近日，上海科技大学iHuman研究所、生命科学与技术学院华甜课题组与生命学院沈伟课题组合作在国际学术期刊《细胞报告》（Cell Reports）上发表了题为“Structural basis of oligomerization-modulated activation and autoinhibition of orphan receptor GPR3”的研究论文。该研究通过冷冻电镜技术解析了GPR3在单体、二聚体状态下与G蛋白复合物的三维结构，以及GPR3非激活态的二聚体结构，首次揭示二聚化调控的受体激活和自抑制的独特分子机制，为靶向GPR3的阿尔茨海默症（Alzheimer's disease，AD）和脂肪代谢相关疾病的药物开发提供了全新视角。GPR3是class A家族孤儿受体，因其在Gs信号通路中具有高本底活性而备受关注。研究表明，GPR3在阿尔茨海默症中通过促进淀粉样蛋白（Aβ）的生成参与调控病理进程，在脂肪细胞产热过程中也发挥重要作用。然而，其高本底活性及细胞信号调控的分子机制仍存争议。研究团队通过单颗粒冷冻电镜技术解析了GPR3在不同状态...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院高冠军课题组在国际学术期刊《基因组生物学》(Genome Biology）上发表题为“Recruitment and rejoining of remote double-strand DNA breaks for enhanced and precise chromosome editing”的研究论文，提出一种全新的染色体编辑策略——同源重组介导的重排 (HRMR)，为染色体层面的精准基因组编辑提供了强大的新工具。这一技术为解决染色体重排的核心难题开辟了新方向。 染色体重排（如易位、倒位和大片段缺失）是许多遗传疾病和癌症的重要驱动因素。然而，在体外模拟这些复杂的染色体重排事件面临巨大挑战，在实现高效率和高精准度方面尤为突出。传统的基因编辑方法（如非同源末端连接NHEJ）在处理染色体断裂时效率较低且错误率较高，限制了其在精准染色体重排工程中的应用。本研究开发的HRMR策略基于同源重组（HR）原理，通过引入同源供体模板，促进染色体断裂末端的靠近与精准修复，显著提升了染色体重排的效率和精...

上海科技大学信息科学与技术学院蔡夕然课题组（智能超声成像和治疗实验室）和虞晶怡课题组、张玉瑶课题组合作，提出一种基于隐式神经表达和弯曲射线追迹模型的超声CT成像方法（BentRay-NeRF）。该方法更好地克服了弯曲射线追迹超声断层声速图像重建的病态问题，可显著提高系统性噪声影响下的声速图像重建质量和鲁棒性，为疾病诊断提供更准确的图像。此项工作以“BentRay-NeRF: Bent ray neural radiance fields for robust speed-of-sound imaging in ultrasound computed tomography”为题在线发表于超声领域国际期刊《IEEE超声学、铁电体技术与频率控制汇刊》（IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control）。超声CT声速成像主要通过反演声传播物理模型重建图像，该反演问题高度病态（ill-posed），求解对噪声高度敏感且容易陷入局部最小值，导致重建结果不稳定。传统优化方法（如高斯-牛顿法）所重建的声速图像在非理想数据约...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘一凡教授、李健教授、原物质学院凌盛杰教授（现复旦大学）课题组合作，在高通量筛选技术平台开放方向取得重要进展，研究成果以“AI-driven high-throughput droplet screening of cell-free gene expression” 为题在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上在线发表。高通量筛选被广泛应用于生命科学和生物医药领域。目前，高通量筛选平台主要基于多孔板（96-1536孔）反应体系，并依赖于高通量移液工作站和移液机器人进行移液操作。此类平台的单个反应体积较大（通常为微升量级），这意味着在进行大规模筛选时会消耗大量生物试剂，产生高昂成本。在药物开发中，高通量筛选的花费可达总开发成本的20%。此外，在构建组合筛选等较为复杂的筛选体系时，繁杂的移液操作会浪费大量的时间，进而影响整体筛选效率。因此，亟需构建反应体积更小、移液效率更高的下一代高通量筛选技术平台。 针对上述需求和挑...

