设施/设备
香港应用于生命科学研究的首个综合超低温冷冻电子显微镜公用平台
项目统筹者：姜里文教授 (香港中文大学)
由于近来最新一代的电子计数数码或直接检测设备（DDD）相机被引入市场，超低温冷冻电子显微镜（cryo-EM）已经成为用于以高分辨率观察生物分子的三维（3D）结构的有力工具，被称为革命的进展。 另一方面，超低温冷冻电子断层成扫描技术（cryo-ET）则用于观看细胞处于其自然状态的3D结构。当与新引入的称为相板的光学装置配合使用时，cryo-ET可以分析细胞结构的细节。在这个项目中，我们的目标是适时地为香港的生命科学研究建立一个世界级的cryo-EM / cryo-ET共享设施。我们将与香港科学家和国际合作者共同建立一个配备了用于cryo-EM的DDD相机的200kV低温-EM / cryo-ET TEM（穿透式电子显微镜）系统和用于cryo-ET的相板。我们会将这个新系统推广至香港的研究界，进行生命科学方面的高影响力合作研究，并以促进研究成就，培训香港和其他地方的青年科学家作为最终目标。
用于纳米系统制造的反应离子深硅刻蚀设备
项目统筹者：潘永安教授 (香港科技大学)
此项目的目标是购买并安装一台最先进的反应离子深硅刻蚀（DRIE）设备，主要用于纳米系统的研究和开发。被提议的设备与现有设备相比，生产能力提高4 倍，刻蚀图形的特征尺寸减小10倍。它将会进一步加强大学教育资助委员会（UGC）或非UGC资助的研究单位和本地工业界在DRIE相关项目的研究合作和设备的共享利用。同时，此项目也进一步加强香港在纳米制造技术方面的基础设施建设。
量子材料的物理性质测量平台
项目统筹者：王建农教授 (香港科技大学)
量子材料例如拓扑物质，二维过渡金属二硫属化物，低维半导体和磁性半导体，超导体，石墨烯和碳纳米管等，由于它们在下一代电子学和光电子学，以及量子计算和信息技术的潜在应用，已经引起了来自全世界研究者的注意，并且是目前非常热议的研究领域。这些量子材料表现出许多新的性质，其只能在高磁场和低温的极端条件下进行研究。过去已经证明，在低于1K的温度和高达16T的磁场下，揭示了材料的许多有趣的量子物理现象，发现了基础物理原理，并且探索了潜在的应用。
在这个合作设备申请中我们要求建立一个量子物理属性的测量平台，能够达到极端条件包括高磁场（高达16 T）和超低温度（低至0.05 K），具有多种测量功能包括直流/交流电传输，热容量和传导，扫描探针显微镜和共聚焦光学显微镜。该平台的建立将大大提高香港量子物理研究和材料设计的能力和实力，从而加强目前的合作，促进跨机构的新合作。这个合作项目的目的是利用提出的平台，加强我们在基础物理学的研究，通过实施一系列协作的基础研究活动发现量子材料的新颖性质。
这项拟议研究的成功，不但会加强我们对个别物质系统的基本理解，使我们能够识别和发现新的基本物理原则，而且还将确保在香港的量子物质研究中建立一个合作平台。这将为探索这些量子材料系统在诸如电子学，光电子学，磁感应，能量，量子计算和信息技术领域中的应用提供急需的基础。
建立第三代基因排序核心设施
项目统筹者：沈伯松教授 (香港大学)
ＤＮＡ（脱氧核醣核酸）是生物的遗传物质，它由四类不同的“碱基”（由字母Ａ、Ｃ、Ｇ和Ｔ代表）连接组成。这些“字母”的排序称为ＤＮＡ序列，而一段具有功能性的ＤＮＡ序列则称为“基因”。ＤＮＡ序列会决定各生物的物种和属性，而它的变化则会引起许多疾病，如导致先天缺陷和癌症。测定ＤＮＡ序列的技术于几十年前已发明，并在可测定的长度和通量方面不断增加。进行这些工作所需要的精密仪器和专业人才通常并不是个别研究小组所能负担。香港大学李嘉诚医学院基因研究中心于十多年前成立，成为促进本地研究人员分享这些昂贵资源的平台。我们目前拥有多款ＤＮＡ排序仪器，切合不同的研究需要。我们现建议购置最新一代的ＤＮＡ排序仪（PacBio Sequel 系统），用以测序长达 60,000 个碱基的ＤＮＡ，此检测数量己远超现有仪器可测序的长度。这新技术将为研究各种潜在致病微生物的基因组开辟新机会，并有助了解长距离ＤＮＡ结构重组在疾病中所扮演的角色。海外的研究人员最近已发表了由这新技术带来的卓越研究成果，我们认为让本地的研究人员能轻易地运用这新技术是十分重要的。
合作研究
面向大数据的安全云存储及隐私保护技术研究
