設施/設備
項目編號：C1020-19E
項目名稱：基於機械臂的高分辨率毫米波天線測量系統
項目統籌者：黃衡博士
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
項目團隊將共同致力構建一套國際一流的先進測量設備，用於毫米波和太赫茲創新性研究的高解析度天線測量系統，其頻率範圍從100GHz到0.5THz。該套測量系統將支援學術界和工業界的創新性研究和研發工作，同時，必將為6G通信和未來移動通信的創新發展奠定基礎。相信該套測量設備將促進高頻電子發展到全新的卓越領域，更為香港成為國際科技創新中心做出貢獻。
項目編號：C4033-19E
項目名稱：香港首套先進的冷凍電子顯微鏡/斷層掃描分析的樣本制備系統，用以促進香港細胞和結構生物學的前沿研究
項目統籌者：姜里文教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
超低溫冷凍電子斷層掃描技術（cryo-ET）可以在接近天然狀態下以分子尺度分辨率水平對生物大分子、亞細胞結構和細胞器等進行精細的三維結構解析。
近年發展起來的超低溫冷凍聚焦離子束技術（cryo-FIB）已成為高分辨率cryo-ET制備無偽生物樣品薄片的首選方法。另外，超低溫冷凍光電關聯顯微成像技術（cryo-CLEM）的應用能夠在細胞內精確定位微小目標促進cryo-FIB減薄制樣以及cryo-ET解析。
我們在這個項目中的目標是建立一套完整的生物制樣系統（包括cryo-FIB和cryo-CLEM），從而最大限度地利用我們現有的cryo-EM / ET平臺，推動前沿細胞和結構生物學研究，並促進香港的協作研究和卓越研究。
項目編號：C5033-19E
項目名稱：用於高通量組學的超高速質譜
項目統籌者：趙倩博士
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
基於質譜的組學研究（例如蛋白質組學，代謝組學和脂質組學）是指對一大類蛋白質，代謝物和脂質的整體系統分析。由於組學方法可以提供豐富的信息及其較高的可重複性，它們已被廣泛用於生物學，化學，醫學和環境科學的多個學科。
隨著科技迅速發展，對體液、組織、器官甚至整個生物這樣的複雜樣品的分析變得非常普遍。然而，這樣的生物學或醫學樣品通常具有高複雜性、低樣品量和較大的動態範圍，對組學研究提出了巨大的挑戰。為了解決這些問題並滿足本地對組學研究的需求，我們建議購買和安裝超高速質譜儀。該設備利用包括離子淌度分離在內的一系列革命性技術，提供了前所未有的掃描速度、檢測靈敏度和定量精度。這套超高速質譜儀的建立將促進各大學在多組學研究的合作，增強香港的國際科研競爭力，並培養本地的年輕科學家。
項目編號：C6001-19EF
項目名稱：用於生物組織深度活體成像的高分辨自適應光學顯微鏡系統
項目統籌者：瞿佳男教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
人腦是最複雜的生命結構，在許多方面，它被認為是科學的最終前沿。腦部疾病比其他疾病導致了更多的住院治療。最新的光學顯微成像術，特別是對具有人類腦部疾病的轉基因小鼠模型的雙光子激發熒光（TPEF）顯微成像，可以揭示細胞對活體小鼠腦部損傷的動態響應，為了解大腦疾病提供關鍵信息，並朝著更好的預防，診斷和治療的方向發展。但是，TPEF顯微成像能力受到成像窗口界面和腦組織中光學不均勻性引起的激發激光波前畸變的限制。在這裡，我們建議用自適應光學（AO）器件建立一套新型的TPEF顯微鏡（TPEFM），該顯微鏡可以對大腦皮層和海馬體等深層組織結構進行高分辨率成像。 AO技術可以校正窗口和組織引入的波前像差。擬議中的AO-TPEFM平台不僅為研究腦功能及其疾病提供了獨特的工具，而且還為脊髓（大腦的擴展）的損傷和再生研究提供了活體成像手段。在一項初步研究中，我們將AO系統與TPEF顯微鏡集成在一起，以證明所提議的AO-TPEFM的功能，並表明在AO校正後，該系統可以在活小鼠的大腦和脊髓中實現近衍射極限成像。我們還為AO系統開發並安裝了控制算法和軟件。現在，我們已經做好充分的準備，可以構建一個高性能且方便使用的AO-TPEFM平台，供非光學專家（尤其是生物學家）普遍使用。在香港，我們擁有一支由國際知名的神經科學家組成的強大團隊，研究由大腦和脊髓組成的中樞神經系統的功能和疾病。因此，我們現在需要設備資金來建立具有他們急需的獨特成像功能的AO-TPEFM系統。這將涉及獲得自適應光學系統，飛秒激光器，可配置的TPEF顯微鏡平台和用於多光子顯微鏡的高性能物鏡。在初步研究中，我們已經證明該平台可能會對神經科學和其他生物學領域的研究產生重大影響。我們強調，儘管該建議是由PI和一組神經科學家提出的，但是AO-TPEFM平台將開放給整個香港生物學家研究團體使用。
