编者按
科技兴则民族兴，科技强则国家强。为了更好的展现学校科研动态，增强广大科研工作者的认同感、归属感、自豪感，激发科研创新活力、促进学科交叉融合，科学研究院将持续汇总报道校内各单位重要科研进展，诚邀各单位积极来稿。
内容速览
1.化学学院毛宗万/夏炜团队将铱光敏剂标记的工程化细菌用于实体瘤的光动力免疫治疗
2.农学院辛国荣教授团队在环境科学与生态学期刊Ecological Indicators发表科研新成果
3.材料科学与工程学院彭飞副教授团队在ACS Nano发表微纳马达在神经调控方面的最新进展
4.测绘科学与技术学院极地与海洋遥感团队在全自动化冰面湖探测及测深算法上取得突破
5.中山医学院杨建荣教授团队在全基因组水平解析新生RNA结构并阐明共转录折叠及其抑突变作用
6.公共卫生学院陈亚军教授团队研究揭示“周末战士”运动模式和规律性运动的抗抑郁效果相似
（1）化学学院毛宗万/夏炜团队将铱光敏剂标记的工程化细菌用于实体瘤的光动力免疫治疗
光动力疗法（Photodynamic Therapy，PDT）是一种非侵入性治疗方式，在个性化医疗中获得了极大的普及。在特定波长光的激发下，光动力疗法的核心——光敏剂将细胞组织中的分子氧转化为高细胞毒性的活性氧物种（ROS），从而诱导肿瘤细胞死亡。凭借光稳定性强等优异的光物理性能，过渡金属配合物（钌、铱和铼等）作为光敏剂受到越来越多的关注，其中金属光敏剂的肿瘤靶向递送策略也变得愈发重要。此外，越来越多的研究表明，由于固有的乏氧趋向性，静脉注射的细菌通过血液循环系统能够靶向、穿透肿瘤组织并在肿瘤部位定殖，因此细菌被认为是靶向肿瘤的候选载体。
课题组首先对益生菌E. ColiNissle 1917 进行基因工程改造，使其表面过表达HaloTag蛋白，并合成了带有氯代正己烷结构的环金属铱（Ⅲ）配合物IrCl。基于HaloTag蛋白与氯代正己烷结构之间形成的共价键，IrCl可以稳定地锚定在Nissle 1917 表面。相比于铱配合物，杂合体具有更优异的肿瘤渗透性。此外，凭借Nissle 1917的肿瘤部位定殖特性，与铱配合物不同的是，杂合体具有更高的肿瘤靶向性。因此，在525 nm绿光的激发下，杂合体能够显著抑制乳腺肿瘤的生长。最后，肿瘤部位的免疫细胞的流式分析结果表明：无论是先天性免疫的巨噬细胞和自然杀伤细胞，还是适应性免疫的树突状细胞、CD4+ T细胞和CD8+ T细胞, 杂合体+光照组都表现出最高的浸润率。
此项工作设计并构建了第一例铱光敏剂修饰的细菌杂合体。在525 nm绿光的激发下，该杂合体会导致肿瘤细胞发生焦亡并促进先天性免疫细胞（巨噬细胞、自然杀伤细胞）和适应性免疫细胞（树突状细胞、CD4+ T细胞和CD8+ T细胞）的浸润，最终实现肿瘤的光动力免疫治疗。此外，该肿瘤靶向策略也可能适用于其他抗肿瘤金属药物。
（a）光敏剂IrCl的合成。（b）铱（Ⅲ）光敏剂杂合体的构建。（c）通过光动力免疫治疗消除实体瘤的示意图
以上研究成果以“Engineered Bacteria Labeled with Iridium(III) Photosensitizers for Enhanced Photodynamic Immunotherapy of Solid Tumors“为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。化学学院博士研究生林文凯和刘宇为该论文的共同第一作者，化学学院的毛宗万教授和夏炜教授为该论文的共同通讯作者。
来源：中山大学化学学院
https://mp.weixin.qq.com/s/r2ikacmcrDsyaWtUXp21cA
（2）农学院辛国荣教授团队在环境科学与生态学期刊Ecological Indicators发表科研新成果
