項目名稱：分子生物探針醫學工程中心
項目統籌人：王昭春教授（中大）
摘要
細胞表面蛋白是細胞與細胞及細胞與環境之間溝通的主要途徑，也是一類可緊密調節眾多細胞過程和訊號通路的重要蛋白。儘管細胞表面蛋白僅佔人類蛋白質組的23％，但目前超過60％的FDA獲批藥物以它們作為靶點，具有臨床價值。然而，公共蛋白質組和基因組數據庫中並未充分地展現細胞表面蛋白作為診療靶點的潛力。在此項目中，我們計劃系統性地分析細胞表面新型抗原決定體在三種亞洲多發癌症中的作用。這三種癌症包括肝細胞癌（HCC）、鼻咽癌（NPC）和肺腺癌（LADC）。我們將根據研究成果進一步合成既能運用於分子成像，又能進行精準治療的雙標靶治療診斷探針。我們還將發掘能夠作為癌細胞特異性抗原的表面蛋白，以此通過基因工程改造嵌合抗原受體T（CAR-T）細胞。
為了實現我們的目標，我們組建了一支由資深研究人員組成的多學科團隊。我們的團隊成員已經在HCC、NPC和LADC的驅動突變方面取得了重要的研究成果，但由於靶向體細胞突變的藥物數量有限，在個體化治療中利用這些癌細胞的遺傳學弱點仍然是一項挑戰。我們近期的測序研究表明靶向腫瘤特異性表面蛋白的探針能為治療診斷學帶來新的發展機遇。根據SMRT測序數據我們發現由選擇性剪接導致的新接合點比體細胞突變更為常見，並且影響許多細胞表面受體。這些新發現促使我們追求更加有效的治療方案，並啟發了當前的抗癌療法。我們團隊的成員已成功運用細胞SELEX技術篩選出核酸適配體，並發現某些表面蛋白能夠作為CAR-T細胞工程改造中的抗原結合片段。研究團隊曾成功註冊診斷性化驗成果，並在香港成立了生物技術公司。此外，我們的臨床研究人員都是國際臨床試驗的一線臨床醫生和領導者。本項目的建立充分利用了我們現有的優勢，其中包括癌症基因組和EBV研究、生物訊息學、適配體化學、小分子合成、嵌合抗原受體改造、臨床腫瘤學，以及獨特的研究模型和累積多年的基礎設施。在卓越學科領域計劃的主導下建立治療診斷學工程研究中心，對香港具有戰略意義。治療診斷工程學在生物技術和生物醫學領域的大量應用將會帶來經濟效益，社會影響力和嶄新的思維模式，從而提高香港在相關領域的國際性領導地位。
項目名稱：老齡性骨骼系統退化及再生策略
項目統籌人：秦嶺教授（中大）
摘要
全球老齡化問題日趨嚴重，而這一問題在香港尤為突出。據預測，2064 年香港的老齡化人口將從2014年的15%增至36%。目前，香港男性和女性壽命均居世界首位。年齡相關的骨質疏鬆症和骨折的發生率很高，全世界每三秒鐘就會發生一宗骨質疏鬆性骨折。其較高的死亡率給患者，家庭和社會帶來了巨大的經濟負擔。雖然目前關於衰老已有廣泛的研究，但仍迫切需要開展系統性的多學科研究，以針對性地促進骨骼代謝紊亂性和退行性損傷情況下的骨骼再生。具生物活性和生物可降解性植入材料可在提供臨時固定的同時，刺激骨骼再生，因而具有巨大的臨床應用潛力。我們近期的研究發現生物可降解鎂金屬（Mg）具備獨特的生物力學性能和生物學功能（Zhang Y. et al., Nat Med, 2016 [1]），即通過降解釋放的鎂離子刺激骨膜中的感覺神經末梢，從而上調和釋放背根神經節中的降鈣素基因相關肽（CGRP）促進成骨。我們進一步地闡明CGRP可促進骨膜源性幹細胞向成骨細胞分化，從而加強骨質疏鬆性骨折的癒合，意味著鎂金屬是促進老年人骨骼再生的極佳生物可降解金屬材料（Zheng YF, Qin L, Yang K, 2016, Monograph: Biodegradable Metals [2], and Wang JL et al. Advanced Science, 2020 [3]）。此外，局部的鹼性環境和氫氣還可通過調節局部炎症，減少氧化應激和延緩細胞衰老來促進新骨形成。然而，其深層次的作用機制還有待進一步研究。本次卓越學科領域（AoE）項目是前期優配研究金/創新及科技基金/協作研究金/主題研究計劃資助項目的延續，我們的多學科研究團隊還將運用先進的生物技術（如高通量單細胞測序等）解決上述的科學問題，同時推動創新型生物可降解植入物的研發，並進入多中心臨床試驗和III類醫療產品註冊，進而實現和拓寬其臨床應用。我們團隊將努力尋求針對難治性肌肉骨骼疾病的新型治療手段實現臨床轉化，從而減輕老齡化社會帶來的醫療和經濟負擔。
主要參考文獻 (*: 通訊作者)
- Zhang Y, Xu JK, Ruan YC, Yu MK, O'Laughlin M, Wise H, Chen D, Tian L, Shi D, Wang JL, Chen S, Feng JQ, Chow DH, Xie X, Zheng L, Huang L, Huang S, Leung K, Lu N, Zhao L, Li H, Zhao D, Guo X, Chan K, Witte F, Chan HC, Zheng Y*, Qin L*. Implant-derived magnesium induces local neuronal production of CGRP to improve bone fracture healing in rats. Nat Med 22: 1160-1169, 2016.
