内容速览
1.生命科学学院廖文波教授教授团队在研究喀斯特地貌区金花茶植物自然杂交促进新谱系形成方面取得新进展
2.测绘科学与技术学院3D团队利用我国首辆火星车“祝融号”影像数据描绘着陆区表面岩石三维形态
3.智能工程学院陈语谦教授团队建立智能中医药数据库
4.中山医学院丁涛课题组揭示呼吸道病毒感染塑造口咽菌群的机制
5.公共卫生学院（深圳）杜向军教授团队从抗体库水平揭示重复接种流感疫苗的反应规律
6.肿瘤防治中心张力教授团队PD-1/VEGF双抗最新临床研究结果发布
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生命科学学院廖文波教授教授团队在研究喀斯特地貌区金花茶植物自然杂交促进新谱系形成方面取得新进展
金花茶类植物（Yellow-flowered Camellia species）是指山茶科山茶属（Camellia）呈黄色花系的种类，是极为珍贵的种质资源，常简称为金花茶植物。我国金花茶植物集中分布于广西西南部，仅有个别种分布在贵州和云南。该类群在生态习性上表现出不同的适应性，绝大多数生长于喀斯特基质（石灰岩，以碳酸盐类为主）上，只有4个种分布在酸性土山上。金花茶植物分布范围较为狭窄，种间具有较高的交配亲和性，自然状况下较容易发生杂交，产生大量杂交个体或居群。杂交被认为是植物演化过程中的创造性力量，可以产生新的遗传变异、功能革新，进而演化为新物种。基于叶绿体和核基因的系统发育基因组学分析，检测到金花茶植物中存在着广泛的自然杂交信号，表明杂交可能在金花茶植物多样化过程中发挥着重要作用。
本项研究以“小花金花茶与淡黄金花茶潜在的杂交事件”为目标，共采集分布区范围17个种群91个个体，利用简化基因组（ddRAD-seq）数据开展群体遗传学分析。此外，针对两个亲本物种及毛籽金花茶进行了生理生态检测，包括膨压丧失点、水容及木材解剖特征等。在此基础上，综合探讨毛籽金花茶的杂交起源以及对喀斯特新生态位的适应机制。
群体遗传学分析证实了小花金花茶和淡黄金花茶之间的自然杂交，毛籽金花茶为它们的杂种后代（hybrid swarm）。在该杂交事件中，小花金花茶作为母本，淡黄金花茶作为父本。毛籽金花茶与父本淡黄金花茶回交，导致了淡黄金花茶的两个种群（NG-LR和NG-GLA）完全由新一代的渐渗个体组成，形成了一个在遗传上存在一定分化的淡黄金花茶谱系。
生理生态分析显示，杂交起源的毛籽金花茶具有负值更大的膨压丧失点，更小的茎段导管直径，表明毛籽金花茶比亲本物种更耐旱，因而能够占据更加苛刻的新生态位。
三种金花茶植物遗传结构和演化历史。a, 三种金花茶植物种群遗传结构; b, 毛籽金花茶杂交起源及淡黄金花茶NG-LR和NG-GLA种群起源
以上研究成果以“Genetic and ecophysiological evidence that hybridization facilitated lineage diversification in yellow Camellia (Theaceae) species: a case study of natural hybridization between C. micrantha and C. flavida”为题发表在国际期刊BMC Plant Biology，中山大学生命科学学院与广西师范大学生命科学学院联合培养的博士生韦素娟为论文第一作者，中山大学生命科学学院廖文波教授为论文的共同通讯作者。
来源：中山大学生命科学学院
“中山大学与广西师范大学合作，在研究喀斯特地貌区金花茶植物自然杂交促进新谱系形成方面取得新进展“
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测绘科学与技术学院3D团队利用我国首辆火星车“祝融号”影像数据描绘着陆区表面岩石三维形态
2021年5月15日，我国首次自主火星探测任务“天问一号”携带的“祝融号”火星巡视器成功在火星南部乌托邦平原软着陆，实现我国地外行星登陆任务零的突破，并集了丰富的立体影像数据，因而可以系统性地对“祝融号”火星车着陆区三维岩石进行精细量测和形态分析。
