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首輪主題研究計劃獲資助之研究項目摘要

主題1:促進健康
項目名稱:肝癌基因組研究計劃:轉化基因發現為臨床應用
項目統籌人:王昭春教授(中大)

摘要
肝癌是香港,中國及東南亞常見的高度惡性腫瘤。此癌症對社會構成重大的負擔,是深受大眾關注的健康問題。現時肝癌病人的治療效果並不理想,主要原因是對肝癌癌變,包括從肝硬化轉化為肝癌及肝癌擴散的生物機制認識有限。針對此重大問題,我們將進行大規模全基因組分析,確定引致肝癌轉化及擴散的基因改變。利用先進的大規模平行測序技術,我們不但可以快捷有效發現與肝癌有關的基因改變,更可全面分析其基因組結構變化及轉錄水平。"肝癌基因組計劃" 目的是建立肝癌特有基因圖譜,從而提供重要基礎信息以建立嶄新治療肝癌技術。此計劃的成果亦可幫助發展預測早期肝癌及診斷復發機會的方法,對有效控制此致命癌症將有重大貢獻。


主題1:促進健康
項目名稱:大規模平行測序在癌症分子診斷的應用
項目統籌人:盧煜明教授(中大)

摘要
癌症是香港和世界許多其他地方的頭號殺手。直至目前為止,能準確及廣泛適用於診斷各種癌症的方法仍然缺乏,這對發展更有效的癌症治療是一大障礙。我們的研究團隊是國際上研究血漿核酸診斷的先鋒,大規模平行測序的開發是基因組研究的突破。在過去幾年,我們的團隊率先應用血漿基因大規模平行測序技術作為臨床診斷工具,並全面分析血漿核酸的分子特性。我們建議藉此研究項目,對以大規模血漿核酸平行測序作為診斷和監測癌症的平台的概念奠定技術基礎。這方向有別於現時只針對測試個別癌症基因組的異變,因而能更廣泛地應用於不同種類的癌症。有賴大規模平行測序強勁的分析能力,我們預期這研究項目最終能發展出可以及早診斷、實時監測和準確預測治療效果的癌症測試方法。這些發展將對癌症治療作出重大及正面的影響,在健康層面上惠及香港和世界各地的市民。這個項目預計還可以產生寶貴的知識產權,刺激香港的生物科技發展。


主題1:促進健康
項目名稱:心血管疾病個人化醫療:從人類基因及生物指標到幹細胞平台
項目統籌人:謝鴻發教授(港大)

摘要
心血管疾病仍然是全球發病率和死亡率的主要原因。儘管在控制心血管疾病的危險因素,如高血壓,糖尿病,血脂異常和肥胖等方面近來有了長足進展,心血管疾病的患病率在全球範圍還是不斷增高。這突出表明需要有超越傳統血清生化指標監測的新方法,以預防,識別和治療有發展成心血管疾病風險的個人。全基因組關聯性掃描(GWASs)研究表明,如合併了如血脂異常和腹型肥胖等特徵,遺傳因素對疾病的發展比他們相關的疾病發揮了更重要的作用。最近一項超過100,000人GWASs薈萃分析確定了與脂質特徵相關的95個基因位點,其中包括59個新的位點。雖然有批評指通過這種方法確定的常見基因變異可能具有的生物學相關性效果太小,但是,找到與心血管疾病危險因素基因變異相關的新的生物學方法將會推動新的生物標誌物發展並達到干預治療的目標。最近的研究發現,遺傳多態性在控制染色體1p13位點的基因表達能影響sortilin1的表達從而影響血清低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水準。血清LDL-C水準的變化顯著增加罹患冠心病的風險。這項研究強調,GWASs能為瞭解人類疾病複雜的病理生理變化提供新的見解,並可能成為新的方法來預防、診斷和治療心血管疾病。人工誘導多能幹細胞 (iPSC)產量的最新技術的突破,使病人特定的組織在體外能重建疾病並進行藥物測試。我們最近的研究表明,人類iPSCs可以產生和分化成不同的組織,如血管平滑肌細胞和間質幹細胞,可用來重建複雜的遺傳性疾病。這些技術能夠保證我們有病人特定的相關組織,如肝臟,脂肪和血管內皮細胞的充足供給,並且可用來研究血脂相關基因多態性,eQTLS(表達數量性狀位點),生物途徑和臨床表現之間的關係。我們建議結合我們的專業知識,GWAS的優勢及其研究發現,根據我們現有的巨大的臨床和人口為基礎的資料庫,生物標誌物的發現和發展與幹細胞平臺來開發一種新的方法,以便在中國人群中對血脂異常這一心血管疾病主要危險因素的診斷和治療進行"個人化醫療"。這種方法提供了探討血脂異常遺傳因素的機會,可確定其潛在的生物途徑,為生物標誌物的發展提供依據,並對基於幹細胞體外疾病重建和治療手段進行檢測。最終的目標是優化個人的醫療服務,包括診斷、治療和預防心血管疾病的發生。這將是前所未有的個人化病人護理,可更好的促進身體健康。


