规模不断增长是区块链的重要特点。这一特点使交易验证、区块验证、初始同步等操作带来的资源消耗不断攀升，严重制约着整个系统的可扩展性。为确认交易的有效性，当前大多数区块链系统要求验证节点维持一个规模可观的验证状态。例如，以太坊所需验证状态大小已超过 130GB，并随着每天数以十万计增长的账户数量持续膨胀。验证状态规模大、持续膨胀等问题带来众多消极影响，例如新节点加入系统的过程缓慢，交易验证过程所需的状态读写耗时长，甚至导致拒绝服务攻击。 向量承诺是一种重要的密码学原语，允许证明者对区块链系统的状态向量计算一个密码学承诺并按需打开（证明）向量中某些元素的值，允许验证者使用承诺和证明进行快速公开验证，从而在存储资源和其他计算资源之间提供有益权衡，增强系统的可扩展性，有效消除状态膨胀问题带来的影响。向量承诺的简洁性、可聚合性、易更新性、可维护性，与以其为基础的无状态区块链系统的总体通信成本、计算...

9月16日，上海科技大学刘志杰和华甜联合研究团队在《科学》 (Science)期刊发表研究长文，在马钱子碱激活人源苦味受体TAS2R46的结构基础研究中取得重大原创性突破，在国际上首次揭开了苦味受体的“神秘面纱”。我国自古就有民以食为天的说法，烹饪饮食文化是人类文明史的重要组成部分，而味觉系统正是支撑饮食文化发展的重要自然基础。味觉是由存在于味蕾中的味觉受体介导产生的，人的味觉由酸、甜、苦、咸和鲜这五种基本味感组成。其中，苦味、甜味和鲜味受体属于G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），而酸味和咸味的感知是通过人体中的另一类膜蛋白——离子通道受体完成的。各种味觉信号分子结合特定受体后启动胞内信号转导，从而激活味觉细胞使其分泌ATP。ATP作为一种神经递质激活感觉神经纤维，经由特定的神经通路传递至不同脑区，从而产生不同的味觉感受。由于大多数有毒物质具有苦味，因此苦味受体具有规避有害食物，防止中毒的重要作用。苦...

近日，上海科技大学钟桂生课题组与王皞鹏课题组合作在学术期刊Signal Transduction and Targeted Therapy上发表研究论文。该研究利用团队前期优化的新型腺相关病毒（AAV）载体——AAV-ie，开发了基于AAV载体的新型新冠病毒疫苗。COVID-19疫情严重影响人类健康及全球范围内的社会经济生活。据WHO统计，疫情爆发以来，已在全球范围内造成6亿多人感染及600万人死亡。为有效防控疫情，目前已有灭活病毒疫苗、重组蛋白疫苗、腺病毒疫苗及mRNA疫苗等多种新冠病毒疫苗开发并上市。然而，由于传播过程中病毒频繁地突变，导致新冠病毒变异株尤其是目前的主要流行变体omicron，对第一代疫苗产生免疫逃逸。开发高效、安全、广谱的新型疫苗，有效对抗新的病毒变体，仍是疫苗开发的当务之急。在本工作中，联合团队基于新冠病毒spike蛋白的不同结构域，首先设计了一系列候选疫苗，并使用小鼠模型系统考察了不同结构域的免疫原性，发现S1抗原能够诱导最高的spike特异IgG抗体水平，...

光伏发电易受光照强度等环境因素影响，从而导致光伏电源与电网负载端的功率不匹配，危害电网稳定性。对于直流微网应用，通常可以采用化学储能系统作为能量缓冲单元，削峰填谷以维持电网的稳定性。为进一步解决这一潜在隐患，信息学院智慧电气科学中心（CiPES）王浩宇团队提出了一种适用于光-储-网的新型控制方法，该方法具有灵活的能量传输路径、全范围软开关等优势，可在保证良好适配性的同时，实现更高的能量转换效率。研究团队构建了一个新型集成化的三端口能量路由器，同时连接光伏电源、电池、直流微网，可有效提高功率变换器的功率密度，减少器件数量，并且实现电能在光、储、网三端口间自由流动。图1. 光-储-网三端口能量路由器结构框图团队还进一步在三端口能量路由器的六种工作模态下进行了针对性的控制优化：在保证太阳能电池最大功率点运行的情况下，所有功率管能在全功率范围内实现软开关，减少开关损耗；同时通过尽量减少电流环流，减少导通损耗，...

