耐受性与RccR（一种 RpiR 家族的转录调控因子）介导的中心碳代谢调控的联系，阐明了RccR感应代谢中间体2-酮-3脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）的分子机制，成果发表于《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。图1：转录因子RccR的碳代谢通路调控及抗生素耐受性机制示意图 研究人员利用抗生素筛选铜绿假单胞菌中基于CRISPR-Cas12k构建的转录因子突变文库，发现rccR是氨基糖苷类抗生素耐受性的主要遗传决定因子，rccR基因的突变体显著增强了细菌对氨基糖苷类抗生素的耐...

近日，国际人工智能会议2023年神经信息处理系统大会（Neural Information Processing Systems, NeurIPS）在美国新奥尔良召开，上海科技大学智能感知与人机协同教育部重点实验室共有10篇论文入选，内容涵盖无监督医学成像、文本视频生成、开放世界视觉理解、视觉-语言基础模型、鲁棒深度学习、有约束强化学习等方向，展示了重点实验室在多模态场景感知与生成、多模态学习推理和负责任的人工智能理论方向上的高水平学术成果。一、场景感知与生成Free-Bloom: Zero-Shot Text-to-Video Generator with LLM Director and LDM Animator大语言模型执导、扩散模型作画的零样本的文本到视频生成方法针对文本到视频生成（T2V）需求，研究提出了一个无需视频数据和任何训练的文本到视频生成框架Free-Bloom，利用具有强大图片生成能力的潜在空间扩散模型（LDMs）作为“原画师”（Animator），大语言模型（LLMs）丰富的世界知识作为“导演”（Director），生成多样的视...

12月21日，上海科技大学生命科学与技术学院孙博课题组在学术期刊Advanced Science上在线发表题为“Joint efforts of replicative helicase and SSB ensure inherent replicative tolerance of G-quadruplex”的研究论文，报道了复制型解旋酶和单链DNA结合蛋白协同工作，以保证复制过程中复制体对G-四链体耐受性的分子机制。本研究以噬菌体T7复制体为研究模型，结合单分子光镊（Optical Tweezers）、荧光共振能量转移（FRET）及系综生化实验（Ensemble biochemical experiment）等多种方法，在体外重构DNA复制过程，系统研究了复制体如何响应分子内预先形成G4结构，发现了复制体克服G4阻碍的新路径。G-四链体（G-quadruplex or G4）是一种非经典的核酸高级结构，通常由超过两层的四分体组成。大量研究证实G-rich序列在多数生物基因组中普遍存在，而G4结构的形成在调控DNA复制、转录、端粒维持和其它生物过程中具有重要功能。在DNA复制过程中，G4被认为容易导致DN...

近日，上海科技大学iHuman研究所刘志杰/华甜团队在国际学术期刊 Protein & Cell 上发表了题为“Cryo-EM structure of cannabinoid receptor CB1-β-arrestin complex”的研究论文，揭示了大麻素受体CB1（cannabinoid receptor 1）与下游信号转导蛋白β-arrestin-1的复合物三维结构，在分子水平上阐述了同一个小分子激活CB1下游G蛋白以及β-arrestin-1的选择性信号转导机制，进一步完善了大麻素受体配体识别以及信号转导的系统认识。图1. 小分子AM841激活大麻素受体CB1不同信号转导机制的示意图内源性大麻素系统是维持人体健康的最重要的生理系统之一。大麻素受体CB1和CB2是该系统的关键组成部分，参与调控食欲、疼痛、炎症等多种生理活动。刘志杰/华甜团队长期致力于大麻素受体CB1和CB2的结构药理学研究。在前期的研究中，该团队成功解析了CB1和CB2分别与拮抗剂、激动剂以及下游G蛋白复合物等的高分辨率结构，系统研究了不同配体对大麻素受体的调控机...

12月16日，上海科技大学生命科学与技术学院胡霁团队与中山大学肿瘤防治中心谢敬敦团队、北京脑科学与类脑研究所高子龙团队合作在Current Biology上发表了题为“Oxytocin neurons mediate stress-induced social memory impairment”的论文，揭示了催产素神经元在应激下调节社交记忆的新功能。催产素（oxytocin，OXT）是一种因妊娠和产后催乳作用而得名的神经肽激素。近年来，人们发现催产素参与调节社交行为，包括社交认知和社交奖赏等，开始探索催产素治疗社交缺陷为特征的疾病，如自闭症谱系障碍（ASD）。催产素也被发现可能还参与调解焦虑行为、恐惧、奖赏和能量代谢等多种生理过程。深入研究催产素神经元的活动规律及其对社交行为的调节，对于更好地理解其功能和潜在的治疗用途具有重要意义。本工作通过实时监测自由活动小鼠室旁核（paraventricular nucleus of the hypothalamus，PVN）催产素神经元钙活动，发现与社交和奖赏刺激相比，应激刺激能够更强烈...

