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近日，天津大學分子聚集態科學研究院楊杰博士等在純有機室溫磷光材料研究方面取得新進展。研究成果在Cell Press旗下材料旗艦期刊《Matter》在線發表，題為“Förster能量轉移：一種開發刺激響應性室溫磷光材料的高效途徑及其應用”。該成果的第一作者為天津大學2019級博士生王云生，共同作者有吉林大學鄒勃教授，共同通訊聯系人為楊杰博士、唐本忠院士和李振教授。 刺激響應性有機發光材料因其在信息存儲、防偽、光電器件等應用中的巨大潛力而備受關注。目前，大多數刺激響應發光材料都是屬于熒光類材料，而磷光類材料較為稀少。相對而言，具有刺激響應特性的有機室溫磷光(RTP)材料兼具刺激響應熒光材料的功能和室溫磷光材料的時間分辨特性，是當前有機發光材料領域的熱點，同時也是難點。迄今為止，刺激響應純有機RTP材料的報道多是停留在理論驗證或探索性實驗階段，究其原因，材料制備的復雜性和內在機制的不明確性制約了這類材料的實際應用。基于此，要突破現有技術實現新的發展，就迫切需要拓展在理論層面的認知邊界，獲得新的行之有效的材料構筑策略。 研究人員利用主-客體摻雜體系中距離調控的共振能量轉移(FRET, Förster Resonance Energy Transfer)過程，開發了具有刺激響應特性的RTP材料。FRET在不同環境下的廣泛適應性和主-客體體系的良好磷光性能共同提高了材料體系的實用性。利用該策略制備的材料不僅與現有印刷技術展現出完美的兼容性，而且FRET客體與主體之間的特異性識別也被成功應用于信息加密。該工作首次揭示了FRET過程在宏觀RTP刺激響應材料構筑方面的巨大潛力，提出了一種簡單、廉價、有效并極具商業潛力的有機室溫磷光材料構造策略。

項目成果/簡介:近日，天津大學分子聚集態科學研究院楊杰博士等在純有機室溫磷光材料研究方面取得新進展。研究成果在Cell Press旗下材料旗艦期刊《Matter》在線發表，題為“F?rster能量轉移：一種開發刺激響應性室溫磷光材料的高效途徑及其應用”。該成果的第一作者為天津大學2019級博士生王云生，共同作者有吉林大學鄒勃教授，共同通訊聯系人為楊杰博士、唐本忠院士和李振教授。 刺激響應性有機發光材料因其在信息存儲、防偽、光電器件等應用中的巨大潛力而備受關注。目前，大多數刺激響應發光材料都是屬于熒光類材料，而磷光類材料較為稀少。相對而言，具有刺激響應特性的有機室溫磷光(RTP)材料兼具刺激響應熒光材料的功能和室溫磷光材料的時間分辨特性，是當前有機發光材料領域的熱點，同時也是難點。迄今為止，刺激響應純有機RTP材料的報道多是停留在理論驗證或探索性實驗階段，究其原因，材料制備的復雜性和內在機制的不明確性制約了這類材料的實際應用。基于此，要突破現有技術實現新的發展，就迫切需要拓展在理論層面的認知邊界，獲得新的行之有效的材料構筑策略。 研究人員利用主-客體摻雜體系中距離調控的共振能量轉移(FRET, F?rster Resonance Energy Transfer)過程，開發了具有刺激響應特性的RTP材料。FRET在不同環境下的廣泛適應性和主-客體體系的良好磷光性能共同提高了材料體系的實用性。利用該策略制備的材料不僅與現有印刷技術展現出完美的兼容性，而且FRET客體與主體之間的特異性識別也被成功應用于信息加密。該工作首次揭示了FRET過程在宏觀RTP刺激響應材料構筑方面的巨大潛力，提出了一種簡單、廉價、有效并極具商業潛力的有機室溫磷光材料構造策略。