- 鄭玉峰，秦嶺，楊柯. 2016. 可降解金屬. 科學出版社, 2016.
- Wang JL*, Xu JK, Hopkins C, Chow DH, Qin L*. Biodegradable Magnesium-Based Implants in Orthopedics-A General Review and Perspectives. Adv Sci (Weinh) 7(8): 1902443, 2020.
項目名稱：超構光學、超構聲學和超構元件
項目統籌人：蔡定平教授（理大）
摘要
本項目旨在開發能夠控制和操縱電磁波與聲波的新型超構材料和超構元件，並將這些材料和元件應用到人們的日常生活中去。超構材料和元件利用了人造結構中的局域和非局域共振，通過改變單元結構來對電子、聲子、等離子體激元和激子響應進行調製，並實現自然界中所沒有的新性質和功能。我們的項目將涵蓋超構材料的設計、數值模擬、先進製造，表徵和測量，並將這些材料應用於包括環境、生物醫學、成像和傳感，以及資訊安全等各個領域。我們期待本項目將為基於知識型的智慧人工材料和元件的發展提供一個嶄新的平台，以綠色節能、便攜和可穿戴為創新目標，並且與微納米電子工業技術的先進加工方法4.0相容。我們相信，本項目的成功將會產生地區性甚至全球性的影響。這卓越學科領域計劃項目將匯聚本地各大學現有的研究力量，並將其推向更高的水準。同時這一項目不僅培育本地青年人才，還將吸引全球人才到港發展。本項目中超構元件的知識產權和創新成果可以策略性地改造和提升香港的高科技產業和工商界。香港目前的獨特之處，在於擁有足夠的超構材料科技人才，可以在基礎科學發現上作出重要貢獻，並將其成果轉化成實際應用，從而推動大灣區的商業和工業的發展。
項目名稱：二維材料研究：新興技術的基礎
項目統籌人：姚望教授（港大）
摘要
矽基微電子器件尺寸的不斷縮小，從成本、性能和功耗幾個方面帶來訊息技術的急速發展。而由於矽材料固有尺寸限制所帶來的瓶頸，這發展趨勢的經驗法則 ─ 摩爾定律將被終結。未來信息科技的進一步發展，需要在多方面探索新的途徑，包括新的材料體系以容納更小器件，新的量子自由度以加載訊息，以及新的物理原理以相應處理和儲存訊息等。
二維材料在革新微電子學和訊息科技方面具有巨大的潛力。各類二維材料具有從金屬、半導體、絕緣體，到磁體和超導體在內的廣泛的材料屬性。電子在二維材料中的自旋和能谷量子自由度產生的一系列奇特的物理現象，能有效處理和加載訊息。其原子尺寸的極限厚度，將進一步突破現有器件尺寸限制，並對材料和器件功能帶來前所未有的可調控性。此外，不同屬性的二維材料可以不受限制地進行堆疊組裝，形成各種異質結構，從而為探索並實現全新的材料和器件功能帶來廣闊的前景。這一卓越學科領域項目旨在針對二維材料領域的重大科學問題，從物理機理、材料合成、器件工程幾個層面進行協同攻關，探索二維材料為電子學、光電子學和光子學發展帶來的廣泛機遇。作為一個涉及多領域的跨學科項目，項目團隊成員來自香港五所大學物理學、應用物理學、化學、電子工程學等領域，並在二維材料相關研究方面具有國際影響力或國際知名的專家。項目的開展將鞏固香港在這一領域基礎研究和應用研究方面的現有優勢，其長遠目標是開發具有應用潛力的原型器件。