主題1:促進健康
項目名稱:用萬能幹細胞複製「人類心臟」
項目統籌人:李登偉教授(港大)

摘要
心臟疾病是全球主要死亡原因之一,因老化或疾病而喪失的心肌細胞(cardiomyocytes)是不能再生的。目前的治療方案均治標不治本,在末期心臟衰竭階段,移植是最後的方案,卻面對嚴重缺乏器官捐贈的困難。人類胚胎幹細胞(Human embryonic stem cells)能自我更新,並同時保持其分化成所有類型細胞的功能,包括心肌細胞的特質。隨著成功將成人身體細胞直接重組為人工誘導萬能幹細胞(induced pluripotent stem cells),人類胚胎幹細胞和人工誘導萬能幹細胞為研究人員進行心臟再生技術帶來新思維。儘管如此,將細胞為本的療法及其相關技術轉化至臨床應用仍面臨不少障礙,例如疾病模型(disease modeling)、心臟毒性(cardiotoxicity)和藥物篩選。根據我們團隊在過去十年的研究工作中,我們辨別出主要原因如下:
人類胚胎幹細胞分化成的心肌細胞有不成熟的特質、體積小(比成年心肌細胞小約十倍)、缺乏有秩序的組織、不明的免疫生物反應和子系規範,以及未能確定是否安全和有效。

針對這些問題,我們集合不同範疇的世界級專家傾力進行所建議的五年計劃。研究團隊成員包括:

    - 香港大學李登偉教授 - 致力研究人工生物心臟起搏器(bio-artificial pacemaker) ,並獲美國心臟協會2005年最佳基礎研究及2006年突破性臨床研究殊榮,首先研究出基因改造人類胚胎幹細胞分化的心肌細胞
    - 哈佛大學Kenneth Chien教授 - 於2005年全球首次發現心臟祖細胞(cardiac progenitor)
    - 史丹福大學Joseph Wu教授 - 致力研究人類胚胎幹細胞的生物成象 (bio-imaging),並獲美國心臟協會2006年最佳基礎研究殊榮
    - 北京大學程和平教授 - 首先發現鈣信號 (Ca2+ sparks)
    - 西奈山醫學院Roger Hajjar教授 - 首次利用在人類基因治療心臟衰竭

除了心臟生物學,我們的成員均為開發技術的先鋒:

    - 香港大學李登偉教授 ﹣電物理學(electrophysiology)
    - 香港大學李漢璋教授、香港科技大學Andrew Miller教授、西奈山醫學院Roger Hajjar教授、北京大學程和平教授、香港中文大學姚曉強教授 ﹣鈣離子循環(Ca2+cycling)
    - 哈佛大學Douglas Melton教授 ﹣重組技術(reprogramming)
    - 西奈山醫學院Kevin Costa教授 ﹣心臟組織工程(cardiac tissue engineering)
    - 香港城市大學孫東教授 ﹣生物自動機工程學 (biorobotics)
    - 香港大學駱樹恩教授、美國國家衛生研究院Kenneth Boheler教授 ﹣生物信息學/基因組學(bioinformatics/genomics)