项目统筹者：贾小华 (香港城市大学)
近年来，公有云已经成为各类企业及科研机构进行大数据存储、分析等任务的重要平台。在这一趋势下，传统的数据安全和隐私保护技术已经不足以应对新兴大数据应用中种类繁杂的敏感信息所带来的挑战。本项目针对大数据容量大、类别多和生成快等特点，着力研究如何解决云存储在这一背景下所产生的新的安全及隐私保护等相关问题。相关研究成果将使广大用户能够直接在加密数据上进行搜索操作，以及能够轻松地验证数据分析结果的正确性，同时支持通过移动终端进行安全可靠的云服务访问，而不必担心安全漏洞。我们相信该项目不但能够增加用户对云存储系统的使用信心，而且还能进一步推动云存储技术朝着更加安全、可靠、高效的方向发展。
核受体PPARD 参与运动改善糖尿病血管病变的跨学科研究：细胞间信号与能量代谢
项目统筹者：黄聿教授 (香港中文大学)
我在香港，肥胖和糖尿病的高患病率引起的心血管并发症仍是主要的慢性病症之一，影响公众健康。香港人的生活习惯和繁忙作风令人缺乏运动，引起各种健康问题。运动能改善心血管健康与新陈代谢。我们已知运动通过AMPK 和PPARD 改善糖尿病小鼠的血管功能。但是关于运动对脂肪组织的功能调节，以及血管内皮细胞的参与作用知之甚少。
我们组成了一个跨学科研究团队，我们将研究以下问题：在糖尿病与动脉粥样硬化模型小鼠中，运动或激活PPARD 是否通过促进细胞有氧代谢改善血管功能；寻找能模拟运动有益效应的作用靶点；探讨运动是否通过AMPK 和PPARD 改善脂肪中侧链氨基酸与脂肪酸代谢，从而调节糖尿病小鼠脂肪与血管的功能。
我们希望通过这项研究更好地理解运动怎样通过调节体内各器官功能从而对代谢与血管健康产生益处。我们也希望找到能模拟运动益处的新的药物靶点和能用于临床检测糖尿病与心血管疾病的新的标记物，继续加强我们与本港另两所大学之间以及与中国大陆和台湾的合作，帮助我们建立一个研究糖尿病和肥胖相关的血管疾病研究平台。
阐明老化卵母细胞质量下降的基因组特征: 从分子机制到应用
项目统筹者：李天立教授 (香港中文大学)
女性生育率随着年龄的增长而急剧下降，高龄产妇怀孕相关的并发症如流产，遗传疾病和异位妊娠对母亲是一个很大的健康问题。高龄怀孕也影响辅助生殖技术成功率。导致高龄生育力恶化的一个主要因素是卵子质量下降。最近卵子捐赠和人工授精研究表明卵子质量是人工受孕的成功键因素。然而，与卵子老化相关的分子机制至今仍然未清楚。
我们团队通过跨学科方法, 透过临床生殖医学，基因组学和计算生物学专家的多学科合作去革新我们对年龄与卵子质量的理解。我们最近报告了小鼠卵子老化模型中的动态遗传和表观遗传变化。为了阐明人类模型中的精确机制，我们将招募人类卵子样本，并应用单细胞基因组技术了解转录组和甲基化图谱，从而建立的生物信息学模型来解构老化和卵子质量之间的关系。有关标靶和途径将以高通量RNAi 筛选验证，并用作年龄逆转的药剂筛选平台。这项目有助发展新生殖技术，带来新知识，推动香港及世界医学发展。
开发阻断临床超级细菌耐药机制的新型抑制剂
项目统筹者：陈 声 (香港理工大学)
耐碳青霉烯的肠杆菌（Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae，CRE）是重要的多重耐药性细菌病原菌，主要在住院患者中引起不可治愈的感染，构成全球公共健康威胁。目前，粘菌素是治疗由耐碳青霉烯的肠杆菌感染的最后一道防线。然而，最近发现了一种导致粘菌素抗性的基因，mcr-1，威胁并逐渐严重破坏粘菌素的功效。针对这一棘手的问题，我们认为目前研究可保护碳青霉烯和粘菌素临床价值的有效方法比开发新的抗生素更为现实可行。这种观点是基于我们的研究结果而提出，即碳青霉烯类和粘菌素类抗生素的耐药机制主要由三种酶/蛋白介导，即NDM-1(新德里金属β内酰胺酶） ，KPC-2（克雷伯氏肺炎支原体碳青霉烯酶）和MCR-1。这意味着单独抑制这些蛋白质就可以有效地恢复碳青霉烯和粘菌素对大多数耐碳青霉烯的肠杆菌科（CRE）和粘菌素抗性菌株的活性。我们已对这三种蛋白进行初步研究，并得到了关于这些蛋白的结构和功能的重要信息，同时获得一些有效抑制靶蛋白的有潜力的化合物。在这个项目中，我们将对这些化合物进行优化，以获得可在临床使用的抑制剂，并有效地恢复碳青霉烯类或粘菌素在临床上的抗菌活性。