項目編號：C6021-19EF
項目名稱：X-GPU:一個極高性能的GPU計算集群用於分子動力學模擬和基因組學的跨學科研究
項目統籌者：黃旭輝教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
如今許多重要的科研項目都非常依賴於大規模科學計算。圖形處理器（GPU）由於具有數百個算術單元可以實現高度並行化的數據處理模式，從而在大型科學計算應用中速度大大超過了中央處理器（CPU）。隨著現代GPU硬件和軟件平台的飛速發展，其近期帶來了諸多的科學突破。因此基於大規模GPU集群的高性能計算已發展成為當今科學計算的最前沿領域。遺憾的是香港目前實現的GPU加速的科學計算項目都是在僅包含數十個GPU的小型計算機集群上開展的。這嚴重限制了在諸如生物分子動力學模擬，凝聚態相變模擬以及基因組數據分析等領域的科學計算項目的規模。
我們將建立一個由大約400個最新型GPU組成的極限GPU集群（X-GPU）。 X-GPU可以支持目前在香港尚無法實現的大規模科學計算項目。我們的X-GPU集群將專門從事單精度計算，並將被主要運應用於三個科研方向：生物分子功能構象變化的分子動力學（MD）模擬，多尺度相變的MD模擬以及基因組數據分析。這些項目的成果將對包括下一代抗生素開發，相變的理解及癌症病變生物學機理解析等在化學，物理和生物學諸多領域裡產生廣泛的影響。
GPU比CPU更有效主要是因為其獨特的並行處理器架構。但是此功能也導致在GPU上編程更困難，特別是對於應用科學家而言。因此GPU計算成功的關鍵在於計算機科學家和應用科學家之間的緊密合作。我們的團隊包括了在開發高效的GPU算法和開源GPU軟件方面具有豐富的經驗的計算機科學家和數學家。他們將與我們團隊中另外的應用科學家（化學家，物理學家和生物學家 ）緊密合作，開發和優化適用於X-GPU的高效算法，從而實現在相關科學應用中的最大效能。我們預期的X-GPU的建立將推動香港在GPU大規模科學計算領域中躋身世界前列。
例質譜實驗室將會成為亞洲首屈一指的跨學科穩定同位素研究和教育中心。
項目編號：C7045-19E
項目名稱：用於表徵先進材料及器件的原子尺度分辨率環境透射電子顯微鏡
項目統籌者：黃明欣教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
香港有很多科學家和工程師正在研究納米材料及納米器件的製造、表徵和應用等基礎和應用研究。這些研究需要利用原子分辨率環境透射電子顯微鏡，在原子尺度下原位觀察納米材料的各種化學反應及合成過程，從而深入理解其背後的科學機理。本項目旨在為香港建立第一台原子分辨率環境透射電子顯微鏡，給所有香港的大學、研究機構和工業界使用，為跨學科研究與合作提供一個優良的研究平台。這環境透射電子顯微鏡可以進一步鞏固香港在納米材料和納米器件研究方面的競爭力，為香港的科技發展做出積極貢獻。
合作研究
項目編號：C1005-19G
項目名稱：材料界面的計算設計：應用航空航天材料的機械響應
項目統籌者：SROLOVITZ David Joseph
院校名稱：香港城市大學
項目摘要
當今許多最引人注目的技術取決於高性能結構材料在科學和工程上的發展。航空合金是最先進的結構材料之一，並且具有巨大的經濟價值和社會影響；先進合金被喻為現代工業皇冠上的明珠。這些合金的機械性能對飛機的可靠性、性能和燃油效率有著至關重要的影響。像大多數工程合金一樣，它們實際上是由不同的材料成分和微觀晶體結構—我們稱之為“相”—組成的複合材料。目前材料的優異性能往往通過納米級別的“相”結構的引入得以實現。這意味著這些“相”及其之間的界面至關重要。本項目將集中研究不同材料界面的基礎科學和工程問題，提供對異種材料界面結構和特性的理解，以及預測界面對宏觀機械性能的影響。我們將開發能夠預測跨尺度材料界面性能的計算材料科學基礎理論和工具，並藉此提供一種合理而科學的方法來開發和優化高性能結構合金。
項目編號：C2009-19GF
項目名稱：擬南芥非典型的NAD-capped RNA: 加端帽和去端帽的機理和NAD-RNA的分子與生理功能