本研究以珠江口牡蛎礁生境修复和资源养护为目标，探究了黄鳍棘鲷 (Acanthopagrus latus)、弓斑东方鲀 (Takifugu ocellatus)、鲻 (Mugil cephalus)、花鰶（Clupanodon thrissa）等鱼类将牡蛎礁作为栖息生境时的种群动态变化规律与环境特征的关系，重点分析了鱼类肠道微生物和牡蛎礁环境微生物群落的相互作用。结合微生物生态学和鱼类资源学的理论阐明了牡蛎礁生境作为河口资源修复和生态养护的必要性。
研究结果表明，目标鱼类肠道微生物多样性显著低于牡蛎礁沉积物的微生物多样性。NMDS和ANOSIM结果显示弓斑东方鲀(T. ocellatus)和黄鳍棘鲷(A. latus)的肠道微生物组成与沉积物相似，但花鰶 (C. thrissa)和鲻 (M. cephalus)的肠道微生物组成与水体相似。牡蛎礁生境对四种目标鱼类肠道微生物的贡献度存在明显差异。
基于微生物群落组成的差异性，功能预测分析表明牡蛎礁生境微生物和鱼类肠道微生物分别形成了特有的功能通路和指示类群。这些发现突出了牡蛎礁生境中杂食性鱼类的肠道微生物多样性特征和功能，也对珠江口牡蛎礁的生态服务价值提出了新的认识，为牡蛎礁生境修复技术在其他河口的应用提供了参考。
以上研究成果以“Intestinal microbiota of the four omnivorous fishes revealed by 16S rRNA metabarcoding from the habitats of oyster reefs”为题发表于Ecological Indicators，中山大学为第一单位，毕胜博士为第一作者，合作导师辛国荣教授为共同通讯作者之一。
来源：中山大学农学院
https://mp.weixin.qq.com/s/Z5rR4EBzuI-1x35sjYuVwg
（3）材料科学与工程学院彭飞副教授团队在ACS Nano发表微纳马达在神经调控方面的最新进展
在自然界中，从细菌菌落到鱼群，再到哺乳动物群体，生物可以聚集在一起形成群体并呈现大规模的集体行为。这些集体群体的例子很有吸引力，独立的个体群体通过通信构建了比自己大几个数量级的复杂结构。这种信息交换可以表现为包括振荡在内的群体模式。操纵神经元振荡和探索信息交换是非常有趣的，这可以为脑科学、人工智能和机器人技术提供启示。但当下人工设计合成交互系统仍然是一个挑战。
该团队提出了振荡纳米机器人的程序化集群，其推进和集群背后的场信息作为体外与生物神经元通信并触发神经振荡的介质。团队设计了一个由近红外光驱动的高度可控的振荡纳米机器人群。纳米机器人通过纯水的光催化分解驱动电泳（并自建立的化学-电场梯度）。通过程序化的近红外光照射，纳米机器人群呈现周期性化学-电场和集体动态可逆收缩-膨胀-收缩（振荡）行为。局部视网膜神经节细胞（RGC）可以通过来自集群的振荡电场有节奏地激活。神经元与编程的纳米机器人集群节奏同步。有趣的是，在通过耦合振荡使没有物理接触的神经元群中观察到同步周期性的波纹活动，类似于自然神经系统中的振荡网络。共振允许原本无法到达毫米级外的神经元信号得以传输，这不同于神经元通常认为需要突触直接连接和同步的方式。与数量有限的孤立神经元相比，神经元共振具有重要意义，因为大量同步神经元群诱导下游神经反应的机会更高。节律神经活动还允许在不同时间窗口（即节律周期的特定阶段）进行神经兴奋性调节，以便神经元组可以通过锁相神经振荡精确地相互作用。这代表该合成可编程振荡平台提供了与神经元系统通信的新方式。
编序化NIR下的振荡纳米机器人集群和不同区域神经元群的同步周期性涟漪的示意图
以上研究成果以“Nanorobot-Mediated Synchronized Neuron Activation”为题发表于ACS Nano。材料科学与工程学院2022级博士研究生陈彬为独立第一作者，中山大学材料科学与工程学院彭飞副教授为通讯作者。
来源：中山大学材料科学与工程学院
https://mp.weixin.qq.com/s/p6evP4qiRhS5jW9MgO0llg
（4）测绘科学与技术学院极地与海洋遥感团队在全自动化冰面湖探测及测深算法上取得突破