本研究提出一种改进的火星表面三维岩石单体自动化提取方法，用于解决火星车影像点云密度不均一及石块紧邻等问题，并将其应用于我国“祝融号” 火星车地形导航相机(NaTeCam)立体影像，对“祝融号”着陆区进行三维石块自动化提取、精细形态分析及区域对比研究。算法详细介绍如下：1）读取“祝融号”火星车影像内外方位元素，进行光束法平差及图像密集匹配，并采用不规则三角网内插方案补全影像点云的孔洞（岩石背面），获得密度均匀的三维点云；2）考虑到石块常略高于地形起伏，故采用布料模拟滤波(CSF)算法提取石块三维点云，并引入连通性分析获取石块集合；3）提出一种耦合凹凸性特征判断的分水岭算法（Concavity-Watershed），用于分割紧邻的多个石块，识别出每个岩石单体。该算法首先计算点对之间的凹凸性关系（基于表面法向量夹角），而后计算单点的凹度或凸度，由于紧邻石块的边缘位置常具有明显的凹性，通过自适应阈值判断及形态学开运算寻找到所有紧邻石块的“共享”点，最后利用连通性分析进行“聚类”分割。
利用改进的三维岩石单体自动化提取算法最终提取出 “祝融号”着陆区的6185个三维石块，精度可达91.86%，且大多数为厘米级的小石块。对“祝融号”着陆区不同区域的石块三维形态特征进行对比分析，结果表明区域地形地貌直接影响石块的数量，但与石块的大小分布没有明显的相关性。“祝融号”着陆区的两种主要石块类型为露头岩石和浮石，本研究将“祝融号”和“勇气号”着陆区的石块进行了形貌特征对比分析，结果表明“祝融号”着陆区露头岩石与“勇气号”着陆区石块具有相似的二维（平面）紧凑度；但 “勇气号”着陆区石块的三维（球度值）分布比“祝融号”着陆区两类石块都更为离散，指示 “勇气号”着陆区的石块形态可能更加多样化。
改进的火星表面三维岩石单体自动化提取算法示意图
以上研究成果以“Extraction and Analysis of Three-dimensional Morphological Features of Centimeter-scale Rocks in Zhurong Landing Region”为题发表于期刊Journal of Geophysical Research: Planets，中山大学测绘科学与技术学院李媛助理教授为论文第一作者，张吴明教授为论文通讯作者。
来源：中山大学测绘科学与技术学院
“科研动态 | 我院3D团队利用我国首辆火星车“祝融号”影像数据描绘着陆区表面岩石三维形“
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智能工程学院陈语谦教授团队建立智能中医药数据库
中医药在中国已经广泛使用了千年，在改善健康以及预防和治疗各种疾病中已经显示出了巨大潜力，是现代药物研发的重要来源。中医药现代化的两个关键方面是确定中药的有效成分和阐明有效成分与靶点之间的作用机制。因此，建设一个全面、高可靠性的中医数据库是十分必要的。
该研究建立了中医药数据库TCMBank（https://TCMBank.CN/），该数据库提供了9192种草药，61,966种成分，15,179个靶标，32,529种疾病，及其它们之间的关联信息。
TCMBank为用户提供了一个方便的网站，让用户可以自由探索草药、成分、基因靶标以及相关通路或疾病之间的关系。TCMBank 还提供了草药中活性成分的以mol2格式存储的3D结构。研究人员可以在TCMBank的下载页面访问这些数据，并很方便的用于中医药物的虚拟筛选。TCMBank从已有的中医相关数据库（TCMID、TCMSP、SymMap、TCM-ID、HERB和ETCM）和公开数据库（OMIM, HGNC, MeSH, ENsembl, DO, HPO等）中添加了外部的交叉引用链接。为了保证TCMBank的可靠性，所有信息在更新到数据库之前都必须经过至少两次人工验证。
除此之外，作者针对中西药之间可能发生的不良反应，设计了一个新颖算法的技术。中西药之间的不良反应会导致医疗费用增加，甚至死亡，这大大增加了药物相互之间不良反应带来的医疗风险。然而，基于人工智能预测的中西药不良反应缺乏现实世界中大量不良反应标签的中西药数据库。因此，作者在两个现实世界的公共药物相互作用（DDI）数据集上提出了两个模型，3DGT-DDI和 SA-DDI, 来预测两种药物化合物之间的相互作用。经过数据集的实验已经证明了3DGT-DDI 和 SA-DDI 在两个公共 DDI 数据集上实现了最精确的预测性能。
随后，作者将上述两个模型的预测结果推广到中西药不良反应的预测中。TCMBank 提供中医药和草药的成分，靶标，疾病映射信息。受益于TCMBank的大数据驱动，作者利用DDI模型进行无监督学习，并预测中西药的不良反应作用的预测。假设中药中的所有成分与西药均不发生不良反应，则确定它们之间不存在相互排斥的反应。如果中药中的一种或多种成分与西药发生不良反应，则存在可能产生不良反应的风险，然而这风险也分等级，否则则容易产生任何药物之间皆有不良反应的警告，反而不是真实世界的事实。作者利用AI辅助的DDI预测模型获得了中西医可能的不良反应风险的预测结果。