項目統籌者：夏亦荠教授
院校名稱：香港浸會大學
項目摘要
基因表達是基因轉變成具有特定功能的產物（例如蛋白質）的過程。信使RNA（mRNA）作為在基因表達過程中間物，攜帶有指導產生與基因相對應的蛋白質的信息。細胞通過不同的方式修飾mRNA, 以便介導其功能。真核細胞的mRNA的5‘末端一般帶有7-甲基鳥嘌呤核苷（m7G）的帽子結構，該帽子介導基因表達的幾乎所有步驟。最近有文獻報道原核細胞和真核細胞中有些RNA帶有NAD帽子，因此可能存在一種通過NAD帽子來調節基因表達的新機制。然而，NAD的加帽子與去帽子的機制，以及帶有NAD帽子的RNA(NAD-RNA) 的分子與生物學功能尚不清楚。
我們以前建立了一種鑒定、定量和分析NAD-RNA的方法，稱之為NAD tagSeq。本項目將使用NAD tagSeq和其他手段，以擬南芥為模式生物，來揭示NAD-RNA是如何產生的，以及在多種生物學過程中NAD帽子是如何控制基因表達的。本項目將由一個具有專長互補的研究團隊實施。本研究將會為理解在多種生物的基因表達中NAD-RNA的功能做出重要貢獻。
項目編號：C4007-19G
項目名稱：基於光片顯微的寬場納米鑽石量子感應
項目統籌者：劉仁保教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
鑽石中有一種可以發光的缺陷叫氮-空位色心 – 由一個氮原子及一個空位取代鑽石中一對碳原子。激光照射下氮-空位色心的發光非常靈敏地依賴外部磁場、溫度、壓力等參數的變化。內含氮-空位色心、尺寸在百納米上下的納米鑽石很適合用來探測單個細胞裡面的生物學過程。但是激光的照射往往會損害甚至殺死細胞。為了解決這個納米鑽石生物探測中的所謂光毒性難題，本項目將利用一種片層光顯微技術。在片層光顯微成像中，激光被修飾成一薄層，可以同時照亮細胞中一個薄層中所有像素，又可以在垂直光層方向自由移動，而不似傳統共聚焦激光顯微中的逐點掃描。這樣利用片層激光照明的納米鑽石感應可以快速地實現對細胞的三維感應成像，大幅降低掃描細胞所需要的激光劑量 – 因而可望解決光毒性難題。解決此難題為研究單個活細胞內部機制提供了一種低光毒性、實時、三維甚至四維（空間加時間）、以及多模式的生物感應手段。
項目編號：C4039-19G
項目名稱：RNA修飾在大腸癌發生和轉移的機制和治療研究
項目統籌者：于君教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
大腸癌是香港最常見的癌症，其發生和發展過程包括了一系列遺傳學和表觀遺傳學的累積改變，其中表觀遺傳學調控對大腸癌的作用以及潛在機理仍有待挖掘。最新研究表明，RNA甲基化在腫瘤發病過程中發揮著關鍵作用。最常見的RNA的甲基化修飾是m6A（N6-methyladenosine，6-甲基腺嘌呤）修飾，然而目前尚不清楚m6A修飾水平的異常變化和腫瘤發生之間的內在關聯。我們前期研究發現m6A修飾的異常調控在大腸癌中發揮了重要作用。我們發現相比較正常大腸組織，m6A修飾結合蛋白YTHDF1在大腸癌腫瘤組織中表達顯著上升。進一步的實驗證明YTHDF1可以促進腫瘤的生長以及轉移、增強腫瘤幹細胞的自我更新、同時抑制抗腫瘤免疫應答。通過構建多組學數據研究發現了YTHDF1的多個靶向下游，包括ARHGEF2基因、Notch信號通路以及基因組的穩定性調控等。在這個項目中，我們將通過以下四個方向開展研究：1）通過細胞株、類器官以及轉基因老鼠模型研究YTHDF1-m6A在大腸癌發生髮展過程中的生物學功能；2）研究YTHDF1-m6A調節大腸癌發生的潛在分子機理；3）揭示並驗證YTHDF1的重要下游分子；4）評估YTHDF1的潛在臨床應用價值。本項目通過探索大腸癌的RNA甲基化修飾模式揭示新的大腸癌發病機制, 其在大腸癌發生RNA表觀遺傳學分子調控機制和臨床預後研究中具有重要的理論價值。
項目編號：C4055-19G
項目名稱：利用先進的神經影像預測早產嬰兒的語言及認知發展
項目統籌者：黃俊文教授
院校名稱：香港中文大學
項目摘要