随着气候变暖，冰盖表面融化加剧，冰面湖在融化季广泛地存在于冰盖表面。作为极地冰盖水文系统的重要组成部分，冰面湖能够加剧冰盖表面融化，促进冰内融水通道发育，并对冰流速产生影响，在冰盖的物质平衡中起着至关重要的作用。准确、全面地监测极地冰盖冰面湖的动态，对进一步理解冰盖表面融化、冰盖动力学具有重要意义。以往对冰面湖的研究侧重于冰面湖位置、面积的时空分布特性，对深度或体积的研究相对较少。ICESat-2激光测高卫星发射的光子能够穿透水面，抵达冰面湖湖底，提供冰面湖湖面和湖底的高程信息，为准确提取冰面湖深度提供了助力。
极地与海洋遥感团队博士研究生肖万鑫等基于ICESat-2 ATL03全球地理定位光子点云数据，选取南极冰盖Amery冰架和格陵兰冰盖西南流域作为研究区域，发展了一种不依赖于先验知识的冰面湖自动化探测和测深算法。该算法主要包括预处理、上下表面光子分离、冰面湖探测以及湖底轮廓优化四个步骤。预处理步骤采用DRAGANN算法，根据背景噪声光子频率自适应地去除大部分噪声光子；上下表面光子分离步骤采用核密度估计的方法分离湖面与湖底光子；冰面湖探测步骤依据湖面坡度、冰面湖的大小以及湖底光子数量确定冰面湖的位置与范围；湖底轮廓优化步骤主要是对去趋势化后底部光子进行拟合来获取最终湖底的轮廓，以消除地形起伏对算法的影响。最后依据前人研究结果对湖底光子高程进行折射改正。
研究结果表明：（1）算法能够实现对冰盖表面冰面湖的自动化探测与深度测量，研究区内的冰面湖最大深度超过8 m；（2）算法在南极冰盖Amery冰架研究区的RMSE为0.30 m，在格陵兰冰盖西南流域研究区的RMSE为0.32 m，测量准确度相较于之前的自动化算法提升约30%。
本算法提取的湖面（蓝色）与湖底（绿色）信号光子及湖底轮廓（黑色实线）
以上研究成果以“An automated algorithm to retrieve the location and depth of supraglacial lakes from ICESat-2 ATL03 data”为题发表于遥感领域期刊Remote Sensing of Environment。测绘科学与技术学院极地与海洋遥感团队博士研究生肖万鑫为文章的第一作者，惠凤鸣教授、梁琦助理教授为文章的通讯作者。
来源：中山大学测绘科学与技术学院
https://mp.weixin.qq.com/s/eIFDc9ud9504MscsUlB8pg
（5）中山医学院杨建荣教授团队在全基因组水平解析新生RNA结构并阐明共转录折叠及其抑突变作用
新生RNA是指正在进行转录的RNA分子。它们可以折叠成各种复杂的二级结构，即共转录折叠（co-transcriptional folding）。新生RNA的二级结构能调控选择性剪接、转录效率等基因表达的关键生物学过程，因此具有重要的研究价值。
团队采用小分子药物NAI-N3对酿酒酵母细胞内RNA上的单链位点进行特异性标记，同时富集转录中的新生RNA，最后通过高通量测序的方法确定转录进程以及对应的RNA二级结构。实验数据提示，新生 RNA的二级结构常常随着转录的进行而出现动态变化，但最终形成的结构与细胞质中的成熟RNA整体较为相似。
在前期研究中，团队成员发现提升报告基因CAN1的新生RNA二级结构稳定性可以竞争性抑制R-loop（RNA-DNA杂合双链）的形成，从而减少基因转录引起的DNA突变。利用eSPET-seq的数据和公开的基因组R-loop与突变率数据，本研究发现新生RNA折叠的抑突变作用对酵母基因组和肿瘤基因组的突变率都产生了影响——新生RNA二级结构越强的基因，其突变率越低。换言之，RNA作为遗传信息的载体，反过来对遗传信息本身的准确性（突变率）产生了影响。
新生RNA二级结构影响DNA自发突变率的机制
以上研究成果以“Genome-wide probing of eukaryotic nascent RNA structure elucidates cotranscriptional folding and its antimutagenic effect“为题发表于Nature Communications。中山医学院余功旺博士和刘瑶博士为该论文的共同第一作者，杨建荣教授是论文的通讯作者。