項目研發背景及意義 根據中國人口協會、國家衛健委發布的數據顯示，中國育齡夫婦的不孕不育率近年來已高達12%-15%，患者人數超過5000萬。其中，女性因素占比50%，男性因素占比40%，夫婦雙方共同原因占比10%。隨著環境污染、生育年齡推遲、生活壓力等原因，不孕不育夫婦數量還在不斷增加。 受中國傳統觀念影響，現階段不孕不育檢查主要以女性檢測為主，男性檢測指標只有精液常規等基本指標。但研究表明，在男性不育人群中，仍有15%的患者精液常規檢測結果正常。精液常規分析僅能反映48%男性的生育能力，并不能很好地預測精子的受精能力和妊娠結局，因此臨床迫切需要引入一些新的檢測指標來正確評估精子功能，更準確得預測精子的受精能力和妊娠結局。 已有的研究結果表明，精子受精過程中最為重要的三個功能指標能更加全面地反映男性生育力，包括：精子持續運動潛能（線粒體功能）、精子穿過透明帶的能力（頂體功能）和受精后胚胎發育潛能（精子DNA碎片）： 1.精子線粒體為精子運動提供能量，線粒體功能異常會直接導致精子持續運動能力下降，進而影響精子穿越子宮、到達輸卵管與卵子結合； 2.精子頂體協助精子穿過透明帶，頂體功能的正常與否直接決定精子的授精能力； 3.精子提供了一半的遺傳物質（DNA），其完整與否可影響到受精卵原核的形成、受精卵卵裂能力、早期胚胎著床能力、后續胚胎的正常發育潛力及子代的健康。 上述指標異常，臨床上可導致不育、反復流產和助孕治療成功率低等病癥。除此之外，近年來也出現了一些新的精液質量評價指標，成為關注的熱點，包括：精子活性氧水平、精子質膜完整性： 1.精子細胞內的活性氧水平對精子核DNA的完整性、精子線粒體功能等均有影響，間接影響著精子細胞的損傷程度、精液質量、受精能力以及男性生育力； 2.精子質膜的完整性可以很好地反映精子的存活率，活精子是完成受精過程的前提。 上述指標異常，是導致精液質量下降、男性生育力降低的重要原因。因此，精液檢測指標的增加有助于臨床更全面地評價男性精液質量、預測男性生育力，并提出適合的治療方案或輔助生殖方案。   項目內容與創新性 在復旦大學云鋒基金的支持下，復旦大學生命科學學院呂旭楠與青島復諾生物醫療有限公司合作研發了精子DNA碎片、精子誘發頂體反應、精子線粒體膜電位、精子活性氧類物質（包括過氧化物和超氧化物）、精子質膜通透性等一系列用于檢測男性生育力評價新指標的體外診斷試劑，基于流式細胞術的檢測方法，擁有自主知識產權，實現了臨床應用所需的穩定性、便捷性、準確性和高效性。 本項目在整體實施過程中實現了以下創新： ① 計算機學科創新。本項目實現了三指標均能匹配專用的數據分析軟件，經過近千例大樣本量的算法設計和AI自我學習校準，實現了一鍵化結果分析和報告管理。不再依賴傳統的肉眼辨別和手動框圖計算，減少了人為誤差，提升了結果的準確度和重復性。本項目軟件均已取得軟件著作權證書，結果圖示展示如下： ② 生物技術學科創新。本項目優化了染料選擇和分組設計，其中頂體指標采用獨特的雙染法設計，規避了過去需要新鮮樣本、且樣本需要優選的冗雜過程，更符合臨床和實驗室開展的實際需求。本項目方法的創新使得原本單項目的檢測時間從3小時縮短至15分鐘，三項指標聯檢時間20分鐘，其中手工操作僅需5分鐘，在國際上處于領先水平。這一突破從根本上解決了實驗室因原技術手段耗時長、費人工、操作復雜而難以開展的技術問題，造成臨床報告周期長、受檢者取報告不便的難題。該項技術創新目前獲得發明專利授權。 ③ 生物技術學科創新。本項目完全采用流式細胞儀的方法進行檢測，替代了傳統的熒光顯微鏡法，單樣本檢測覆蓋的細胞數量多（約5000個），降低了系統誤差，提高了準確度，提高了自動化程度和可重復性。   項目進展與取得成效 本項目目前已完成科研轉化，取得醫療器械監督管理部門的審批，獲得生產許可，具備臨床合規銷售的資格。市場推廣方面，除選擇原有的醫院生殖醫學中心作為合作伙伴外，還發起了與精子庫的聯合研究。現階段，本項目已取得以下成績： 1.臨床方面：目前，本項目已在浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院、華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院、南京鼓樓醫院等多家三級及以上醫院開展合作。 2.精子庫方面：本項目單位已與國家衛健委出生缺陷與生殖健康重點實驗室建成生殖健康聯合實驗室，共同申報國家十四五計劃生殖健康領域重點項目，擬對精子庫精子進行更真實全面的篩選和評估，預計將為精子庫精子的受孕成功率提升十個百分點，致力于為適齡不孕不育人群解決生育難題，為可生育人群實現優生優育。

