项目名称：分子生物探针医学工程中心
项目统筹人：王昭春教授（中大）
摘要
细胞表面蛋白是细胞与细胞及细胞与环境之间沟通的主要途径，也是一类可紧密调节众多细胞过程和讯号通路的重要蛋白。尽管细胞表面蛋白仅占人类蛋白质组的23％，但目前超过60％的FDA获批药物以它们作为靶点，具有临床价值。然而，公共蛋白质组和基因组数据库中并未充分地展现细胞表面蛋白作为诊疗靶点的潜力。在此项目中，我们计划系统性地分析细胞表面新型抗原决定体在三种亚洲多发癌症中的作用。这三种癌症包括肝细胞癌（HCC）、鼻咽癌（NPC）和肺腺癌（LADC）。我们将根据研究成果进一步合成既能运用于分子成像，又能进行精准治疗的双标靶治疗诊断探针。我们还将发掘能够作为癌细胞特异性抗原的表面蛋白，以此通过基因工程改造嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞。
为了实现我们的目标，我们组建了一支由资深研究人员组成的多学科团队。我们的团队成员已经在HCC、NPC和LADC的驱动突变方面取得了重要的研究成果，但由于靶向体细胞突变的药物数量有限，在个体化治疗中利用这些癌细胞的遗传学弱点仍然是一项挑战。我们近期的测序研究表明靶向肿瘤特异性表面蛋白的探针能为治疗诊断学带来新的发展机遇。根据SMRT测序数据我们发现由选择性剪接导致的新接合点比体细胞突变更为常见，并且影响许多细胞表面受体。这些新发现促使我们追求更加有效的治疗方案，并启发了当前的抗癌疗法。我们团队的成员已成功运用细胞SELEX技术筛选出核酸适配体，并发现某些表面蛋白能够作为CAR-T细胞工程改造中的抗原结合片段。研究团队曾成功注册诊断性化验成果，并在香港成立了生物技术公司。此外，我们的临床研究人员都是国际临床试验的一线临床医生和领导者。本项目的建立充分利用了我们现有的优势，其中包括癌症基因组和EBV研究、生物讯息学、适配体化学、小分子合成、嵌合抗原受体改造、临床肿瘤学，以及独特的研究模型和累积多年的基础设施。在卓越学科领域计划的主导下建立治疗诊断学工程研究中心，对香港具有战略意义。治疗诊断工程学在生物技术和生物医学领域的大量应用将会带来经济效益，社会影响力和崭新的思维模式，从而提高香港在相关领域的国际性领导地位。
项目名称：老龄性骨胳系统退化及再生策略
项目统筹人：秦岭教授（中大）
摘要
全球老龄化问题日趋严重，而这一问题在香港尤为突出。据预测，2064 年香港的老龄化人口将从2014年的15%增至36%。目前，香港男性和女性寿命均居世界首位。年龄相关的骨质疏松症和骨折的发生率很高，全世界每三秒钟就会发生一宗骨质疏松性骨折。其较高的死亡率给患者，家庭和社会带来了巨大的经济负担。虽然目前关于衰老已有广泛的研究，但仍迫切需要开展系统性的多学科研究，以针对性地促进骨胳代谢紊乱性和退行性损伤情况下的骨胳再生。具生物活性和生物可降解性植入材料可在提供临时固定的同时，刺激骨胳再生，因而具有巨大的临床应用潜力。我们近期的研究发现生物可降解镁金属（Mg）具备独特的生物力学性能和生物学功能（Zhang Y. et al., Nat Med, 2016 [1]），即通过降解释放的镁离子刺激骨膜中的感觉神经末梢，从而上调和释放背根神经节中的降钙素基因相关肽（CGRP）促进成骨。我们进一步地阐明CGRP可促进骨膜源性干细胞向成骨细胞分化，从而加强骨质疏松性骨折的愈合，意味着镁金属是促进老年人骨胳再生的极佳生物可降解金属材料（Zheng YF, Qin L, Yang K, 2016, Monograph: Biodegradable Metals [2], and Wang JL et al. Advanced Science, 2020 [3]）。此外，局部的碱性环境和氢气还可通过调节局部炎症，减少氧化应激和延缓细胞衰老来促进新骨形成。然而，其深层次的作用机制还有待进一步研究。本次卓越学科领域（AoE）项目是前期优配研究金/创新及科技基金/协作研究金/主题研究计划资助项目的延续，我们的多学科研究团队还将运用先进的生物技术（如高通量单细胞测序等）解决上述的科学问题，同时推动创新型生物可降解植入物的研发，并进入多中心临床试验和III类医疗产品注册，进而实现和拓宽其临床应用。我们团队将努力寻求针对难治性肌肉骨胳疾病的新型治疗手段实现临床转化，从而减轻老龄化社会带来的医疗和经济负担。
主要参考文献 (*: 通讯作者)
- 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.
