02.01 中国学者发表18篇CNS，在生命科学，材料学等领域取得重大进展

2020月1月份（截止2020年2月1日），中国学者在Cell，Nature及Science发表了多达18项研究成果，在生命科学，材料学，化学等领域取得重大进展，iNature系统总结了这些研究成果：

【1】2020年1月1日，中国农业大学李云开及密歇根州立大学Liu Jianguo共同通讯在Nature 在线发表题为“Assessing progress towards sustainable development over space and time”的研究论文，该研究开发和测试系统的方法，以量化中国在国家和国家以下各级实现17个SDG的进展。总而言之，这项研究提供了国家和国家以下各级所有17个可持续发展目标的时间可持续性评估。 因此，本文概述的方法对中国的监测工作具有价值。 该方法也可能为分析其他国家以及地方乃至全球层面的可持续发展目标进展的时空模式奠定基础。最后，该文章被选为最新一期Nature 的封面文章（点击阅读）；

【2】2020年1月1日，北京大学江颖，王恩哥，徐莉梅及美国内布拉斯加大学林肯分校Zeng Xiao Cheng共同通讯在Nature 在线发表题为“Atomic imaging of the edge structure and growth of a two-dimensional hexagonal ice”的研究论文，该研究利用高分辨qPlus型原子力显微镜技术，首次在实验上证实了二维冰的存在，并以原子级分辨率拍到了二维冰的形成过程，揭示其特殊的生长机制（点击阅读）；

【3】2020年1月2日，上海交通大学袁璐琦及美国斯坦福大学的Shanhui Fan共同通讯在Science 在线发表题为“A single photonic cavity with two independent physical synthetic dimensions”的研究论文，该研究在实验上证实了高维度的、复杂的物理效应能够通过构建多个合成维度、于一个简单的光学系统中被实现和研究，从而大大丰富了合成维度概念的应用前景。同时，这些物理效应也能被用来寻求多样的光场操控的可能性。总而言之，可以利用多个同时合成维数的概念在简单的系统中研究高维物理（点击阅读）。

【4】2020年1月8日，南京大学高力波团队在Nature 在线发表题为“Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films”的研究论文，该研究开发了一种质子辅助化学气相沉积方法来生长无褶皱的超平滑石墨烯薄膜。质子渗透方法和重组形成氢的方法还可以减少在传统的石墨烯化学气相沉积过程中形成的褶皱。一些褶皱由于范德华相互作用的解耦以及可能到生长表面的距离增加而完全消失。总而言之，通过质子辅助化学气相沉积法生长的石墨烯薄膜应在很大程度上保留其固有性能，

【5】2020年1月10日，浙江大学王亮及肖丰收共同通讯在Science 在线发表题为“Hydrophobic zeolite modification for in situ peroxide formation in methane oxidation to methanol”的研究论文，该研究报道了一种催化剂系统，该系统产生并浓缩过氧化氢以立即与甲烷反应。疏水涂层的沸石使过氧化物保持在金和钯的活性位附近，然后进入的甲烷被选择性地氧化成甲醇。总而言之，在甲烷转化率为17.3％时，甲醇选择性达到92％，相当于甲醇生产率高达每克AuPd每小时91.6毫摩尔。这项工作代表了将甲烷直接活化应用以生产有价值的产品的重要一步（点击阅读）。

【6】2020年1月15日，同济大学戈宝学及上海科技大学饶子和共同通讯在Nature 在线发表题为“Host-mediated ubiquitination of a mycobacterial protein suppresses immunity

【7】2020年1月15日，西安交通大学徐卓，李飞及宾夕法尼亚州立大学Chen Long-Qing共同通讯在Nature 在线发表题为“Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity”的研究论文，该研究提出了通过铁电领域工程实现高透明性和压电性的范例，该研究的透明铁电晶体有望能够为广泛的混合设备应用提供一条途径，例如医学成像，自能量收集触摸屏和隐形机器人设备（点击阅读）。