12月14日，上海科技大学生命科学与技术学院张力烨团队与复旦大学附属中山医院樊嘉院士团队及上海顿慧医疗合作，于国际肿瘤学期刊《癌细胞》(Cancer cell)在线发表了题为“Integrated multi-omics profiling to dissect the spatiotemporal evolution of metastatic hepatocellular carcinoma” 的研究成果。该研究基于多组学平台，在国际上首次系统刻画了肝癌转移的时空演进全景图谱，揭示了肝癌转移的复杂进化轨迹和克隆选择机制，为研发肝癌转移预测的新标志物和治疗新靶点提供了宝贵的数据和理论基础。肝细胞癌（简称“肝癌”）是世界上最常见的恶性肿瘤之一，在我国尤为高发，每年新发病例和死亡病例均占全球近一半。70%~80%的肝癌病人确诊时已发生肿瘤播散转移，失去了手术机会；即使手术切除，术后5年转移复发率高达60%~70%。肝癌的转移复发是影响病人长期生存的主要原因，已成为进一步提高肝癌整体疗效的瓶颈。因此，全面深刻认识肝癌转移复发的内...

12月5日，上海科技大学生命科学与技术学院林照博和王皞鹏团队在Developmental Cell 上发表了题为“Murine Trophoblast Organoids as a Model for Trophoblast Development and CRISPR-Cas9 Screening”的文章，首次构建了可由小鼠滋养层干细胞或胎盘衍生的小鼠滋养层类器官，在体外高度重现了小鼠胎盘中滋养层谱系的发育特征。经过一亿多年的进化和适应，真兽类哺乳动物的胎盘已成为最多样化的器官之一。除母胎交换功能之外，近期对小鼠模型的研究揭示了胎盘的发育缺陷可严重影响胚胎发育。为了进一步探明此胎盘-胎儿轴线，对小鼠滋养层发育的调节因子进行系统筛选至关重要。目前研究滋养层发育的主要体外模型是小鼠滋养层干细胞的2D分化模型，该分化模型高度倾向外胎盘锥（ectoplacental cone）谱系。2D分化模型也无法得到定向分化的滋养层干细胞类型，包括祖细胞或前体细胞等等。本工作成功构建了小鼠的滋养层类器官，建立了小鼠类器官的维持和分化两种不同培...

致幻剂（Psychedelics）是指一类能够影响人的中枢神经系统引起暂时的致幻作用并导致认知、情感和知觉扭曲的系列精神活性物质，其分子药理学机制是激活中枢神经系统内的血清素受体（5-HT2A受体）。该类物质对重度抑郁症等精神疾病的潜在治疗作用已进入临床研究，美国食品及药物管理局在2019年将天然致幻剂“裸盖菇素”认定为难治性抑郁症的“突破性疗法”。iHuman研究所程建军课题组致力于以G蛋白偶联受体为靶点的精神类药物的早期研发，曾与合作者在Science发表新型不致幻但具抗抑郁作用的功能偏向性5-HT2A受体激动剂（Cao et al., Science 2022, 375, 403–411）。近日，该课题组与合作者就5-HT2A受体小分子激动剂及其作用机制和临床研究进展进行了综述，发表于国际化学类权威综述期刊Chemical Reviews。目前已知致幻剂根据化学结构类型主要分为三类：色胺类（如裸盖菇素）、麦角胺类（如LSD）与苯乙胺类（如麦斯卡林）。该文就这三类致幻剂的化学结构及构...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院陈刚课题组原位实时观测了全无机铯铅卤化物钙钛矿量子点的合成过程，并揭示了其生长机理，成果发表于国际知名学术期刊Nano Letters。该研究首次全面揭示了钙钛矿纳米晶体的生长机制，为发展高品质量子点的合成方法提供了全新思路。全无机铯铅卤化物钙钛矿纳米晶体（CsPbX3）具有卓越的光学和电学性能，被广泛应用于太阳能电池、激光器、发光二极管、光电探测器和晶体管等领域。近期，CsPbX3钙钛矿的零维衍生物Cs4PbX6因其优异的光学性能而引起广泛关注，Cs4PbX6能够转化成CsPbX3，为合成特定钙钛矿量子点开辟新途径，也可以用于防伪和湿度传感器等应用领域。虽然人们在Cs4PbX6纳米晶体合成方法方面取得了一些进展，可以实现晶体尺寸和形状可调，但由于极快的生长过程，其内在生长机理仍然未知。图1：原位合成装置的同步辐射实验布局和钙钛矿量子点的电镜图。在这项研究中，利用适用于同步辐射试验线站的特制反应容器，陈刚...

