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。
OUTLINE
内容速览
1.物理学院李华山/王彪教授团队在材料属性预测方面取得新进展
2.电子与信息工程学院陈庆明副教授团队在基于掺铒氧化铝—硫系玻璃异质集成的片上光波导放大器取得新进展
3.生态学院Stavros Veresoglou副教授团队在农业用地一氧化二氮排放取得研究进展
4.测绘科学与技术学院极地海洋与气候变化团队在北极多年冻土退化典型特征变化研究方面取得新进展
5.医学院张旭东副教授团队于脱核肿瘤细胞用于活细胞肿瘤疫苗的研究取得新进展
6.肿瘤防治中心胃癌多学科团队发表围手术期免疫治疗最新成果
（1）物理学院李华山/王彪教授团队在材料属性预测方面取得新进展
基于统计机制的机器学习(ML)方法最近被广泛应用于物理、材料等研究中，以实现准确的性能预测和逆向设计。由于晶体对称性是凝聚态系统的基本属性，针对对称性的感知与识别对于准确预测材料电学性质和微观响应至关重要。然而由于卷积神经网络在感知对称性方面的固有缺陷，现有的ML算法仍然很难感知空间群中全部对称性变换。即使晶体对称性被隐式地包含在由图模型生成的材料表征中，空间特征仍会由于卷积操作而缺失对于旋转、反射、螺旋轴与滑移面等复杂变换的检测。因此，准确识别晶体对称性并强化属性预测是突破当前ML算法缺陷并增强可解释性与泛化性的关键。
针对以上问题，研究团队开发了一种名为基于对称性增强的等变性网络(SEN)的新型ML模型来克服上述挑战，通过构建基于胶囊网络的变分自编码器识别任意对称性变换空间模式，并构建材料的化学环境以学习原子相互作用和晶体系统的空间特征。团队通过定量分析和可解释性研究表明，基于团簇-性质映射的SEN模型可以准确地感知晶体对称性，把对称性信息转换为团簇间的等价性和相似性信息，并通过减少有效特征空间强化预测性能。SEN模型解决了常规ML方法在高对称空间群中表现不佳的问题，在预测带隙和形成能时，平均绝对误差(MAE)分别为0.18 eV和0.018 eV /atom。
晶体胶囊标准示意图。（a）胶囊机制编码先验空间变换特征；（b）材料的晶体胶囊集合结构
以上研究成果以“Material symmetry recognition and property prediction accomplished by crystal capsule representation”为题发表在国际期刊Nature Communications上。物理学院梁超博士后为第一作者，王彪教授和李华山教授为共同通讯作者。
来源：中山大学物理学院
https://www.sysu.edu.cn/info/2121/36842.htm
（2）电子与信息工程学院陈庆明副教授团队在基于掺铒氧化铝—硫系玻璃异质集成的片上光波导放大器取得新进展
集成波导放大器对于提供增益补偿和满足光功率要求变得越来越重要。其中，因具有更高的饱和输出功率、更宽的增益谱和更低的噪声系数等特性，基于稀土离子掺杂策略的光放大器备受关注。硫系材料（ChGs）具有较宽的透明窗口（0.5～25μm）、可观的弹光系数和独特的非线性光学特性等优势，已被广泛应用于片上受激布里渊散射、高效声光调制器和克尔光频梳产生等。但硫系材料固有的稀土离子溶解度低以及发光效率低等缺点阻碍了其掺铒光放大技术的发展，给未来硫系光子芯片的大规模集成提出了严峻挑战。因此解决硫系光子集成平台面临的光放大难题并探索新型高效的放大机制具有重要研究意义。
针对上述问题，团队开发了高增益掺铒氧化铝薄膜与GeSbS硫系玻璃异质集成的光波导放大器器件。通过原子层沉积工艺制备低损耗、高增益系数的掺铒氧化铝增益薄膜，同时与低损耗GeSbS波导异质集成，在实现低损耗传输的情况下又有效避免了直接在硫系材料中掺杂的诸多弊端。