近日，上海科技大学大科学中心江玉海教授团队开发了一种新型实验方法，成功测量了极化铷原子在光电离过程的末态波函数的相位差与振幅比。该研究不仅为光电离动力学领域提供了“全测量”的范例，还为阿秒时间尺度下的超快电子动力学研究开辟了新途径。相关研究成果以“Complete Characterizations of Intermediate and Final State Wave Functions with Photoionization of Polarized Rb”为题，在线发表于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。2023年诺贝尔物理学奖再次引发了学术界对光电效应时间尺度的关注。光电子发射的微小时间延迟（Eisenbud-Wigner-Smith时间延迟），主要源于电子逃离原子势时与能量相关的散射相移。为了全面理解这一动力学过程，精确测定不同电离通道的振幅与相对相位至关重要，这被称为“全测量”。光电离过程的全测量实验最先是在同步辐射上展开的，然而，这些实验多集中于共振光电离过程及内壳层电子研究，需考...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院李剑峰课题组与物质科学与技术学院乔博课题组在国际期刊《德国应用化学》 (Angewandte Chemie International Edition)发表了题为“Precise PBAEs: A Highly Efficient Single-Molecularly Defined Gene-Delivery System”的研究论文，报道了一种全新的具有精确分子量、化学结构和拓扑结构的聚β氨基酯（PBAE）合成方法，为基因治疗递送载体的设计提供新策略。 作为重要的基因递送载体，PBAE具有核酸包封能力强、细胞摄取和溶酶体逃逸效率高等优点。由于其合成原料易得，结构多样性丰度且生物相容性高，目前被广泛应用于pDNA、mRNA和siRNA等多种核酸的体内外递送。传统的PBAE是通过迈克尔加成反应得到，这种方法缺乏对材料结构的有效控制，反应批次差异可能导致转染效率、靶向性和毒性等的波动。因此，开发单分散PBAE并深入研究分子量、化学以及拓扑结构对基因递送性能的影响十分必要。针对上述挑战，联合团队采...

近日，上海科技大学大科学中心和伦敦大学学院纳米技术中心团队合作，利用上海软X射线自由电子激光成像实验站，探索了一种新型飞秒衍射成像方法，该成果2025年3月以“Single-shot X-ray imaging of two-dimensional strain fields in colloidal crystals”为题发表于国际晶体学联合会(International Union of Crystallography，IUCr )期刊IUCrJ。二维超晶格凭借其可调控的机械、电子与光学特性，可通过单分散胶体颗粒自组装形成有序结构，实现成分与性能的精准设计，为研究声子行为及相变机制提供了理想平台，其中缺陷（如位错、向错）在六方相形成和二维熔融过程中具有关键作用，相关理论成果推动了凝聚态物理的突破性发展。然而，缺陷的动态演化机制及其对材料宏观性能的定量调控规律仍不明确，如何实现缺陷的定向构筑与动态追踪成为该领域亟待解决的核心问题。布拉格相干衍射成像（BCDI）作为一种具有纳米级灵敏度的无损成像技术，可实现晶格应变与缺陷的原位...

新兴的RNA编辑技术为纠正致病基因突变提供了新方法和新策略。与DNA编辑不同，RNA编辑只会瞬时改变由DNA转录产生的RNA转录本，避免了DNA编辑脱靶所带来的长期安全性风险。目前已报道有两种腺苷脱氨酶ADAR（adenosine deaminase acting on RNA）依赖的靶向RNA腺苷至肌苷（A-to-I）的编辑系统，但分别有高脱靶、编辑范围和编辑效率受限的问题。近日，上海科技大学生命科学与技术学院陈佳团队和复旦大学杨力团队合作在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）在线发表了题为“Specific and efficient RNA A-to-I editing through cleavage of an ADAR inhibitor ”的研究论文，报道了一种高效、精准且具有广泛编辑范围的RNA变形式腺苷碱基编辑系统RtABE（RNA transformer Adenosine Base Editor）。本研究对ADAR2脱氨结构域（ADAR2DD）具有潜在抑制作用的蛋白结构域进行了筛选，发现某些胞苷脱氨酶家族APOBEC的脱氧胞苷脱氨酶抑制结构域（deoxycytidine dea...