【8】2020年1月15日，中国科学院生物物理研究所王晓群及北京师范大学吴倩共同通讯在Nature 在线发表题为“

【9】2020年1月16日，国际顶尖学术期刊 Science 杂志以研究长文（Research Article）形式在线发表了南京大学、中国科学院南京地质古生物所樊隽轩教授、沈树忠院士等题为：A high-resolution summary of Cambrian to Early Triassic marine invertebrate biopersity 的研究论文。该研究利用古生物大数据、超算和遗传算法等全新的方法和手段，基于化石记录重现了生命演化历史，改变了当前对古生代海洋生物多样性演化的认知。对于这一研究成果，国际顶尖学术期刊

【10】2020年1月16日，芝加哥大学何川，中国科学院北京基因组研究所韩大力及同济大学高亚威共同通讯在Science 在线发表题为“N6-methyladenosine of chromosome-associated regulatory RNA regulates chromatin state and transcription”的研究论文，该研究表明在小鼠胚胎干细胞中敲除m6A催化蛋白Mettl3或核识别蛋白Ythdc1会增加染色质的可及性，并以m6A依赖性方式激活转录。该研究发现METTL3在染色体相关的调控RNA（carRNA）上沉积了m6A修饰，包括启动子相关的RNA，增强子RNA和重复RNA。 总的来说，该研究结果表明，carRNA上的m6A可以全局调节染色质状态和转录（点击阅读）。

【11】2020年1月22日，北京航空航天大学材料科学与工程学院杨树斌及美国莱斯大学材料科学与纳米工程系Pulickel M. Ajayan共同通讯在Nature 在线发表题为“Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides”的研究论文，该研究报道了一种以工业规模生产稳定的2D材料的方法，这是将其推向市场的关键步骤。

【12】2020年1月24日，浙江大学张泽，王勇，中国科学院上海应用物理研究所高嶷及丹麦技术大学Wagner共同通讯在Science 在线发表题为“Visualizing H2O molecules reacting at TiO2 active sites with transmission electron microscopy”的研究论文，该研究在环境透射电子显微镜中，首次在原子尺度观察到催化剂活性位点上水分子的吸附活化和反应。这对于揭示催化机理、进而设计更好的催化剂有着重要意义（点击阅读）。

【13】2020年1月23日，复旦大学物理学系张远波、王靖和中国科学技术大学物理系陈仙辉合作在Science 在线发表题为“Quantum anomalous Hall effect in intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4”的研究论文，该研究首次通过实验在本征磁性拓扑绝缘体锰铋碲（MnBi2Te4）中观测到量子反常霍尔效应。该研究将为未来本征材料体系中拓扑物理的研究开辟新思路（点击阅读）。

【14】启用忆阻器的神经形态计算系统提供了一种快速且节能的方法来训练神经网络。但是，卷积神经网络（CNN）是最重要的图像识别模型，尚未完全使用忆阻器交叉开关在硬件上实现。此外，由于器件的产量低，变异大和其他不理想的特性，因此获得与软件相兼容的结果是非常具有挑战性的。2020年1月29日，清华大学吴华强团队在Nature 在线发表题为“Fully hardware-implemented memristor convolutional neural network”的研究论文，该研究报告了为实现CNN而制造的高产量，高性能且均匀的忆阻器交叉开关阵列，该阵列集成了八个2048个单元的忆阻器阵列，以提高并行计算效率。此外，该研究提出了一种有效的混合训练方法，以适应设备缺陷并提高整体系统性能。该研究将为深度神经网络和边缘计算提供可行的基于忆阻器的非冯·诺依曼硬件解决方案。

【15】哺乳动物SWI / SNF家族的染色质重塑蛋白BAF和PBAF调节染色质的结构和转录，其突变与癌症有关。2020年1月30日，复旦大学徐彦辉团队在Science 在线发表题为“Structure of nucleosome-bound human BAF complex”的研究论文，该研究获得了3.7Å分辨率的核小体结合的人BAF的冷冻EM结构，揭示了核小体被碱基和ATPase模块夹在中间，后者被肌动相关蛋白（ARP）模块桥接。