- 郑玉峰，秦岭，杨柯. 2016. 可降解金属. 科学出版社, 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.
项目名称：超构光学、超构声学和超构元件
项目统筹人：蔡定平教授（理大）
摘要
本项目旨在开发能够控制和操纵电磁波与声波的新型超构材料和超构元件，并将这些材料和元件应用到人们的日常生活中去。超构材料和元件利用了人造结构中的局域和非局域共振，通过改变单元结构来对电子、声子、等离子体激元和激子响应进行调制，并实现自然界中所没有的新性质和功能。我们的项目将涵盖超构材料的设计、数值模拟、先进制造，表征和测量，并将这些材料应用于包括环境、生物医学、成像和传感，以及资讯安全等各个领域。我们期待本项目将为基于知识型的智慧人工材料和元件的发展提供一个崭新的平台，以绿色节能、便携和可穿戴为创新目标，并且与微纳米电子工业技术的先进加工方法4.0相容。我们相信，本项目的成功将会产生地区性甚至全球性的影响。这卓越学科领域计划项目将汇聚本地各大学现有的研究力量，并将其推向更高的水准。同时这一项目不仅培育本地青年人才，还将吸引全球人才到港发展。本项目中超构元件的知识产权和创新成果可以策略性地改造和提升香港的高科技产业和工商界。香港目前的独特之处，在于拥有足够的超构材料科技人才，可以在基础科学发现上作出重要贡献，并将其成果转化成实际应用，从而推动大湾区的商业和工业的发展。
项目名称：二维材料研究：新兴技术的基础
项目统筹人：姚望教授（港大）
摘要
硅基微电子器件尺寸的不断缩小，从成本、性能和功耗几个方面带来讯息技术的急速发展。而由于硅材料固有尺寸限制所带来的瓶颈，这发展趋势的经验法则 ─ 摩尔定律将被终结。未来信息科技的进一步发展，需要在多方面探索新的途径，包括新的材料体系以容纳更小器件，新的量子自由度以加载讯息，以及新的物理原理以相应处理和储存讯息等。
二维材料在革新微电子学和讯息科技方面具有巨大的潜力。各类二维材料具有从金属、半导体、绝缘体，到磁体和超导体在内的广泛的材料属性。电子在二维材料中的自旋和能谷量子自由度产生的一系列奇特的物理现象，能有效处理和加载讯息。其原子尺寸的极限厚度，将进一步突破现有器件尺寸限制，并对材料和器件功能带来前所未有的可调控性。此外，不同属性的二维材料可以不受限制地进行堆迭组装，形成各种异质结构，从而为探索并实现全新的材料和器件功能带来广阔的前景。这一卓越学科领域项目旨在针对二维材料领域的重大科学问题，从物理机理、材料合成、器件工程几个层面进行协同攻关，探索二维材料为电子学、光电子学和光子学发展带来的广泛机遇。作为一个涉及多领域的跨学科项目，项目团队成员来自香港五所大学物理学、应用物理学、化学、电子工程学等领域，并在二维材料相关研究方面具有国际影响力或国际知名的专家。项目的开展将巩固香港在这一领域基础研究和应用研究方面的现有优势，其长远目标是开发具有应用潜力的原型器件。