近期科研成果选编（第11期）
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研究揭示碳化钛表面的钛氧物种与钴的相互作用
近日，中国科学院大连化学物理研究所电镜技术研究组副研究员刘岳峰等与上海交通大学特别研究员刘晰合作，在碳化物作为载体的钴基费托合成研究中取得新进展，借助环境透射电子显微镜等原位表征技术，揭示了还原过程中碳化钛表面的钛氧物种到金属钴表面的原位迁移现象，这种增强的金属-载体的相互作用促进了费托合成反应活性。
过渡金属碳化物因独特的电子结构和优良的催化性能，成为新型催化材料领域的研究热点，而过渡金属碳化物表面氧物种的影响和作用往往被忽略。研究借助于原位电镜技术，结合原子尺度分析能力的电子能量损失谱学（EELS）分析，发现了在还原过程中碳化钛表面的钛氧物种迁移到金属钴的表面，因而TiC表面的钛氧物种与钴纳米粒子之间的相互作用提高了反应的本征活性。此外，该研究还首次阐明了钴纳米粒子在惰性载体上还原过程的结构动态变化。相关研究成果发表在ACS Catalysis上。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c00150
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科学家开辟肝癌的潜在治疗策略
肝癌是一种多基因参与、多因素介导、病理机制复杂的恶性肿瘤。全球每年新增原发性肝癌84万多例，死亡78万多例，其中约50%发生在我国，是我国高发恶性肿瘤之一。肝细胞癌是原发性肝癌的主要类型，约占肝癌患者的85%-90%。对于早期肝癌，手术切除是有效治疗手段，但由于肝癌早期诊断困难，病情进展快，大部分患者确诊时已进展到中晚期，失去了手术机会，5年生存率仅15-18%左右。
尽管过去十余年对肝癌治疗的探索已取得了一些突破，但仍面对肝癌研究领域中最亟待解决的关键问题：进展期肝癌缺乏有效治疗手段且目前标准疗法治疗效果有待进一步提高。上海交通大学医学院附属仁济医院上海市肿瘤研究所覃文新团队在《自然综述·胃肠病学和肝病学》杂志发表长篇述评，在述评中系统介绍了不同高通量功能基因筛选平台的原理和优缺点，并从如何鉴定肝癌发生发展的驱动基因、探索肝癌药物反应敏感性和耐药机制以及如何开发肝癌治疗新靶点这三个方面系统阐述了利用高通量功能基因筛选平台取得的诸多突破和进展。不仅如此，在如何将成果转化为临床治疗方案问题上，作者进一步分析了可能面临的挑战与潜在的机遇。在肝癌异质性、复发和转移以及肿瘤免疫等研究领域，指出CRISPR-Cas9高通量功能基因筛选技术平台具有较大的应用价值和发挥空间，而这些研究最终将有助于加深对肝癌的理解，开辟新的潜在治疗策略。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41575-021-00465-x
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迁徙鸟类对地磁场感知的量子生物学机制研究取得进展
近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心磁生物学研究团队研究员谢灿课题组与英国牛津大学教授Peter Hore、德国奥登堡大学教授Henrik Mouritsen等实验室组成的国际合作研究团队在动物磁感应和生物导航领域取得进展，揭示了迁徙鸟类对地磁场感知的量子生物学原理。相关研究成果于6月23日以封面长文的形式发表在《自然》上。
地球上许多生物在几十亿年的进化过程中，发展出利用微弱地磁场在海陆空不同空间、不同尺度上实现精确定向和导航的能力，其科学原理尚未明确。另一方面，磁场的穿透性使得磁场刺激能够远程地、无损地深入生物体内部如大脑深处，利用磁场控制细胞或生物体有着无可比拟的优势，也成为近十年的研究热点。因此阐明动物感知地球磁场进行迁徙和导航的原理，揭示磁场对细胞或生物体的控制机制，不仅在基础研究中具有重要意义，也是生物磁控技术和不依赖于卫星的新一代导航定位技术的需求。然而，目前该领域理论尚未完全阐明，实验上的瓶颈尚未突破。
研究人员应用磁共振光谱学等手段，对几种鸟类的磁感应关键蛋白Cry进行了深入研究，首次发现迁徙鸟类如欧洲知更鸟的Cry蛋白对磁场的敏感性显著大于非迁徙鸟类，这种敏感性主要体现在”自由基对“中纠缠电子的自旋状态的改变。该研究一定程度上揭示了迁徙鸟类对地磁场感知的量子生物学原理，为未来动物磁感应和生物导航研究指明了方向，也为仿生导航和生物磁控技术的发展提供了理论指导。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03618-9
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第三极冻土有机碳储量估算研究取得进展
冻土中储存着大量有机碳，是陆地生态系统中最大且周转时间最长的碳库。在全球变暖背景下，冻土发生大范围退化，导致其封存的有机碳被微生物分解释放，进一步加剧气候变暖。以青藏高原为核心的第三极是全球气候变暖最强烈的地区之一，其冻土中储存的有机碳可能成为气候变暖环境下的潜在碳源，而已有第三极冻土有机碳储量估算结果存在不确定性。
中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室研究员吴通华课题组通过整合2000年以后公开发表的历史文献数据资料以及课题组相关实验监测数据，采用机器学习方法模拟了第三极冻土区0-3m土壤有机碳储量和空间分布，得到了1公里高分辨率土壤有机碳分布图，并与以往在第三极地区开展的冻土碳制图研究进行了对比分析，重新估算了第三极地区冻土有机碳储量总量。模拟计算结果表明，第三极土壤有机碳自东南向西北递减，0~3m土壤有机碳总储量约为46.18Pg，其中多年冻土区21.69Pg，季节冻土区24.49Pg。该数据集为地球系统模型提供了重要的基础数据，也可为复杂地形条件下土壤属性的制图研究提供参考。相关研究成果发表在Earth System Science Data上。
论文链接：
https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2020-368/
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科学家开发出智能金银基纳米抗癌药物载体
近年来，纳米医学在肿瘤治疗方面取得了很大的进展，但由于肿瘤的异质性，纳米药物在肿瘤穿透深度有限，治疗效果不佳仍然是其治疗肿瘤的主要障碍。因此，亟需开发高效的基于纳米载体的治疗策略来实现肿瘤深部治疗。
近日，天津大学药学院李楠副教授团队在生物材料期刊Biomaterials上发表了题为 《负载二氧化硫前药的金-银中空纳米三角上调线粒体Bax表达用于深部肿瘤治疗研究》的研究论文。本工作将金-银中空纳米三角和二氧化硫前药精巧地整合于一体，构建了一种有效的肿瘤深部治疗纳米系统。该研究联合肿瘤光热-气体治疗，可协同上调线粒体凋亡因子Bax的表达，加速肿瘤细胞的凋亡，实现双赢。研究成果有望为改善纳米药物在肿瘤中的渗透性和异质性分布提供一种新策略。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220303227