近日，上海科技大学信息科学与技术学院曲俞睿课题组在低损耗等离激元光子学领域的两篇文章分别发表在光学期刊《光学和光子学的进展》（Advances in Optics and Photonics）及《先进光子学通讯》（Advanced Photonics Nexus）。 低损耗等离激元：碱金属技术助力光子学新突破等离激元技术作为光子学的重要分支，在光计算、计算成像和光学传感等领域展现出广泛应用前景。以光计算为例，传统的光学计算硬件受衍射极限影响，难以实现纳米级别的光场调控。等离激元通过局域电磁场增强，使计算元件尺寸大幅缩小，可实现纳米级计算单元，但高损耗是其应用的主要瓶颈。题为《基于碱金属的低损耗等离激元：从基础到应用》的综述文章，系统总结了碱金属在等离激元领域的最新研究进展，探讨了其在降低损耗方面的独特优势及潜在应用价值。文章指出，碱金属（如锂、钠和钾）相较于传统贵金属，具有更低的等离激元损耗和更优的光学性质，能够在可见光和近红外波段实现更高...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院陈佳团队在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）期刊在线发表了题为“Leveraging base excision repair for efficient adenine base editing of mitochondrial DNA ”的研究论文，揭示了线粒体DNA腺嘌呤碱基编辑器TALEDs的工作机制，并研发出一系列增强型工具（eTALED6s），显著提升了编辑效率与精准度，为线粒体疾病治疗提供了新工具。线粒体作为细胞的“能量工厂”，在产生三磷酸腺苷（ATP）中起着至关重要的作用。线粒体拥有自己独立的DNA（线粒体DNA，mtDNA），它编码线粒体功能所需的特定基因。与核DNA相比，由于在氧化磷酸化过程中会产生大量的活性氧，mtDNA更容易发生突变。其中大多数突变都是碱基替换，会导致各种线粒体遗传性疾病，如Leber遗传性视神经病变（LHON）、Leigh综合征和线粒体脑肌病、乳酸酸中毒和中风样发作（MELAS）等。在已知疾病相关的碱基替换中，超过40%是G-to-A/C-to-T突变，可通过A-to-...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院李剑峰课题组和陈佳课题组合作，在国际学术期刊《ACS 纳米》 (ACS Nano)发表了题为“Targeted Delivery of mRNA with Polymer-Lipid Nanoparticles for In Vivo Base Editing”的研究论文，报道了一类新型核酸递送系统聚合物-脂质纳米颗粒（Polymer-lipid nanoparticles, PLNPs），成功将碱基编辑器ABE8e递送至肝脏，实现高效的心血管疾病相关风险基因Pcsk9和Angptl3的碱基编辑和协同降血脂功效，编辑效率处于国际领先水平。 碱基编辑器作为CRISPR/Cas基因编辑技术的重要衍生工具，因其独特的编辑机制——无需诱导DNA双链断裂且不依赖外源DNA模板，已成为治疗遗传性疾病的新型技术手段。在杂合家族性高胆固醇血症、地中海贫血、急性T淋巴细胞白血病及慢性肉芽肿病等疾病的治疗领域展现出广阔的应用前景。然而，如何在实现碱基编辑器精准器官靶向递送的同时，兼顾生物相容性和递送稳定性，是亟待解决的关键问题。针...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院李剑峰课题组在国际期刊《先进科学》 (Advanced Science)发表了题为“Lung-specific mRNA Delivery by Ionizable Lipids with Defined Structure-function Relationship and Unique Protein Corona Feature”的研究论文，报道了肺靶向固体脂质纳米颗粒(LNPs)设计新规则，同时揭示了蛋白冠中富含 RGD 序列的蛋白质在肺靶向递送中的关键作用，为肝外靶向LNPs的设计提供新策略。 mRNA药物作为一种新兴的药物类型，通过递送载体可以将体外合成的mRNA递送至细胞内，合成特定的治疗性蛋白用于疾病的治疗或者预防。与传统疗法相比，具有设计灵活、生成快速和安全性高的优点，在传染病、肿瘤疫苗和罕见病等领域展现出巨大的潜力。LNPs是mRNA递送最有潜力的载体之一，尽管肝脏靶向的LNPs已被用于多款药物，但是肝外组织高特异性的、安全的递送系统还处于早期研究阶段，缺乏明确的肝外靶向LNPs设计规则。因此，研究肝外靶...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院于平课题组与蒋易凡课题组、甄家劲课题组以及上海交通大学李灿博士合作，在金（Au）表面上成功合成了以奥林匹克烯为最小单元的海森堡反铁磁自旋链，并对其自旋子激发的物理现象进行探究。该研究发表于国际著名期刊《自然合成》（Nature Synthesis）。自旋为1/2的海森堡反铁磁链是探索量子磁性特征和准粒子激发的理想一维平台，在原子尺度上探究量子磁性和准粒子激发对于操纵量子自旋系统至关重要。为了实现这一目标，制备高质量的一维自旋1/2反铁磁链极为关键。为了获得高质量的一维1/2反铁磁自旋链，研究团队通过溶液有机合成与表面合成相结合（如图1所示）：首先在溶液中合成前驱体分子1；然后在超高真空环境中在Au(111)表面上通过乌尔曼偶联合成奥林匹克酮一维聚合物；其次，研究团队首次将裂解H原子还原技术用于1/2反铁磁链的合成，将奥林匹克酮聚合物的酮基官能团进行还原；最后利用扫描隧道显微镜特有的针尖操纵技术...

随着人工智能技术的快速发展，大语言模型（Large Language Models，LLMs）成为科研领域的热点话题。上海科技大学信息科学与技术学院系统与安全中心（Systems and Security Center，以下简称SSC）在这一领域持续发力，课题组各有侧重，为推动大语言模型的应用和部署发挥积极作用。近日，中心多个课题组在相关方面取得了一系列进展。陈宇奇课题组题为“DistillSeq: A Framework for Safety Alignment Testing in Large Language Models using Knowledge Distillation”的论文在第33届ACM国际软件测试与分析大会（The 33rd ACM SIGSOFT International Symposium on Software Testing and Analysis，ISSTA 2024）发表，上海科技大学为论文第一完成单位。该工作提出了一种名为DistillSeq的框架，旨在利用知识蒸馏技术，针对大型语言模型展开高效且全面的安全对齐测试。鉴于LLMs可能生成有害内容，对其安全性进行全面评估至关重要。然而，传统的测试方法需要大量的计...