早產嬰兒（懷孕期少於37 周）有更高的風險面臨語言和認知問題。而中晚期早產嬰兒（32-37 周）面臨語言問題的風險則更加明顯。雖然在不同的發育階段，嬰兒的語言能力在群體上有比較一致的等級水平，但是基於行為測量的預測模型在預測個體嬰兒未來語言和認知水平時還無法滿足精度標準。如果不經治療，語言障礙會導致較差的學業成績和就業前景以及較低的工作收入。由於早期干預是有效的，特別是對於那些問題比較嚴重的早產嬰兒，因此基於準確的預測結果來施行早期干預，可以避免糟糕的學業成績，減輕社會和家庭的傷痛並節省時間和經濟成本。先進的神經影像數據收集和分析工具相比單純的行為測量更有潛力準確地預測早產嬰兒將來的語言和認知問題。通過數據驅動和假設驅動的方法，本項目將使用這些工具去構建神經預測模型，進而預測每個中晚期早產嬰兒的語言和認知問題。我們的三年計劃是在中文語境中成長的嬰兒身上，檢驗語言和認知障礙的神經病理學起源的主流假說，並且創建能夠滿足醫療設備監管要求的算法和工具。我們會收集早產嬰兒的神經測量數據，並且在初次測試之後的兩年時間里收集他們的語言和認知行為數據。基於交叉驗證程序的機器學習技術，我們首先利用一個測試中心的神經和行為數據來構建神經預測模型。隨後，我們將用另一個測試中心的數據對所得模型進行外部驗證以檢驗模型的通用預測能力。在構建這些預測模型的同時，我們還會檢驗有關中文學習神經基礎的相互競爭的假說，而中文在眾多重要的維度上都有別於印歐語言。更明確地說，我們會使用磁力共振技術和預測模型來檢驗左側外側裂區的神經纖維異常，相對於全局性的白質纖維異常，是否能夠更好地預測早產嬰兒將來的語言表現。我們希望研發出首個面向在中文語境中成長的早產嬰兒的並具備通用性的可專利化的預測模型，以此幫助家長和教育工作者設計個性化的早期干預方案。
項目編號：C5008-19G
項目名稱：靶向細菌RNA聚合酶全酶形成過程的新型抗菌化合物研究
項目統籌者：馬聰博士
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
多藥耐藥性細菌（又稱為超級細菌）引發的感染疾病，在全球範圍都嚴重影響人類健康。我們迫切需要具有新作用機制的抗菌藥物來解決目前的細菌耐藥性問題。核糖核酸（RNA）是由脫氧核糖核酸（DNA）通過RNA聚合酶（RNAP）的作用合成的，這個過程稱為轉錄。細菌需要RNAP和sigma因子蛋白（s）形成的全酶才能特異性地啟動轉錄。RNAP全酶的形成對於細菌的生存至關重要，而且在細菌中具有高度保守性，但在人類中卻不存在對應的保守序列。因此，對於開發新型安全有效的抗菌藥物來說，它是一個有吸引力的標靶。我們首先報道了通過理性設計和計算機模擬篩選發現的針對細菌RNAP全酶形成的小分子抑製劑（C3）。一些C3的化學衍生物對臨床上重要的病原體具有抑制活性，其活性水平與市售的抗生素相當。同時，這些化合物對人細胞系的細胞毒性較低。我們認為靶向細菌RNA聚合酶全酶形成的抑製劑適用於抗菌藥物的開發。本項目提案旨在評估新設計和合成的C3化合物文庫，為進一步開發抗菌藥物提供候選化合物。該提案的實施將建立一個全面的研究平台，引領靶向細菌轉錄的抗生素研發新領域。項目成果將提供一類針對細菌感染性疾病的具有獨特治療潛力的候選抗菌藥物，並為新作用機制的抗菌藥物開發提供理論和實驗基礎。該提案同時建立了一個世界水平的多學科合作計劃，該計劃將通過在抗菌藥物研發方向上的研究為人類社會的健康需求做出貢獻。
項目編號：C5011-19G
項目名稱：多尺度時空單細胞原位分析：機制和生物醫學應用
項目統籌者：楊莫教授
院校名稱：香港理工大學
項目摘要
在生物學和疾病研究中，確定單細胞水平的細胞起源、狀態和功能差異，始終是一項重要且具有挑戰性的任務。但當前單細胞分析技術的發展受到兩個基本限制。首先，現有技術在時空範圍內缺乏從單個分子水平到單個細胞內全細胞水平的同時多尺度生物分子檢測的能力，實際上大多數當前的單細胞分析技術只能在某個時間點在全細胞水平上測量大量分子的總體平均值 （例如單細胞測序和流式細胞儀）。其次，由於熒光分子的光譜不重疊要求，當前的單細胞檢測僅限於一次檢測少量的幾個基因。因此，研發從單分子水平、細胞器水平到全細胞水平的多尺度時空單細胞原位分析新技術具有重要意義。
本項目將研發用於多尺度時空單細胞分析的各種類型的多色熒光共振能量轉移（FRET）納米探針，包括用於單分子水平基因檢測的多色sm-FRET，用於亞細胞水平細胞器活性檢測的g-FRET和用於全細胞水平定量集合檢測的UCNP-FRET；並結合超分辨率成像的多色光譜條形碼映射技術，實現多種生物分子的實時跟蹤和多通道檢測；並研發基於水凝膠液滴的單細胞原位分析平臺，將生成單細胞負載的微凝膠，用於在自然3D微環境中進行高通量分析。本項目建立的系統將用於深入研究各種3D機械微環境下單體腫瘤幹細胞（CSC）可塑性、異質性以及相關的耐藥性分析，得以解決腫瘤精確治療中的基本問題，並為下一代單細胞檢測新技術打下堅實的基礎。