近日，上海科技大学物质学院陈宇林-柳仲楷课题组在拓扑量子材料电子结构调控研究中取得重要进展：通过原位碱金属掺杂方式，在本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4中获得简化的拓扑电子结构。该成果在国际知名学术期刊Nano Letters上在线发表。磁性拓扑绝缘体是当前凝聚态物理研究的重要体系，它是量子反常霍尔效应、轴子绝缘态、拓扑超导等重要应用的基础材料。MnBi2Te4体系具有较高的反铁磁有序温度 (25K) 和适中的拓扑能隙（~0.2 eV），是目前最具代表性的本征磁拓扑绝缘体，但该材料呈现的远低于反铁磁转变温度的量子反常霍尔效应临界温度（~1.5 K）的原因仍不为所知，解释电子谱学与输运和理论研究之间的“矛盾”也是该材料研究中的另一挑战。为加深对此类材料电子结构的理解，并获得简单、性能优异的拓扑电子结构，课题组基于前期工作（Phys Rev X 9, 041040 (2019)，Science Bulletin 65, 2086 (2020)），利用上科大实验室自主研发的高分辨小光...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘巍课题组构建了一种基于稳定金属丝开关的聚合物基忆阻器，该体系在外部电信号的作用下，表现出了非常稳定的循环性能。此外，该聚合物忆阻器还具有极佳的柔性，在弯折条件下仍表现出良好的循环性能。这项工作为柔性非易失性存储及类神经计算带来了新思路。相关成果发表在国际知名学术期刊Nano Letters上。随着人工智能、物联网等新信息技术的快速发展，计算与存储分离的冯·诺依曼结构在功耗和运行速度方面已难以满足需求。模拟人脑突触结构、发展神经网络计算被认为是克服冯·诺依曼瓶颈更为有效的计算体系结构。这其中，基于金属丝开关的有机聚合物忆阻器则是实现柔性非易失性存储以及类神经计算的最佳候选之一。然而，工作过程中导电金属丝的不稳定性极大地限制了该类忆阻器的进一步发展和实际应用。针对上述问题，刘巍团队在聚合物（PEI，聚乙烯亚胺）介质层中预先掺入活性金属离子，引导聚合物层中形成更为稳定可靠的...

近日，上海科技大学iHuman研究所徐菲课题组在国际学术期刊《蛋白质与细胞》（Protein & Cell）上发表研究论文，揭示了Kappa型阿片受体（κ-opioid receptor, KOR）与其内源性配体强啡肽A (dynorphin A)的识别机制与信号转导分子机制，对多肽类药物的设计具有重要的指导意义。KOR与疼痛调节、荷尔蒙释放、药物成瘾、压力和情绪调节有关，以KOR作为靶点的药物常用来治疗如疼痛、慢性肾脏疾病相关性瘙痒（CKD-aP）、酒精成瘾和阿片类药物成瘾等症状。KOR拮抗剂在治疗抑郁症等精神类疾病方面也显示出潜力。KOR的内源性配体包括强啡肽A和强啡肽B等神经肽，强啡肽通过激活KOR调节神经递质的释放发挥镇痛作用。目前已有多个以KOR为靶点的小分子药物上市，但其选择性和安全性并不理想。为了开发选择性更高的多肽类药物，需进一步解析KOR与其内源性配体的识别机制。此外，已上市药物常见的副作用往往由于介导β-arrestin 信号通路而产生。因此，解析KOR和下游G...

近日，上海科技大学信息学院毛奕婕与合作者在通信网络领域极具影响力的综述类期刊IEEE Communications Surveys and Tutorials发表了重要论文，对6G多址接入技术进行了系统性回顾和探讨。针对未来第六代移动通信网络终端用户数目激增，用户间干扰限制移动网络性能提升这一瓶颈问题，该论文提出使用新型物理层无线传输技术速率分拆多址接入（Rate-Splitting Multiple Access, RSMA）提升网络干扰管理能力和鲁棒性，增强用户服务质量、降低传输时延，并显著提升网络的频谱效率和能量效用。该论文是第一篇探讨6G潜在无线空口技术速率分拆多址接入的综述性论文，其对速率分拆多址接入进行了全面的总结与展望，具有重要的理论意义和借鉴价值，在无线通信研究社区引起了广泛关注。基于多年的跟踪研究，作者从1G到5G所使用的多址接入技术入手，分析了现有多址接入技术的适用场景及其面对6G无线通信新场景所存在的缺陷，进而引入了速率分拆多址接入技术。从信息论和...

7月6日，上海科技大学生命学院林照博团队与黄行许团队合作，在Molecular Therapy上报道了新版本先导编辑器（prime editor, PE）的开发，并对其在胚胎干细胞中的应用做了测试及评估。8月10日，两团队再次合作于Molecular Therapy-Nucleic Acids上在线发表研究论文，探索了腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 在多能干细胞的应用及安全性。多能干细胞能够无限期自我更新并分化成三个胚层细胞类型，这对再生医学、细胞治疗、类器官研究等至关重要。在过去的十年中，基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术及其脱靶在许多细胞株中已得到验证。但先前多能干细胞中的研究发现， Cas9对DNA的切割会造成DNA大片段的缺失以及p53突变细胞的富集。因此，开发新的基因编辑工具，对下一代干细胞的应用以及评估其安全性至关重要。先导编辑工具可以在基因组中精确引入点突变、小插入或小缺失，在多种遗传疾病的治疗中有着巨大的应用前景。然而，典型的先导编辑PE3系统效率较低，尤其是在...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院孙博课题组与中国科学院生物与化学交叉研究中心刘聪课题组合作在学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上在线发表研究论文，报道了布鲁姆解旋酶（Bloom syndrome helicase，BLM）与单链DNA（single-stranded DNA，ssDNA）互作的新模式。近年来，在许多生命代谢过程中都观察到了蛋白质相分离（phase separation）现象，而核酸分子被发现广泛参与了调控蛋白质相分离和动态凝聚过程。其中，涉及RNA解旋酶的相分离现象及其相应的体内功能已被深入报道。但与DNA解旋酶相关的相分离研究却十分有限。此外，由于技术上的限制，直接可视化和表征核酸分子与蛋白质在相分离状态下的相互作用仍然具有很高的挑战性。特别是蛋白质如何调控共凝聚体中的核酸，目前还知之甚少。BLM是RecQ家族中一种重要的DNA解旋酶，广泛参与了维持基因组的完整性和稳定性的代谢过程。BLM的功能缺失、突变可导致一种罕见的...