中医药数据库TCMBank的综合分析。A. TCMBank与其他中医药数据库的数据量对比，其中TCMBank的草药、成分、疾病最为丰富。B. TCMBank网站的结构，包括导航栏、首页、二级页面、三级页面。C. TCMBank中数据处理的框架示意图。D. 基于图神经网络的药物官能团提取的自适应子结构感知模块示意图。E. 基于因果学习的中西药互斥预测。（图源自Signal Transduction and Targeted Therapy）
以上研究成果以“TCMBank-the largest TCM database provides deep learning-based Chinese-Western medicine exclusion prediction”为题发表于期刊Signal Transduction and Targeted Therapy，中山大学智能工程学院为文章的第一单位，2020级博士生吕秋杰为论文共同第一作者，陈语谦教授为论文通讯作者。
来源：中山大学智能工程学院
“中山大学智能工程学院陈语谦教授团队建立智能中医药数据库！”
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中山医学院丁涛课题组揭示呼吸道病毒感染塑造口咽菌群的机制
呼吸道病毒感染如流感等，易引发继发性细菌感染，是全球公共卫生的主要威胁。呼吸道微生物群被认为是呼吸道健康的守门人，病毒感染则破坏了这个复杂系统所维持的微生物-宿主平衡。然而对于呼吸道病毒感染塑造的呼吸道菌群特征，以及这种塑造是否具有病毒特异性，我们目前仍不清楚。
本研究中，研究团队招募了包含735名上呼吸道症状的门诊患者，使用多重RT-PCR确定了349名参与者的感染性病毒类型，并使用16S rRNA基因和宏基因组测序分析了他们的上呼吸道微生物组。结果发现，甲型流感病毒（FluA）、乙型流感病毒（FluB）、呼吸道合胞病毒（RSV）和人鼻病毒（HRV）感染形成的口咽菌群表现出三种不同的生态失调模式，Veillonella在所有呼吸道病毒感染组均显著富集。研究团队进一步基于GRiD算法预测呼吸道病毒感染下共生细菌和病原菌的生长速率。结果发现，流感病毒感染后，呼吸道病原菌的预测生长速度增加，而共生菌如婴儿链球菌（Streptococcus infantis）和缓症链球菌（Streptococcus mitis），可能对这些病原菌的过度生长起到定植抗性作用。这些发现对于阐明健康参与者和急性呼吸道病毒感染的呼吸道微生物群的差异和动态至关重要，有助于阐明病毒-宿主-细菌相互作用的发病机制，为未来有效预防和治疗呼吸道感染的研究提供见解。
以上研究成果以“Unique microbial landscape in the human oropharynx during different types of acute respiratory tract infections“为题发表于Microbiome杂志，中山大学中山医学院博士后李辉、硕士毕业生吴小蓉为论文的共同第一作者。丁涛教授为论文的通讯作者。
来源：中山大学中山医学院
“Microbiome｜丁涛课题组揭示呼吸道病毒感染塑造口咽菌群的机制“
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公共卫生学院（深圳）杜向军教授团队从抗体库水平揭示重复接种流感疫苗的反应规律
季节性流感在全球范围每年都会造成巨大的疾病负担，尽管一些非药物干预措施可以减少流感的危害，但大规模疫苗接种仍然是预防和控制流感最有效的方法。然而，对于重复疫苗接种后的免疫反应，目前的了解仍十分缺乏，而这对于疫苗设计与接种策略的优化至关重要。抗体的产生是疫苗保护的基本要素，其中B细胞发挥着非常重要的作用，抗体库代表了个体B细胞受体（BCR）高度多样性的集合，是人类适应性免疫的重要组成部分，在为人体提供广泛和长期的保护方面发挥着重要作用。随着高通量测序技术的发展，我们能够从单核苷酸分辨率上对数百万个BCR序列进行测序，并开展深入的研究，这为研究BCR免疫组库提供了新的视角。然而，由于人体免疫系统的复杂性，目前尚不清楚机体在抗体库水平上如何随重复接种流感疫苗发生系统性变化，以及存在的可能反应规律。