項目編號：C6018-19GF
項目名稱：骨骼肌幹細胞靜息態及早期活化的分子調控
項目統籌者：鄔振國教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
在哺乳動物中，成體肌肉衛星細胞（即肌肉幹細胞或MuSC）對損傷引起的肌肉再生至關重要。在未損傷肌肉中，絕大多數MuSC處於靜息期（即細胞的一種不活躍，低耗能的類休眠狀態）。一旦肌肉損傷，這些處於靜息期的MuSC（又簡稱為QSC）被激活，然後重新進入細胞分裂週期進行細胞分裂增殖，再進一步經過細胞分化融合來修復受損的肌肉。QSC需要非常長的時間（約需36-48小時）才能進入第一個細胞分裂週期；而已分裂過的細胞只需8-10小時就可以完成下一個細胞分裂週期。此與QSC活化相關的超長時段受到嚴格調控：一旦失調，QSC就無法活化及進入細胞分裂週期進而導致肌肉損傷後無法修復。目前我們仍不清楚QSC在進入細胞分裂週期前是如何受調控的。在本項目中，我們準備利用幾個已知QSC在此最初超長活化時段有問題的小鼠突變體，來進行系統的在分子，細胞，小鼠各層面的全面研究。通過深入的機理研究，我們希望能更好地在分子，表觀遺傳，及信號傳導層面了解MuSC的靜息期及早期活化的調控機制。我們的研究結果將會有助於今後開發基於肌肉幹細胞的再生醫學療法來治療各類肌肉疾病包括老年肌肉退化症。
項目編號：C6023-19GF
項目名稱：開發小光伏損失的非富勒烯有機太陽能電池
項目統籌者：顏河教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
有機光伏材料（OSC）是目前新能源方向的前沿熱點方向。由於其質輕，柔性，半透明與綠色環保的特性，有機太陽能電池有望取代傳統矽太陽能板成為新一代太陽能電池。此外，這些特殊性質為有機光伏材料開拓了新的應用方向，如光伏建築一體化與室內光伏應用等以現有的矽電池技術無法實現的應用方向。
由於大量電壓損耗現象的存在，有機光伏材料的效率一度落後於商品矽太陽能電池。近年來，隨著非富勒烯受體的快速發展，有機光伏材料的損耗顯著減小，而光伏裝換效率顯著增加。目前，有機太陽能電池效率已經突破17%，與20%的商品矽太陽能電池基準相差無幾。
儘管有機光伏材料經歷了長遠的發展，領域內對於高效電荷分離的光物理與化學機理仍然缺乏了解。這阻礙了進一步的材料優化與器件發展，使得有機光伏材料的技術轉移與商業化面臨挑戰。因此，本課題致力於基礎光電與結構化學的研究，不僅有助於了解有機太陽能電池背後的機制，也促進了香港柔性光伏的發展。在香港政府近日提出上網電價補貼政策的背景下，進一步提升有機光伏的社會與科技影響力更顯重要。
項目編號：C6025-19GF
項目名稱：拓撲和非常規超導體的研究
項目統籌者：羅錦團教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
超導體中的電流以零電阻的方式進行傳導。在上世紀初，有許多超導體被發現，如汞、鋁和鈮等金屬；然而，有關超導的微觀機制（BCS理論）直到約五十年後才被提出。該理論的提出者Bardeen，Cooper和Schrieffer（BCS）解釋說，當具有相反自旋的電子被電子-聲子相互作用“粘合”在一起形成所謂的“庫珀（Cooper）對”時，超導態就會出現。
在上世紀七八十年代後期，高溫超導體和非中心對稱超導體等新型超導體被研究人員發現。這些超導體具有不同的庫珀對，因此與原始BCS理論所假定的物理性質不同，它們被稱為非常規超導體。例如，高溫超導體可以在比常規超導體臨界溫度高得多的溫度下仍然保持超導狀態。
約二十年前，人們意識到一種被稱為p + ip波超導體的非常規超導體是一種可以承載馬約拉那（Majorana）零能模的拓撲超導體。重要的是，馬約拉那零能模可用於拓撲量子計算，而拓撲量子計算由於拓撲保護能夠有效地抵抗環境干擾。
由於非常規和拓撲超導體的新穎特性，對這些超導體的研究已成為重要的研究領域，並且近年來有關非常規和拓撲超導體的研究也取得了令人興奮的突破。
首先，我們以及其他的團隊提出了許多實現拓撲超導體的新方法。其中我們的小組提出了一些可極大增強拓撲超導性的實驗可實現性的理論方案。我們的實驗小組可以製備出高質量的拓撲材料並利用拓撲材料中製造出相應的納米器件。同時我們的團隊由一個理論課題組和四個實驗課題組所構成，有能力也有意願為有關拓撲超導體的研究做出新的重要貢獻。