在该技术方案下，经过测试在4.6 cm长的波导结构下实现了大于6 dB 的内部净增益，为目前基于硫系平台掺铒光波导放大器的最高增益；同时实现了大于40 nm 的增益谱范围。这项工作提供了一种以简单的制造工艺获得高增益波导放大器的策略，并揭示了硫系光子集成回路的多功能性，并为在单个芯片上集成多功能信号处理器的发展铺平了道路。
实验装置及器件性能示意图
以上研究成果以“High-Gain Waveguide Amplifiers in Ge25Sb10S65 Photonics Heterogeneous Integration with Erbium-Doped Al2O3 Thin Films”为题发表于Laser & Photonics Review光学杂志上。电子与信息工程学院博士生王春旭为论文第一作者，陈庆明副教授和宋景翠博士后为论文共同通讯作者。
来源：中山大学电子与信息工程学院
https://mp.weixin.qq.com/s/zOB-zFVeaFNprdGiikxYNA
（3）生态学院Stavros Veresoglou副教授团队在农业用地一氧化二氮排放取得研究进展
农业是温室气体的主要制造者。为了成功过渡到绿色经济，我们应该进一步优化农业实践，以便在保持作物生产力的同时抵消排放。在此，气体实验室对减少灌溉和保护性耕作这两种常见的有机管理方法及其相互作用如何改变一氧化二氮的排放存在争议。为此，团队综合了265项研究，并结合一系列线性模型和矩元分析方法对数据进行了荟萃分析，研究结果表明(1)在年平均气温条件下，减少灌溉导致水稻的 N2O 排放量增加约 66.1%，而其他作物的排放量则下降超过 17%。(2)免耕降低了 N2O 排放量，而减少耕作的做法则不然。这导致保护性耕作对 N2O 排放的总体影响不显著。
灌溉数据集中原始数据的可视化
以上研究成果以“Can conservation tillage and reduced irrigation promote sustainability in agroecosystems through lowering nitrous oxide emissions? A synthesis”为题发表在Plant and soil杂志上，生态学院陈俊江为第一作者。Stavros Veresoglou副教授为通讯作者。
来源：中山大学生态学院
https://mp.weixin.qq.com/s/ZUo-6UaygeAVxgqG_RBSzA
（4）测绘科学与技术学院极地海洋与气候变化团队在北极多年冻土退化典型特征变化研究方面取得新进展
多年冻土是冰冻圈的重要组成成分，北半球多年冻土约占陆地面积的24%。受到全球气候变暖及人类活动影响，北极多年冻土快速退化，地下冰融化加剧，对区域气候与生态系统、碳循环、陆表能水交换过程和地表-地下水文过程等产生了深刻影响。定量评估多年冻土退化过程对于深入理解和准确模拟这些影响具有重要科学意义，而地表沉降和热融湖塘发育则是直接反映多年冻土退化过程中水热能量平衡改变的典型特征，也是研究多年冻土冻融循环过程变化的核心问题。因此，准确监测及评估多年冻土地表沉降和热融湖塘发育的时空变化尤为重要。
本研究利用2018-2021年Sentinel-1升降轨SAR数据，采用时序InSAR技术反演了北极斯瓦尔巴群岛多年冻土连续分布区域的长时序高精度垂直向地表形变，基于热力学模型及ERA5L再分析资料温度数据模拟了融化季多年冻土地表形变，并且结合气候、地表覆盖等数据深入分析了该区域多年冻土地表形变时空变化的影响因子。