成功完成此項目可創造一班本地培訓的幹細胞生物學專家,大大促進幹細胞研究發展,對社會帶來裨益。在過去的十年中,我們的研究人員已獲得超過 25項專利,並參與成立至少五間生物技術公司。此項目將主要在港進行,透過有效率的交流計劃促使各院校的專家共同合作進行研究。透過好好利用本港現有的專門知識及科研設備,此旗艦研究項目Hong Kong Stem Cell Initiative (HKSCI)將成為重點研究幹細胞和再生醫學的先驅。


主題2:建設可持續發展的環境
項目名稱:透過跨學科及多學院的協同努力迎接有機光伏打電池及發光二極管面臨的挑戰
項目統籌人:任詠華教授(港大)

摘要
在人口迅速增長和化石燃料日漸短缺的情況下,人們有迫切需要推動低碳或碳中和經濟。為迎接未來的大挑戰,開發潔淨再生能源和節約能源的新方法是必需的。當中,有機電致發光二極管被視為可行的新一代高效的固態照明系統,而轉換太陽能的高效有機光伏打電池亦對解決能源危機起著關鍵的作用。可是,目前有機電致發光二極管及有機光伏打電池的功率效率偏低,加上材料和器件的穩定性低、生產成本高等問題,對產品商業化造成重大的挑戰。因此開發更便宜、可塑性高的高效新材料及其製備過程需要更多新的突破。本項目致力結合多學科及多學院的努力,配合不同領域的專家,促進新的跨學科合作,共同解決能源上的大挑戰。本項目針對研發一) 一系列可取得知識自主產權、高穩健性、具工業優勢及競爭力的磷光材料製造有機電致發光二極管,二) 新一類可取得知識自主產權的低帶隙有機光伏材料,三) 高效能及新合成技術以製造可溶液製備的有機光伏材料,四) 深入認識物理及各項重要參數對器件效能的影響,五) 具工業優勢及競爭力的主動式矩陣有機電致發光二極管及大型有機電致發光二極管和有機光伏打電池技術。預期本項目將不僅提供香港及國內知識自主產權、專利和技術知識,同時亦為本地及國際工業夥伴創造知識和技術轉移新機遇,大大推動香港邁進低碳經濟及改善香港作為節能和環保城市的形象。


主題3:加強香港作為地區及國際商業中心的策略性地位
項目名稱:振興香港海洋貨櫃運輸物流網
項目統籌人:李忠義講座教授(科大)

摘要
面對鄰近地區的急速發展,本港作為航運及物流中心的地位正面臨重大挑戰。環顧世界各大城市,部份城市如倫敦和紐約等已把其貨運實務處理轉移至鄰近成本較低的地區,並轉型為現代金融及資訊樞紐;亦有部份城市如鹿特丹等則仍然保持其貨運實務。香港物流業的未來定位確實值得深思。背靠著珠江三角洲地區的龐大生產力,本港物流業應該採取一種雙軌發展模式──在把物流焦點轉移到資金與信息流通的同時,香港可利用現有於物流管理的優勢,以開拓新的商用服務。同時,本港應與鄰近的深圳港口加強聯繫及合作,共同發展成環球供應鏈網絡上的聯合樞紐。由於貨物、資金及信息的流動有著緊密的相互關係,物流業發展的基礎可助香港作為國際金融及商業服務中心的地位更為穩固。在環球供應鏈上,海洋貨櫃運輸是不可或缺的一環。如果鞏固這方面的發展基礎,本港可望在舊有的業務上開展新的一頁,在各新興及傳統行業中創造更多商機。

本研究項目共有兩項主要目標:

一、把本港提昇為環球海運物流及供應鏈管理的科研樞紐。集合來至歐亞地區的頂尖學者及研究員的團隊,從宏觀及微觀角度,全面性地展開圍繞海洋貨櫃供應鏈網絡的研究項目。各項研究課題不但對本港及世界物流發展有深遠的影響,更具有很高的學術價值。在以產生尖端學術成果為目標的同時,專家小組亦將開發一套決策支援系統,以助業界將研究成果付諸實行。

二、對本港作為航運及物流中心的角色作深入理解和分析,並就未來的最佳發展方向提出切實建議。在面對眾多挑戰的同時,業界必須重新地作策略性定位,對新的機遇作小心處理。本項目的研究成果不但有助振興本港海洋貨櫃運輸物流業,更對本港作為地區性以至環球商業中心的發展具指標作用。