来源：中山大学中山医学院
https://mp.weixin.qq.com/s/Yc_mGq-hYBaGRRKsjEIrgw
（6）公共卫生学院陈亚军教授团队研究揭示“周末战士”运动模式和规律性运动的抗抑郁效果相似
近年来抑郁障碍患病率增加趋势明显，且呈低龄化趋势。抑郁会增加自身患慢性病以及遗传性抑郁的风险，并产生巨大的家庭和社会负担。体力活动目前被认为是预防和干预抑郁症的重要方式，但不论是儿童还是成年人，体力活动达标率均呈逐年下降趋势。儿童体力活动严重不足的原因包括：(1)学校对体育课不够重视; (2)出于安全等原因，学校组织的课外群众性体育运动（包括长跑活动、球类比赛等减少; (3)学生在上学日学业负担较重，学习时间延长，户外活动时间减少。这些原因让学生普遍在上学日难以完成世界卫生组织（WHO）推荐的每天至少60分钟的中高强度体力活动（MVPA）量。而对于成年人，随着经济社会发展，生活节奏加快，为了适应紧张忙碌的工作和生活，多数人不能坚持工作日的规律运动，来满足WHO关于成年人每周至少累积进行150分钟中等强度体力活动（MPA）或累积75分钟高强度体力活动（VPA），或者其他等同的相关活动标准。为此，由于学习日（工作日）时间受限，越来越多的人会选择在周末通过1-2次突击运动形式，来完成WHO推荐的体力活动总量，这种运动模式被称为“周末战士”。这一现象在成年人中尤为明显。但是，“周末战士”（达到WHO体力活动推荐量，但频率仅为1-2次/周）能否和规律运动（达到WHO推荐量，频率为 >3次/周）起到相同的健康效益，尤其是在抗抑郁方面，目前尚无定论。因此，深入探索这一贴近社会生活的话题具有较强的公共卫生意义。
该研究通过对美国国家健康与营养调查（NHANES）2007-2020年的7次横断面，23,258名20~80岁的成年人数据进行分析，评估闲暇体力活动的频率、时长和强度，并根据运动模式将参与者分成4类：不运动：没有报告任何MVPA；运动不足：MPA<150min/week且VPA<75min/week；周末战士：MPA≥150min/week或VPA≥75min/week，每周只锻炼1-2次；规律运动：MPA≥150min/week或VPA≥75min/week，每周锻炼超过3次。采用病人健康问卷抑郁量表（PHQ-9）对抑郁症状进行评估。
研究显示，与不运动个体相比，周末战士的抑郁症状发生风险减低了21%（AOR=0.790; 95%CI: 0.638, 0.987），规律运动个体的抑郁症状发生风险降低了24%（AOR=0.761; 95%CI: 0.671, 0.864）。而运动不足的个体与抑郁症状发生风险之间的关联不显著（AOR=0.892; 95%CI: 0.783, 1.017）。研究还发现，每周体力活动总时长与抑郁症状发生风险存在负向剂量反应关系，无论是周末战士还是规律运动模式，增加运动时长、频率和强度都与抑郁症状发生风险降低有关。
MVPA与抑郁症状发生风险关联的限制性立方样条图
以上研究成果以“Whether weekend warrior activity and other leisure-time physical activity pattern reduce the risk of depression symptom in the representative adults? A population-based analysis of NHANES 2007-2020”为题发表于期刊Journal of Affective Disorders。中山大学公共卫生学院博士研究生梁景宏为第一作者，陈亚军教授为独立通讯作者。
来源：中山大学公共卫生学院
https://www.sysu.edu.cn/info/2121/34172.htm
转自：“中大科研”微信公众号
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