为了探究这一问题，中山大学公共卫生学院（深圳）杜向军教授与南方医科大学、广东省人民医院以及南京鼓楼医院等团队通力合作，基于高通量测序技术策略，以重复接种流感疫苗后BCR库的动态变化特征为主题，构建了抗体库人群队列，并综合利用生物信息学和网络科学等多学科交叉分析手段开展一系列探索性研究。该项目共招募了34名健康志愿者，其中16名定期接种流感疫苗，计划跟踪采样5年，本研究展示了前两年连续接种流感疫苗后的BCR库的动态变化情况。在多样性、长度、BCR库网络、V和J基因片段使用、体细胞超突变（SHM）率和抗体类型等抗体库特征方面，发现第一次接种急性期（第7天）的整体变化比第二次接种更强。V基因片段IGHV4-39、IGHV3-9、IGHV3-7和IGHV1-69在第一次接种的急性期扩增，其中IGHV3-7扩增占据主导。然而，第二次疫苗接种后，扩增以IGHV1-69为主，以往研究报道该V基因片段具有编码针对流感病毒HA茎部的广泛中和抗体的潜力。此外，分析表明，在第一次疫苗接种的急性期，IGHV3-7的扩增是由于IgM和IgG3抗体的使用增加。而第二次接种后的IGHV1-69扩增则是由于IgG1和IgG2抗体使用增加。最后，研究者在疫苗组中共鉴定出41个公共BCR簇，其中包含IGHV3-7和IGHV1-69片段的BCR簇，并对其CDR3的基序进行了表征。
本研究的结论认为，流感疫苗引起的BCR库的整体变化在第一次接种时较强，在随后的重复接种中较弱，但重复接种可能容易诱发针对流感病毒HA茎部的、具有广谱性以及异型中和免疫的抗体。当然，这还需要进一步的实验证据，并通过研究更多疫苗接种剂次后的反应动态来探究其详细机制。这项研究为人类重复接种流感疫苗后BCR抗体库的免疫反应动态提供了见解，并为未来的通用疫苗设计和接种策略提供了信息。
队列设计以及BCR抗体库的分析流程
以上研究成果以“Characterizing the dynamics of BCR repertoire from repeated influenza vaccination”为题发表于期刊Emerging Microbes & Infections。中山大学公共卫生学院（深圳）杜向军教授为共同通讯作者，中山大学公共卫生学院（深圳）博士研究生麦国琴、张弛为共同第一作者合作，中山大学作为第一单位。
来源：中山大学公共卫生学院（深圳）
“公共卫生学院（深圳）杜向军教授团队从抗体库水平揭示重复接种流感疫苗的反应规律”
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肿瘤防治中心张力教授团队PD-1/VEGF双抗最新临床研究结果发布
免疫联合抗血管生成药物（抗PD-1/PD-L1联合抗VEGF）的协同作用在晚期非小细胞肺癌治疗中已被验证，然而抗PD-1抑制剂联合抗血管生成药物联合化疗的四药联合方案，虽然显著提升患者生存率，但整体疗效和耐受性仍有提升空间。
我国自主研发的PD-1/VEGF双抗（AK112，依沃西）可阻断PD-1与PD-L1和PD-L2的结合，并同时阻断VEGF与VEGF受体的结合。鉴于VEGF和PD-1在肿瘤微环境中的共表达，与联合疗法相比AK112作为单一药物同时阻断这两个靶点，可能有更好阻断效果，从而增强抗肿瘤活性。
张力教授团队牵头的这项开放标签、多中心、Ⅱ期临床研究，初步验证了AK112联合化疗治疗晚期非小细胞肺癌具有良好的疗效和耐受性。结果显示，AK112联合化疗一线治疗无驱动基因突变的晚期非小细胞肺癌，治疗EGFR-TKI进展的EGFR突变的晚期非鳞非小细胞肺癌，以及治疗既往抗PD-1治疗联合含铂双药化疗治疗进展的晚期非小细胞肺癌，均具有良好的抗肿瘤活性和安全性，为该患者群体提供了有价值的潜在新治疗选择。
AK112联合化疗一线治疗晚期非小细胞肺癌的无进展生存期（A）、治疗持续时间（B）、靶病灶变化蜘蛛图（C）、靶病灶缩小最大值瀑布图（D）
以上研究成果以“AK112, a novel PD-1/VEGF bispecific antibody, in combination with chemotherapy in patients with advanced non-small cell lung cancer (NSCLC): an open-label, multicenter, phase II trial”为题发表于eClinicalMedicine，中山大学肿瘤防治中心张力教授、黄岩教授、方文峰教授、杨云鹏教授是该研究的通讯作者。中山大学肿瘤防治中心赵媛媛副主任医师、陈港主治医生是该研究的共同第一作者。
来源：中山大学肿瘤防治中心
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