第八輪計劃之研究項目摘要

項目名稱:香港代謝醫學研究所
項目統籌人:徐愛民教授(港大)

摘要
糖尿病及其相關代謝併發症的患病率在全球範圍已攀升到流行病水平,並成為公眾健康的主要威脅因素。糖尿病不僅縮短患者10-15年壽命,其併發症也嚴重降低患者的生活質量。為減輕糖尿病及其慢性併發症所帶來的巨大經濟及醫療衞生負擔,我們擬整合香港本地四所高校的研究平台,組建一個在代謝和血管醫學、多組學、生物信息學、人工智能、化學和醫學工程多方合作的跨學科研究聯盟。我們的團隊成員在發現和鑑定數種具有診斷和治療潛力的代謝激素方面作出了重要的原創貢獻,並且是三家在中國和美國上市的生物技術公司的創始人。我們已成功開發出用於診斷糖尿病及其併發症的試劑盒並獲得相關臨床批文。此外,我們的臨床研究人員建立了包括從1995/6年開始的香港心血管危險因素流行病學研究(CRISPS)長期隨訪隊列,可針對過去20年的糖尿病及其併發症進行前瞻性評估。同時我們還擁有一個獨特的生物樣本庫,收集了接受減肥手術的肥胖/糖尿病中國人群的不同部位脂肪組織。

我們的前期社區人群研究已確認中央肥胖(過量腹腔脂肪堆積)是中國人糖尿病發病的主要危險因素。因此,我們提出的假設是:脂肪組織功能紊亂、脂肪病理性重分佈和脂肪細胞因子的異常分泌是中國人群中糖尿病及其併發症的早期病理特徵。基於此“脂肪組織中心”假說,我們將利用多組學技術研究在中國人群肥胖/糖尿病患者不同部位脂肪組織的分子特徵譜,闡述腹腔脂肪為何比皮下脂肪更易對心血管及代謝健康造成危害。我們也將利用囓齒類和大型動物模型,揭示脂肪組織病理性重分佈和脂肪因子分泌異常如何誘發糖尿病及心血管併發症的分子機制。同時,我們將利用豐富的臨床資源,尋找早期診斷中國人糖尿病及其併發症的新型生物標記物和代謝物;並通過大數據分析和人工智能技術,開發診斷試劑和基於生物標記物的糖尿病風險預測模型。另外,我們將嘗試研發新手段,將“壞”脂肪細胞轉化成“好”脂肪細胞來治療糖尿病。為了推廣運動防控糖尿病,我們將在社區招募糖尿病前期志願者,開展隨機臨床試驗並結合深入的動物研究,尋找介導運動改善代謝健康的傳感器和分子通路,並揭示運動不能改善部分患者代謝症狀的原因。我們的長期目標是為糖尿病和心血管併發症的預防、早期干預和個體化治療發展更加有效的策略,成為亞洲一流的代謝醫學研究機構。


項目名稱:斜坡安全中心
項目統籌人:吳宏偉教授(科大)

摘要
山泥傾瀉在香港等眾多地區和國家經常發生,破壞力驚人,嚴重威脅人身及財產安全。 近年,由於極端降雨事件頻生,世界各地山泥傾瀉的數量、崩塌體積和滑動距離都顯著增加。香港天文台的監測資料表明,香港最高小時降雨量在過去幾十年大幅提高。2008年6月一場極端暴雨襲擊大嶼山,導致2,400多處山泥傾瀉。2009年8月莫拉克颱風席捲台灣,引發的山泥傾瀉造成600多人死亡。據香港政府土力工程處估計,假如2008年大嶼山暴雨及2009年莫拉克颱風發生在人口密集的香港島,山泥傾瀉的數量會分別高達2,000和50,000,傷亡人數將超乎想像。儘管香港的斜坡安全管理系統在過往降雨中表現出色,譽滿全球,但對未來可能出現的極端降雨事件尚未做好充分準備。為了確保香港社會的韌性,極需以創新的方式和前所未有的規模對斜坡安全進行徹底研究。

本項目將建立世界領先的跨學科斜坡安全中心,針對未來可能發生的極端降雨提供創新性的、綠色環保的斜坡安全解決方案。中心將充分利用香港的專業知識和經驗,彙集氣象學、數學、岩土工程、電腦科學與工程、生態科學、環境科學(特別是水土保持學)、社會科學(特別是心理學)、資訊學(空間和地球)和工程教育學等領域的專家開展跨學科研究工作。主要成果將包括:(i) 多層次的滑坡預警系統和綠色環保的滑坡風險控制措施;(ii) 用於預測極端天氣的先進人工智慧系統;(iii) 採用深度學習進行數據分析的多方位監測系統(由衛星、無人機和地面傳感器構成);(iv) 用於山泥傾瀉風險分析和管理的動態壓力測試方法;(v) 為專業人員及公眾提供的新穎大規模開放式在線課堂;(vi) 世界一流的大型實驗裝置及基於先進本構模型和物質點法的斜坡理論分析方法。

斜坡安全中心為應對未來極端降雨事件提供的解決方案將惠及香港的社會、經濟、學術各領域,並有望被巴西、意大利及日本等受到山泥傾瀉威脅的國家和地區採用。


項目名稱:利用高能粒子撞擊研究物質的基本結構
項目統籌人:朱明中教授(中大)

摘要
希格斯玻色子(俗稱“上帝粒子”)的發現揭開了基礎物理學黃金時代的序幕。希格斯玻色子是一個基本粒子,通過一種新的基本相互作用力,賦予輕子,夸克和弱力載體(W及Z粒子)的質量。當今基礎物理學中最重要的任務之一是測量和表徵希格斯玻色子的性質,包括它與其他基本粒子的相互作用。如果希格斯玻色子與隱藏的粒子(如暗物質粒子)耦合,它還可能為探尋新物理打開一扇新窗口。如許多理論所預測,甚至可能存在多個希格斯粒子。在接下來的十年中,歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)將進行兩次升級,以達到前所未有的14 TeV對撞能量和強度5-7x1034cm-2s-1,大大擴展了其對新物理的靈敏度。在先前3次研資局協作研究金(CRF)資助的支持下,項目團隊已成為亞太地區最活躍的大型強子對撞機ATLAS實驗成員及粒子物理理論組。我們將會在這個關鍵時刻抓住機遇,追尋可能徹底改變我們對物質基本結構理解的突破性發現。我們對希格斯粒子進行了初步的基礎研究,測量了它的自旋和宇稱性質,及其與標準模型粒子的耦合,並設計了探測超越標準模型物理的新策略。我們開發了分析工具,並在香港建立了ATLAS計算中心。建基於這些經驗,我們計劃進一步測量希格斯粒子的特性,搜索新物理,開發粒子物理理論,參予ATLAS探測器升級工作,為擬議中的高能環形正負電子對撞機(CEPC)的研發做出貢獻,並開發大數據計算和機器學習的改進技術。我們的項目處於基本粒子物理研究的最前沿,將會提升香港科學界的形象及其全球影響力,吸引學生學習STEM科目,並促進物理學,電子學,探測器開發,計算機和數據科學的跨學科研究。