研究结果显示，不同地貌类型下的多年冻土地表沉降速率虽有差异，但均呈现加速趋势（约2.0 mm/yr）。通过对比采用站点实测温度数据与再分析资料温度数据的2009-2021年融化季地表形变模拟结果，结果表明二者在趋势及量级等存在较好的一致性，采用再分析资料模拟的最大融化深度出现日期会略早于采用实测数据模拟的结果。遥感观测与模型模拟的地表形变结果整体上存在较好的一致性（相关系数：0.89），这阐明了当遥感数据缺失时，采用热力学模型模拟多年冻土地表形变的可靠性。结合气候、地表覆盖等相关数据，进一步分析表明，多年冻土温度是地表长期形变的主要控制因子。
2018-2021年升降轨干涉图时空基线信息及垂直向地表形变速率
以上研究成果以“Recent Ground Displacement Over Permafrost in Midwestern Spitsbergen, Svalbard: InSAR Measurements and Modeling“为题发表于IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing，测绘科学与技术学院2020级博士生于亦宁为第一作者。
来源：中山大学测绘科学与技术学院
https://mp.weixin.qq.com/s/2kry3pcLKaUTIkfe7NLoLg
（5）医学院张旭东副教授团队于脱核肿瘤细胞用于活细胞肿瘤疫苗的研究取得新进展
传统的灭活肿瘤细胞因含有天然的肿瘤相关抗原 (TAAs) 和新抗原而被认为是理想的肿瘤全细胞疫苗。然而，灭活肿瘤细胞疫苗在多项临床试验中的治疗效果均有限，这在很大程度上归因于肿瘤细胞的免疫原性较弱，肿瘤抗原浓度较低，因而无法在体内刺激有效的抗肿瘤反应。此外，由于在接种后可能出现无法控制的细胞因子风暴，因此尽快研发出更安全、更有效的全细胞疫苗至关重要。干扰素基因刺激剂（STING）近年来受到科研人员的广泛关注。STING不但参与微生物诱导的天然免疫反应，还在肿瘤免疫中扮演重要角色。由于其细胞膜通透性差、生物利用度低、毒性大，大多数STING激动剂不适用于全身给药，只能进行瘤内注射，这在很大程度上限制了STING激动剂的治疗效果。因此，需要研发STING 激动剂（cGAMP）的有效递送载体，以增强其在生物体中的积累和渗透，从而增强免疫反应。细菌衍生囊泡 (BDVs) 中含有丰富的细菌抗原，可作为疫苗佐剂来增强针对抗原的免疫反应。然而，BDVs 必须与其他免疫疗法结合才能达到最佳的免疫治疗效果，其对肿瘤产生的保护性免疫和预防的能力有待进一步探索。细胞脱核是一项经典的细胞生物学技术，通过将细胞核从细胞中分离出来，形成无核的胞质体和无胞质的核质体，从而用于各项科学研究。将肿瘤细胞去核后，肿瘤细胞将丧失增殖和致病能力，但保留了基本的细胞骨架和亚细胞结构，且保留了作为“活细胞”的重要生理功能，同时拥有免疫系统可以识别的肿瘤细胞抗原。此外，由于去核肿瘤细胞不能继续进行基因转录，因此不能被诱导分化或分泌一些不可预测的细胞因子，因而它们在体内的变化趋势更加明确和可控。
基于以上研究背景，张旭东副教授团队将装载有STING激动剂（cGAMP）的细菌外膜囊泡通过点击反应连接至去核的黑色素瘤细胞上，制得肿瘤活细胞疫苗（Enucleated B16F10-BDVs-cGAMP）。实验结果表明，Enucleated B16F10-BDVs-cGAMP能有效激活抗原递呈细胞的STING通路，并在体内外促进DC的成熟活化与M1型巨噬细胞的极化。通过对小鼠皮下和肺转移性黑色素瘤模型的治疗给药，Enucleated B16F10-BDVs-cGAMP能显著抑制黑色素瘤的生长和转移，并改善肿瘤免疫微环境，募集免疫细胞的浸润，促进肿瘤特异性T细胞的增殖与活化，极大地提高了PD-1抗体的治疗疗效。