【16】选择性靶向CB2的药物有望治疗神经退行性疾病，炎症和疼痛，同时避免CB1介导的精神副作用。对CB2激活和信号转导的机制了解甚少，但对药物设计至关重要。2020年1月30日，中科院上海药物所徐华强等在Cell 在线发表题为“Cryo-EM Structure of the Human Cannabinoid Receptor CB2-Gi Signaling Complex”的研究论文，该研究报告了绑定到激动剂WIN 55,212-2的人类CB2-Gi信号复合物的冷冻EM结构。3D结构揭示了WIN 55,212-2的结合模式和用于将CB2激动剂与拮抗剂区分开的结构决定簇。具有计算对接结果的进一步结构分析揭示了CB2和CB1之间在受体激活，配体识别和Gi耦合方面的差异。这些发现有望促进针对大麻素系统的药物的发现。

【17】人体内大麻素系统主要通过激活大麻素受体CB1和CB2来调节多种生理过程。它们的高序列相似性，低激动剂选择性以及缺乏激活和G蛋白偶联知识阻碍了治疗应用的发展。重要的是，缺少的结构信息已大大阻碍了有前途的CB2选择性激动剂药物的开发，该药物可用于治疗无CB1的精神性炎症和神经性疼痛。2020年1月30日，上海科技大学刘志杰及华甜共同通讯在

【18】2020年1月30日，北京大学汤富酬与中国科学院动物研究所刘光慧、曲静、美国索尔克（Salk）研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte共同通讯在Cell在线发表题为“Single-Cell Transcriptomic Atlas of Primate Ovarian Aging“的研究论文（封面文章），该研究利用高精度单细胞转录组测序技术首次绘制了食蟹猴卵巢的单细胞衰老图谱，同时利用人类卵巢细胞研究体系，发现增龄伴随的抗氧化能力的下降是灵长类卵巢衰老的主要特征之一。

在该项研究中，研究人员分别获取了年轻和年老食蟹猴的卵巢组织，通过组织病理学分析发现年老食蟹猴卵巢组织呈现出闭锁卵泡增加、健康卵泡减少，并且纤维化程度增加等衰老特征，提示年老灵长类卵巢出现了结构和功能的退行性变化。进而，研究者通过高精度单细胞转录组测序技术，系统地揭示了包括卵母细胞、颗粒细胞、基质细胞、平滑肌细胞、内皮细胞、自然杀伤T细胞和巨噬细胞等在内的灵长类卵巢主要细胞类型的基因表达特征，鉴定并验证了多个卵母细胞特异的新型标志基因。由于卵泡发生是一个多阶段的复杂发育过程，研究人员基于阶段特异的分子表达水平和转录因子调控网络，在单细胞分辨率解析了处于不同发育成熟阶段的4个卵母细胞亚群，并揭示了重要转录因子在这些亚群中的协同调控机制。

通过进一步的探索，该项研究发现衰老导致卵巢中细胞类型特异性的氧化还原调控网络失衡。

灵长类卵巢衰老高分辨率分子图谱研究

为深入探究人类卵巢衰老是否也发生了与食蟹猴相似的细胞分子事件，研究人员从进行辅助生殖技术治疗的健康女性的卵泡液中分离了颗粒细胞。利用这些细胞，验证了前述增龄相关细胞氧化损伤的增加以及新型衰老标志物的表达变化等。同时，在人类颗粒细胞中证实了氧化还原基因表达改变与细胞凋亡及线粒体功能紊乱之间的因果联系。

该项研究是国际上首次报道非人灵长类器官衰老的高精度单细胞转录组图谱研究，揭示了细胞类型特异性的氧化还原调控的失稳是包括人类在内的灵长类卵巢衰老的共性分子机制。研究加深了人们对卵巢组织结构增龄性变化的认识，解析了衰老过程中不同卵巢细胞类型的易感性及易感分子，提供了灵长类卵巢衰老的潜在调控靶标信息，为预警卵巢衰老及女性生殖力下降提供了新的生物学标志物，为发展延缓卵巢衰老及相关疾病的干预策略奠定了理论基础。

原文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30056-8

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