11月27日，上海科技大学生命科学与技术学院白云和刘艳芬课题组在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）杂志在线发表题为“Time-resolved proteomic profiling reveals compositional and functional transitions across the stress granule life cycle”的研究论文，揭示了应激颗粒在经历短期至长期热激刺激过程中随时间发生组成和功能转变的现象，为理解细胞如何通过应激颗粒的动态变化来响应和适应应激提供蓝图。应激颗粒是一种无膜细胞器，在细胞受到外界刺激时mRNA与蛋白质相互作用，经过液-液相分离形成。应激颗粒是细胞在应激时临时储存RNA的仓库，并参与RNA在应激之后的命运决定。应激颗粒是一个高度动态的结构，不断与胞质及其他细胞器发生物质交换。尽管应激颗粒的组成已有很多研究，但作为一个高度动态的凝聚体，其组分是否也呈现动态变化，以及在细胞长期刺激与短期刺激下是否存在差异，目前仍属未知。本工作致力于探究应激颗粒组分在...

11月21日，上海科技大学免疫化学研究所联合广州实验室、复旦大学、中国科学院武汉病毒研究所等多家单位在国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上合作发表了基于宿主蛋白酶进行抗新冠病毒药物开发的最新研究成果“Structure-based discovery of dual pathway inhibitors for SARS-CoV-2 entry”，报道了多种靶向新冠病毒入侵过程中关键宿主蛋白酶TMPRSS2和CTSB/CTSL的抑制剂及其分子机制，并证实同时抑制这些蛋白酶可协同拮抗感染。该研究为基于宿主蛋白酶的抗新冠病毒广谱性药物开发奠定了重要基础。现有的抗新冠病毒小分子药物主要靶向病毒主蛋白酶或聚合酶，而新冠病毒作为一种高突变的RNA病毒已经出现了不同程度的耐药突变。先前研究团队也发现新冠病毒可以利用两种截然不同的进化途径对奈玛特韦（nirmatrelvir）产生耐药性。因此如何应对病毒产生耐药性带来的风险，仍是备受瞩目的关键科学问题。新冠病毒入侵途径及靶向宿主蛋白酶抑制剂新冠...

近日，上海科技大学物质学院化学与物理生物学研究部李健课题组利用合成生物学、化学及材料科学等多学科交叉技术开发出高效的界面级联生物催化体系，相关成果在线发表于国际知名学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。在前期研究中，李健课题组利用合成生物学等技术实现了蛋白质-高分子聚合物的缀合物（protein-polymer conjugates）可控制备，通过在蛋白质特定位点上耦合聚合物，可最大程度地保护目标蛋白（如酶）的催化功能，实现了催化材料“即插即用”的可调性功能（ACS Catalysis, 2022, 12, 4165–4174）。在此基础上，李健课题组进一步拓展酶-聚合物缀合物的应用场景，制备了基于酶-聚合物的皮克林（Pickering）乳液，这些缀合物在乳液界面上既起到稳定作用，也起到催化作用，显著克服了传统方法制备酶-聚合物时所存在的偶联位点非特异性和不可控性等局限，可有效保护酶活性，提升界面生物催化效率。同时，为避免多个级联...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院系统材料学研究部刘朋昕课题组阐明了二氧化钛相变的新机理，成果发表于英国皇家化学学会旗下期刊《道尔顿会刊》 (Dalton Transactions），受邀入选亚太地区学术新秀专辑。无机化合物的多晶型现象是指一种物质能以两种或两种以上不同晶体结构存在的现象，例如石墨和金刚石的化学组成都是碳单质，但晶态不同导致其物理性质和化学性质差异极大。在一定条件下，不同晶体结构可相互转变，属于相变的一种。自然界中，二氧化钛的相变在金红石、锐钛矿、板钛矿和青铜相间发生。其中，青铜相具有特殊的疏松堆积结构和开放孔道，在锂电池、太阳能电池和光解水等领域具有潜在应用价值。因此，理解青铜相（为亚稳相）二氧化钛的相稳定性和相变行为，是其走向应用的先决条件。二氧化钛在水相或高温处理的示意图（Julie Liu制作）本研究发现，原子级厚度的青铜相二氧化钛在室温水分散液中会发生缓慢相变，转化为锐钛矿相二氧化钛。...