該研究首次鑒定到定位于線粒體的dsRNA受體ZNFX1，發現其通過與線粒體上的接頭分子MAVS相互作用，在病毒感染的早期誘導I型干擾素（type I IFN）等ISGs的產生，從而正調控RIG-I介導的抗病毒免疫應答。該研究不僅為抗病毒免疫復雜性的理解提供了新的見解，也為病毒感染性疾病的診斷和治療提供全新的分子靶點。另外，由于ZNFX1屬于RNA解旋酶SF1家族的分子，該研究有望開啟對SF1家族分子天然免疫功能的全面探索。? 在此基礎上，課題組進一步對IVT-SAPAS的測序數據進行深度挖掘，并利用siRNA篩選了數十個在病毒感染后發生表達量顯著變化的基因，發現RNA解旋酶SF1家族成員ZNFX1具有顯著抑制RNA病毒復制的功能。進一步功能分析表明，ZNFX1是一個干擾素誘導基因（interferon stimulated gene, ISG），定位于線粒體外膜上。病毒感染后，ZNFX1通過ARM和P-loop結構域結合病毒的dsRNA，并與定于線粒體的接頭分子MAVS相互作用，激活I型干擾素信號通路，發揮抑制RNA病毒復制的功能。由于在靜息狀態下，ZNFX1具有較高本底蛋白表達，提示ZNFX1在RNA病毒感染早期階段，即可通過誘導IFNs和ISGs表達形成對RLRs信號通路的正反饋調節。       值得一提的是，徐安龍教授課題組本年度還通過文昌魚免疫學研究，發現了另一個進化上高度保守的dsRNA識別受體DDX23。通過回溯到哺乳動物中開展比較免疫學研究，發現DDX23主要定位于細胞核內。在病毒感染早期，DDX23可從細胞核轉位到細胞質，通過識別病毒來源的dsRNA并激活type I IFN等ISGs的表達，正反饋調節RIG-I介導的抗病毒信號通路。