其次，只有數個原子層厚的過渡金屬二硫族化物（TMD材料）在近幾年被發現是超導體，並表現出許多非常新穎的超導特性。在過去的幾年中，我們對TMD材料進行了廣泛的研究，結果表明，許多TMD材料在實現拓撲和非常規超導性具有很大的前景和潛力。同時，我們的實驗團隊能夠製備出具有極高遷移率和質量的TMD材料，這使得在極低的溫度和強磁場下測量這些新興超導體特性成為可能。
憑藉我們團隊多具有的專業知識和豐富經驗，我們已經為探索拓撲和TMD材料中的新型拓撲和非常規超導性做好了準備。
項目編號：C6026-19GF
項目名稱：發現新型抗生素：基因組挖掘與多樣性導向有機合成相結合的策略
項目統籌者：童榮標教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
抗生素的廣泛使用和日益增加的消費量已促使細菌發展出對多種藥物的耐藥性，危及許多依靠抗生素控制細菌感染的醫學治療和外科手術。令人擔憂的且日益增加的抗生素耐藥性急需科學家開發具有新型分子骨架的新型抗生素。與基於常規活性導向的發酵不同，我們在此合作研究項目中提出：用基因組挖掘和面向多樣性的有機合成相結合的方法來發現新的抗生素。
基因組挖掘：在基因組時代，將大量遺傳信息存儲在可公開訪問的數據庫中，我們將採用全球基因組挖掘方法來鑑定那些編譯抗菌天然產物的生物合成基因簇（BGC）。我們當前的重點將是通過用antiSMASH挖掘GenBank裡的微生物基因組來發現新的含十氫化萘的大環內酯/大環化合物（DFM）PKS抗生素，因為許多十氫化萘的大環化合物（DFM）表現出有效的抗菌活性，其作用方式與已知的大環內酯抗生素不同。此外，我們將探索基因組挖掘，以使用類似的生物信息學方法發現新的NRP-PK雜化的抗菌化合物。
代謝組學分析和生物活性測定：一旦通過基因組挖掘選擇了細菌菌株，我們將購買來源可靠的細菌菌株進行發酵。來自發酵的提取物將被分級分離，然後使用的ESKAPE細菌進行可能的抗菌活性分析。感興趣的有活性部分將使用UPLC-MS / MS進行代謝組學分析，並將結果提交至開放訪問服務器全球自然產品社交分子網絡進行分析，以鑑定新的抗生素，例如十氫化萘大環化合物。
化學合成和修飾：在通過基因組挖掘和代謝組學鑑定新抗生素之前，將致力於開發新的有效合成策略，用於全合成炭疽黴素（anthracimycin）和與十氫化萘大環內酯類藥物。一旦確定了新抗生素，將啟動已鑑定抗菌天然產物的化學合成，以確保為全面的生物活性測定提供天然產物，並將進行化學修飾以提供類似物庫，以研究結構-生物活性關係（SAR）。
作為化學合成的替代方法，我們將研究新鑑定的抗生素的生物合成，並在異源宿主中克隆和表達鑑定的BGC，以增強新抗生素的生產並促進次生代謝產物的進一步生物工程。
最後，我們將研究新發現的來自SAR的抗生素導線的作用方式，並評估其耐藥風險和毒性。
項目編號：C6027-19G
項目名稱：白介素-33在阿茲海默氏症突觸功能失調及發病過程中的作用
項目統籌者：葉玉如教授
院校名稱：香港科技大學
項目摘要
阿爾茨海默氏病（AD）是最常見的失智症，全球患者逾4,000萬人。隨著世界老齡人口的快速增長，預計到了2050年，患者人數將會而達到1.3億。目前尚未有藥物能夠治癒AD，當前藥物只能緩解其症狀，故此迫切需要開發有效的針對疾病的治療方法，然而對AD複雜病理生理的認識不足阻礙了藥物的開發。AD的特徵主要包括大腦中毒性β-澱粉樣蛋白（Aβ）肽的積累和神經元中神經原纖維纏結的形成，但近期研究指出大腦中的免疫反應也在AD的發病機理和進程中有著重要作用。
在之前的CRF項目中，本團隊在已經發現免疫蛋白白介素33（IL-33）注射可以逆轉AD老鼠突觸可塑性損害並降低毒性Aβ水平的基礎上，致力於明確IL-33在AD病理中的作用。我們的研究結果確定了IL-33在AD中的有益效果，證實其可以成為一個用於AD和輕度認知障礙（早期階段的失智症）的潛在治療方法。這些研究進一步揭示了免疫系統紊亂與AD發病機理的關係。