近日，上海科技大学大科学中心、物质科学与技术学院江怀东课题组，与上科大iHuman研究所Raymond C. Stevens课题组、加拿大光源王建研究员、上海光源邰仁忠团队合作，将X射线扫描相干衍射成像技术与高分辨电子显微技术相结合，实现了从完整胰岛B细胞到胰岛素囊泡的多尺度、多模态成像以及胰岛素囊泡内部锌、钙等关键元素的精确定位与量化分析。该技术有望用于研究糖尿病及其它离子调控失常类疾病的发病机制，为相应治疗药物的研发提供新思路。相关成果发表于国际知名期刊PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences)。胰岛素是人体内唯一能够降低血糖的激素，主导着葡萄糖的吸收和存储，胰岛素缺乏将导致血糖失衡，引发糖尿病等疾病。胰岛B细胞是胰岛素的分泌细胞，其内部胰岛素囊泡的精细结构及胰岛素聚集体的含量与分布目前仍不清楚。研究团队利用同步辐射X射线光源，采用扫描相干X射线衍射成像方法，解决了传统成像中大视场与高分辨率之间的...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院高冠军课题组在学术期刊《核酸研究》 (Nucleic Acids Research)上发表研究论文，报道了一种简单、高效的基因编辑方法“TEd”（Transcription-coupled Editor，TEd转录偶联编辑器）：通过在传统HR-供体(HR-donor) 上引入转录过程以改变DNA修复过程中的供体染色质结构状态来促进同源重组的发生，从而实现细胞内大片段DNA的高效编辑。 近年来，CRISPR/Cas9及其衍生物介导的基因编辑技术的开发与应用已引起了全世界广泛关注。多种依赖于HR同源重组途径的基因编辑器已经能够实现DNA的精准插入或基因删除，这不仅促进了生物医学的基础研究，同时为多种遗传疾病的治疗带来了巨大的临床应用前景。然而在哺乳类动物细胞中对于长片段DNA（尤其是10kb以上）的精准插入或删除效率却非常低，严重阻碍了CRISPR技术在大片段基因编辑时的操作可行性。高冠军团队一直从事基因编辑技术的开发，早期研究试图在细胞中融合表达Cas9与R...

借助太阳光实现高效光催化分解水是生产绿色氢能源的一种有效途径。近日，上海科技大学物质科学与技术学院马贵军课题组在铑元素（Rh）掺杂二氧化钛（TiO2）光催化材料的表面析氢反应机理研究方面取得进展，并初步形成一套系统的研究方法学用于关联光催化、光电化学以及光谱电化学等测试过程。成果发表于期刊ACS Applied Materials and Interfaces。光催化绿色制氢的基本原理是半导体颗粒在光激发下产生具有氧化还原性质的空穴-电子对，继而在颗粒表面进行水的氧化和还原反应。受限于固/液相反应体系的制约，红外光谱、光电子能谱、电子显微镜等表征手段很难对半导体光催化剂表面的电荷分离和传输性质进行准确的原位研究，而光协同电化学测试手段则可实现对材料内部和表面反应不同动态过程的全方位评估。具有低成本、高稳定性、高反应活性优势的TiO2材料一直是光催化领域的研究热点。但TiO2的性能大幅受限于光吸收与表面化学反应动力学。元素掺杂能有效改善这两方...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院杨扬课题组在国际期刊Frontiers in Cellular Neuroscience发表论文，报道了一种高效的基于统计学的算法软件，可用于钙成像数据的实时分析并实现全光学闭环控制神经元活动。建立神经活动和行为之间的因果关系是理解大脑功能的核心，而光遗传学大大促进了这一关系。目前，大多数光遗传学实验使用预先确定的刺激方案，没有考虑相关神经元的持续活动。然而，神经元的活动是高度异质的，它与大脑状态和行为密切相关。因此，采用实时活动依赖的刺激协议将更好地揭示神经回路和行为之间的动态互动。这种“系统的输入（即光遗传刺激）取决于输出（即神经活动）”的“闭环实验”因光学技术的发展而变得简单易行。但如何准确地实时识别活跃的神经元仍然是挑战。难点在于，到目前为止大多数光遗传学实验仍然是开环的，研究人员使用预先确定的刺激参数，而不是活动指导。直到最近，研究人员在指导光遗传学操作时才考虑到神经元的活动，...