此外，使用Enucleated B16F10-BDVs-cGAMP预免疫小鼠后，能显著提高肿瘤组织中效应记忆型T细胞（TEM）的比例，并促进干细胞样记忆性T细胞（TSCM）的浸润，并且包括F4/80+巨噬细胞与CD11c+ DCs在内的抗原递呈细胞与TCF1+ CD8+ T细胞的共定位明显增加，尤其是当Enucleated B16F10-BDVs-cGAMP联用PD-1抗体时，产生了强大的免疫记忆效应及保护功能。综上所述，本研究利用去核黑色素瘤细胞作为肿瘤活细胞疫苗，不仅保留了丰富的肿瘤抗原，又极大程度地降低了肿瘤细胞的致瘤风险。此外，利用细菌外膜囊泡的免疫佐剂与良好的生物相容性的特性，增强了肿瘤全细胞抗原的免疫原性，实现了对cGAMP的有效递送，为肿瘤免疫治疗提供了一种新的方式。
Enucleated B16F10-BDVs-cGAMP 用于肿瘤免疫治疗
以上研究成果以“Harnessing enucleated cancer cells as Trojan horse cell vaccines”为题发表于Cell Reports Physical Science。中山大学医学院博士生方文丽为本研究论文第一作者。中山大学医学院张旭东副教授为论文的共同通讯作者。
来源：中山大学医学院
https://mp.weixin.qq.com/s/A_OqOXOtevJbj6mi6GeQ9g
（6）肿瘤防治中心胃癌多学科团队发表围手术期免疫治疗最新成果
在中国，80%以上的胃癌患者确诊时即处于局部进展期甚至晚期。目前局部进展期胃癌的治疗已从单一手术模式转变为以手术为主的多学科团队综合治疗模式，新辅助/辅助治疗模式迅速发展，如何更好地提高胃癌患者的生存质量和长期生存率也一直是临床关注的焦点所在。近年来，多学科综合诊疗策略不断优化，同时，免疫治疗的出现为局部进展期和晚期胃癌患者的治疗提供了新契机，以PD-1/PD-L1单抗为代表的免疫治疗显著改善了晚期胃癌患者的生存结局，而局部进展期胃癌仍待其突破，备受关注。
中山大学肿瘤防治中心胃癌多学科团队于2019年率先开展了一项针对局部进展期胃或食管胃结合部腺癌（GC/GEJC）的前瞻性、随机、开放标签的Ⅱ期临床试验（NEOSUMMIT-01），旨在评估特瑞普利单抗联合SOX/XELOX化疗与对比单独SOX/XELOX化疗围术期治疗局部进展期胃癌的有效性与安全性。
研究结果显示，特瑞普利单抗联合化疗组的病理显著缓解率比例明显高于化疗组（44.4% vs 20.4%，P=0.009)。特瑞普利单抗联合化疗组的病理完全缓解率（pCR率）也显著高于化疗组（22.2% vs 7.4%; P=0.030）。特瑞普利单抗联合化疗组可使得肿瘤降期更明显（ypT0-2，46.3% vs. 22.2%，P=0.008）。
事后分析中，肠型或混合型胃癌患者更能从特瑞普利单抗联合化疗中获益；无论PD-L1表达或MMR状态如何，特瑞普利单抗联合化疗组中达到病理显著缓解率的比例均高于化疗组。dMMR患者（6名）中，特瑞普利单抗联合化疗取得了明显高于化疗的病理显著缓解率（100% vs 0%）。
以上研究成果以“Perioperative toripalimab and chemotherapy in locally advanced gastric or gastro-esophageal junction cancer: a randomized phase 2 trial”为题发表于Nature Medicine。王峰教授、徐瑞华教授和周志伟教授为本文的共同通讯作者，袁庶强副主任医师、聂润聪主治医师、金颖副主任医师、梁成才主治医师、李元方副主任医师为共同第一作者。
来源：中山大学肿瘤防治中心
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