本項目將會在之前的研究基礎上全面探索IL-33在AD中的作用。小膠質細胞是中樞神經系統的主要免疫細胞以及第一道防線。已有研究顯示IL-33可以通過調節小膠質細胞的吞噬活性及炎症反應來緩解AD病變。所以本項目將深入研究在IL-33减轻AD病理的過程中，小膠質細胞功能狀態轉變的分子機制；此外也將詳細檢測IL-33對海馬突觸可塑性和記憶功能的作用，從而闡明其修復AD突觸和記憶缺陷的細胞機制。鑒於在AD中免疫反應和tau病理有很強的相互關係，本項目同時也會探討疾病進程中IL-33對tau病變的作用。這些研究結果將有助於提高對AD中IL-33 / ST2途徑的認知，進一步驗證IL-33治療AD的潜力，並有助確定有效監測和治療AD的新方法。
項目編號：C7009-19G
項目名稱：專注力失調及過度活躍症國際和本地大數據網絡平台之建立和應用
項目統籌者：黃志基教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
專注力失調及過度活躍症（ADHD）是一種神經發育障礙症，此症可引發多種不良的行為/表現，例如濫用藥物/藥物上癮、增加自殺風險、與同儕關係惡劣以及學習/職業表現不佳等。ADHD是全球公認的嚴重公共衛生問題。全球7.2％的兒童和香港6.4％的兒童都患有此症，而且與ADHD相關的不良影響通常持續到成年，此為個人健康、社會和醫療系統帶來了沉重的負擔。
本研究旨在探索應用大數據和建立跨國ADHD研究平台的可行性。現時香港有一個常規更新的電子健康數據庫，當中包含了所有公立醫院和診所去識別化（不包含可辨別的個人資料）的臨床資料。同時，香港已有不同研究團隊建立了數個以兒童及青少年為主要研究對象的追蹤研究。本研究將開發一個數據鏈接模型，將長期蒐集的研究數據和常規電子健康數據整合。研究結果將總括數據鏈接成功率和特徵，並評估ADHD藥物能否降低兒童患者受到不當對待的風險。同時，我們將運用全球多個數據源去建立一個國際大數據平台，作為一項概念驗證研究，為將來ADHD全球大數據研究工作奠定基礎。
本研究建立的數據鏈接平台對於探究ADHD的長遠影響十分重要，鏈接大數據的分析將能為決策者提供關鍵信息，從而為ADHD患者提供終生的支援。本研究建立的研究平台和國際研究網絡將持續支援ADHD的研究，並為全球ADHD患者及其家人提供在教育、醫療以及社會支援等方面的協助。
項目編號：C7013-19G
項目名稱：香港海洋之下:人類與環境健康風險因素-MarineGEO在香港的應用
項目統籌者：Dr. D.M. Baker
院校名稱：香港大學
項目摘要
生物多樣性描述了地球上整個物種的多樣性。我們被各種大型魚類和海洋哺乳動物吸引著。然而，在汪洋大海中，佔最大數量的是微小生物，(例如數之不盡的微小蠕蟲和在海底居住的螃蟹)，牠們對海洋生態系統產生了莫大的影響。這些微小生物像城市裡的清潔人員一樣，可以協助海洋裡營養物質的循環及清除廢物，而這些物質亦是支撐著漁業的重要營養來源。本項目旨在擴大我們對本地海洋生物多樣性的了解，並幫助了解人類活動所製造的問題，如污水，水產養殖和沈積，如何影響其海洋生物的多樣性。透過安放被動式採樣器（稱為ARMS），這採樣器尤如海洋生物的小型塑料 “旅館”，我們可以在微觀尺度上進行海洋生物普查。另外，我們將以實驗設計的方式，將這些採樣器（如便攜式海洋生物社群）放置於不同的設計場景進行實驗，使我們能夠確定這些海洋生物社群如何抵禦環境變化，並從人類活動的變化中恢復。通過這些實驗，我們可以為海洋管理工作者提供資料，以恢復我們的海洋環境。此外，本研究項目將篩查樣本中的病原體和抗微生物劑，進而了解海洋生物多樣性是否可以減低人類健康風險。
項目編號：C7015-19G
項目名稱：通過殘留中微子對宇宙結構的影響測量中微子質量
項目統籌者：林仁良博士
院校名稱：香港大學
項目摘要
通過結合香港大學的天文測量、香港中文大學的宇宙學模擬和香港科技大學的理論宇宙學的專業知識，我們初步確定了絕對中微子質量尺度：∑mν =（0.11±0.03）eV。此值雖然與反向中微子質量層次結構允許的最小質量0.1 eV一致，但仍然不能夠精確地區分此值和正常層次結構中允許的最小質量0.06 eV。本項目通過收集全面的天文數據，並進行嚴格的宇宙學模擬來確認我們的初步測量，從而提高我們的測量精確度, 以區分兩個中微子質量層次結構。精確的質量測量將有助於確定中微子質量等級次序，並引導超越標準模型的物理學。
項目編號：C7028-19G
項目名稱：集成化學生物學方法以解析組蛋白H3K79修飾密碼
項目統籌者：李祥博士
院校名稱：香港大學
項目摘要