9新發現的小型基因編輯工具SauriCas9兼具活性和編輯范圍優勢）

01. 成果簡介 熒光原位雜交（Fluorescence in situ hybridization，FISH）是一種以熒光標記取代同位素標記而形成的新的原位雜交方法。其通過雜交探針序列及其熒光，能提供標記位點在細胞核內的空間位置信息，與基于染色質構象捕獲（Chromatin Conformation Capture，3C）等各種生物技術（如4C，5C，HiC，ChIA-PET等）互補，成為研究染色質結構不可或缺的重要技術之一。 傳統的熒光原位雜交技術一般以含有目標物種來源的一段完整基因組片段作為模板，通過生物酶的作用進行片段化，之后進行熒光標記做出雜交探針，再固定細胞中，通過堿基互補配對原理對特定的基因組片段進行熒光標記并成像，獲得具體的核內空間信息。但是，傳統的原位雜交技術受限于模板本身的特性，具有準備時間長、所需模板量大、基因分辨率低、克隆中含有重復片段、需要加入物種特異的Cot-1DNA等缺點。尤其是其分辨率低的特點（分辨率在百kb的數量級），讓它在應用中受到了很大的限制。 本項成果提供了一種新的針對目標核酸靶標探針的制備方法（見圖1），該方法比傳統的FISH技術的分辨率提高了1-2個數量級（見圖2），可應用于傳統熒光原位雜交因分辨率不夠而不能探測、或者被錯誤探測的地方。該成果的具體步驟（見圖1）包括：（1）獲取感興趣的靶DNA序列；（2）使用轉座酶將靶DNA序列進行片段化的同時，在片段化的DNA序列兩端加上接頭序列；和（3）利用所述接頭序列，獲取所述片段化的DNA序列，以產生探針。本項成果的技術優勢在于：快速高效、模板需求量低、基因組分辨率高、且不需要Cot-1DNA。 圖1 探針制備方法的具體步驟。 02.應用前景 本項成果是一種快速高效、模板需求量低、基因組分辨率高、且不需要Cot-1DNA的熒光原位雜交方法，可作為現有的傳統熒光原位雜交技術的可選替代方案。尤其是該方法的分辨率高，比傳統的FISH技術的分辨率高1-2個數量級（見圖2），因此可應用于傳統熒光原位雜交因分辨率不夠而不能探測、或者被錯誤探測的很多地方。 例如，在基因組的三維結構中，TAD（拓撲結構域）是結構和功能的基本單元。TAD內部和TAD之間的增強子和啟動子發生的錯誤的相互作用，是一些癌癥發生的根本原因。而傳統的FISH技術因為分辨率的限制，探測不到這些錯誤的相互作用。因此本項成果在臨床有著廣泛的應用，可以用于癌癥及一些其它疾病的極早期檢測。 圖2  相比于傳統的BAC FISH（圖上方綠條，長度為152kb），僅用1.170 kb（紅條）長的TN5探針，就可以得到要標記的基因組位點的圖像。 圖中細胞核（藍色）中，紅色和綠色的點相互重疊，說明Tn5 FISH可以用傳統的BAC FISH進行驗證。黃色箭頭表示用Tn5 FISH（紅色通道，左上角插入圖）或BAC- FISH（綠色通道，左下角插入圖）進行成像。圖中比例尺為5μm。03. 知識產權 本項成果已申請1項國內發明專利，目前正在申請國際專利。04. 團隊介紹 本項目團隊負責人為清華大學教授、博士生導師，國家首批千人。團隊的主要研究方向涉及：生物信息學和基因組三維結構新方法的開發，利用細胞超分辨率成像、分子成像和生物信息學的方法進行基因組三維結構和系統生物學的研究選。團隊負責人曾多次主持或參與美國NIH的R01科研項目、中國國家自然科學基金及科技部的科研項目，已發表高水平學術論文200余篇。05. 合作方式 專利許可、合作開發。06. 聯系方式 郵箱：zhangxinrui@tsinghua.edu.cn

定量系統生物學是描述生命體的細胞、組織、器官以及整體水平上結構和功能各異的各種分子（包括基因、蛋白質、小分子代謝物等），以及分子在生命體的內部之間、與外界環境之間的相互作用，通過精準的分析測量技術、結合計算生物學來定性、定量構建生命的數字化模型，預測生理狀態或者疾病的功能、表型和轉化的前沿科學。生命體的運作是在基因調控下，由許許多多的生化反應形成

本實用新型公開一種小型新堆肥化裝置，包括堆肥室、保溫殼和控制器，所述堆肥室設置在保溫殼內部，堆肥室外壁上設有加熱帶，堆肥室底部有一腔體B，腔體B通過進氣管道與外部連通，所述進氣管道位于保溫殼外部一端連接有氣體流量計和電磁閥，所述保溫殼頂部設有出氣管道，所述出氣管道位于保溫殼外部一端連接有吸收瓶，所述堆肥室內部還設有溫度傳感器，所述保溫殼包括殼體和殼蓋，所述殼蓋位于殼體頂部，殼蓋內表面由中間向邊緣逐漸向下傾斜。本實用新型結構簡單，使用方便，能同時監測多種數據，并記錄分析，然后通過反饋控制保證堆肥化裝置維持在最好的條件下運行，從而提高堆肥效率，并且減少對周圍環境的污染。

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