組蛋白翻譯後修飾（PTMs）是表觀遺傳調控基因功能的主要細胞機制。組蛋白H3的79位賴氨酸（H3K79）上存在多種翻譯後修飾。其中，發現最早也是研究最為廣泛的是H3K79位的甲基化修飾。該修飾被發現是由名為DOT1L的‘書寫器’引入到H3K79位點。然而，由於仍不知道特異性識別該位點甲基化修飾的‘閱讀器’，因此，研究人員仍不甚了解其生物學功能以及其調控下游細胞活動的機理。除甲基化外，在H3K79位點也鑑定出其他翻譯後修飾，其中包括琥珀酰化修飾。最近的研究發現H3K79的琥珀酰化與腦腫瘤的形成有關，但對其調控機制和生物學功能的了解卻很少。本項目將提供新的研究策略，以系統全面的表徵在核小體環境中組蛋白翻譯後修飾所介導的蛋白-蛋白相互作用。本項目的成果將有助於研究人員更加全面的理解組蛋白H3K79修飾如何影響、調控細胞生理活動，並為治療一系列的相關腫瘤疾病提供新的思路和方法。
項目編號：C7044-19G
項目名稱：關於椎間盤組成細胞之命運及譜係發育的基因調控網絡系統分析
項目統籌者：謝賞恩教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
脊柱椎間盤在提供柔韌性和緩衝脊柱受壓方面發揮著重要的作用。在椎間盤疾病中，椎間盤髓核的功能隨著年齡的增長而下降並引起腰背痛，是導致殘疾的主要原因，並嚴重影響全球經濟和數百萬人的生活質素。然而椎間盤疾病的致病機理尚不清楚。
人類出生時健康的髓核充滿了與胚胎細胞特性相似的形態獨特細胞。在老化過程中，髓核的細胞數目逐漸減少而其形態也發生變化。這變化引致其他細胞形態的出現，包括成纖維樣細胞。目前對於這些形態不同的細胞之間的分子特徵、功能作用和譜系關係了解甚少。
髓核細胞不斷受到多種壓力，例如缺氧、營養不足、機械負荷等，這些壓力會通過分子途徑激活細胞應激反應。過量的機械負荷和細胞外基質的變化會導致基質變硬，從而觸發機械敏感型調節因子的激活，但其分子機制尚不清楚。雖然以藥物恢復椎間盤功能的療法優於手術修復方式，但建立與發展恢復療法必需要對引起疾病的機制和人類髓核細胞的功能特性有全面了解。通過分析單個髓核細胞的基因表達，將闡明人類髓核細胞群在生命不同階段的分子特徵，為深入認識椎間盤疾病奠定了基礎。我們發現細胞應激反應和TGFβ/ BMP通路等多種信號通路和基因得到激活，其中三種特異性轉錄因子可調節胚胎樣髓核基因的表達，是髓核細胞得以保持胚胎期及健康特徵的關鍵之所在。
在本項目中，我們旨在闡明控制髓核細胞特徵、分子通路和基因調控網絡，以及它們適應和應對外來挑戰的能力。我們假設在發育早期，三種特異性轉錄因子的活性有助於維持健康的髓核細胞。隨著年齡的增長，以及長期氧氣和營養不足，加上機械負荷的增加，機械敏感的轉錄因子和應激反應通路的激活促進了基因調控的改變，從而導致健康的髓核細胞轉化為成纖維樣細胞，形成硬化的細胞外基質，這些改變導致椎間盤的功能受損。為了證明這個假設，我們將確定幾種特異性轉錄因子、應激反應和其他機械敏感轉錄因子在維持髓核細胞身份和命運方面的相互聯繫。因此，我們將研發人類多能幹細胞試劑，以在體外追踪人類髓核細胞及其衍生譜系的分化。我們將利用基因修飾的髓核細胞、功能化基質、生物反應器和小鼠模型以及先進的基因組技術，來研究控制髓核細胞分化和命運的分子機制。本研究項目可望進一步揭示關於人類髓核發育及細胞應激反應的分子機制，以應用於椎間盤疾病研究，將來更可提供適用的人類細胞以應細胞療法和椎間盤疾病的藥物篩選之需。
項目編號：C7069-19G
項目名稱：心理抗壓能力與精神健康：內在情感腦神經生物系統與外在社會支持因素的影響
項目統籌者：李湄珍教授
院校名稱：香港大學
項目摘要
與壓力相關的疾病在世界各地變得越來越普遍，例如抑鬱和焦慮已成為導致身體或心智障礙的主要原因。香港青少年的自殺率，以全日制學生的比率特別令人擔憂。可惜現時沒有跡象顯示這些與壓力相關的問題會減少，因此，研究如何保障人們免受壓力影響變得十分逼切，而心理彈力（彈性）就是抗壓能力的一個關鍵因素，它代表著人們從壓力和逆境中復原的能力。通過神經，生物，社會和行為各系統之間複雜的互動和動態調節，心理彈力已經成為多面向概念。因此，只有通過全面檢視心理彈力的內在因素（神經生物學和情感）和外在社會生態系統之間的關係，才能充分理解什麼是心理彈力。另外，我們將會利用電腦計算建模方法整合各種模式數據，提供可靠的證據並進行有效的分析，以闡明神經生物學/心理社會機制與心理彈力之間的關係。本項目將會顯著啟發未來的心理彈力研究，尤其對於早期識別與壓力相關障礙的風險因素，及對其防禦起關鍵作用。本項目的研究結果將有助於制定全方位的健康教育策略，進一步推廣心理健康。