我们将首先研究两种目前NDM-1最有效的抑制剂伊布西林（ebselen, Eb）和AMA (aspergillomarasmine A) 的作用机制，并引入一种新的化学联动的方式来提高它们的靶特异性。其次，我们将采用“双弹头”的方法，通过购建一个特别设计的可切断的连接子，将NDM-1和KCP抑制剂（基于硼酸的抑制剂RPX7009）连接在一起，以获得碳青霉烯酶的广谱抑制剂。第三，我们将通过结构化学和化学合成的方法设计MCR-1抑制剂。第四，我们应该开发化合物与粘菌素具有协同作用来提高粘菌素对携带mcr-1的细菌的抗菌活性，并研究其作用机制。最后，我们将评估候选化合物的临床应用价值，并获得结构多样的具有活性的材料文库，以用于在发生抗性的情况下进行进一步修饰研究。我们相信这项研究计划将在该领域带来重大突破和发现新型的候选药物，为有效治疗临床多耐药性病原菌提供有效药物。
香港的社区与人口老龄化:“香港社会动态追踪调查”的扩展
项目统筹者：吴晓刚教授 (香港科技大学)
与大多数发达社会一样，香港正面临人口在未来数十年持续老化的严峻挑战，根据推算，香港老年人口的比例在2034年将达至30%。了解不同文化、社会、政治和时代背景下的人口老化过程是社会研究的重要议题。在过去十年间，许多国家已经开展动态追踪调查，系统性地收集健康、老龄化和退休的数据，但香港在这方面仍属空白，故难以制定实证为基础的政策，解决人口老化所带来的问题。
在三轮“香港社会动态追踪调查”(HKPSSD) (2011、2013和2015年) 的基础上，本项目将继续收集香港社会变化的基础数据，并通过扩展老龄化研究模块和分析已有的长者数据，探讨香港老年人口的经济、社会及健康状况。
具体来说，本项目的主要目标包括：（1）以HKPSSD中50岁或以上的受访者作调查对象，分别在2017年和2019年收集两轮数据，重点关注他们的收入保障和个人财富、家庭策略和居住安排，生命变化和社会参与，以及健康状况等；（2）分析经济、健康及社会因素如何影响长者的生活状况和其他福祉；（3）考察社区在提供长者照顾和推动积极老龄化方面的作用；（4）研究香港长者的家庭支持、代际关系和社会参与，以及这些因素与社区的相互作用，最后，（5）对香港和上海──两个福利制度截然不同的华人社会──进行比较研究，探讨制度因素对老龄化政策的影响。
本项目收集的数据，辅以前三轮的HKPSSD数据，将成为重要的学术资源，有助于香港社会科学研究，并为比较不同社会背景下老龄化政策的有效性提供数据支持。
通过表面处理达致冷却效果的研究及其在绿色智能建筑的应用
项目统筹者：赵汝恒教授 (香港科技大学)
对于包括香港在内的许多城市和地区，居住和商业部分的电力消耗中有超过百分之三十是用于空间冷却。因此，减少用于空间冷却的能源消耗是智能绿色建筑的一个基本要求。对此，本研究提出一种基于建筑物智能绿色墙板科技的室内热环境控制系统，为建筑物的热管理问题提供解决方案。此系统可以控制建筑物对太阳能的摄取，从而可降低室内空气温度，并减少暖通空调能量消耗及电力需求，同时兼具调节室内照明度的功能。具体而言，智能绿色墙板结合两种不同的技术：等离子体被动式辐射冷却器（任务1）和疏水性氧化钒热变色智能视窗（任务2）。
为了实现低于环境空气温度的辐射冷却，必须同时实现太阳光的强烈反射和具有大气视窗波长范围（8-13微米）的强热辐射，这些条件是使用常规光学涂层非常难以达到的。因此，本研究将设计一种基于等离子体激元技术的辐射冷却器，通过改变等离子体激元模式的方法来对不同的光谱方案定制相应光子器件的光学性质，为辐射冷却的增强提供了巨大潜力。
然而，即使在智能绿色墙板上安设被动式辐射冷却器，仍然会有一部分的能量通过窗户被吸收或散失。为了解决这个问题，我们将研发一种热致变色智能视窗。这种智能视窗可以自动改变透射光的强度，以减少取暖，制冷和照明所需的能量。为了增强可见光的透射率，我们在这种智能视窗的顶部涂覆一种纳米结构的自清洁疏水材料。这种的涂层已被用于光伏电池的研究，但还未被用于智能视窗的研究。
本研究的最后一项任务是对室内温度环境控制系统的热管理及节能环保性能的评估。室内温度环境控制系统对室内热舒适度的影响也将基于热力学舒适度参数进行监测与研究，例如室内空气温度，相对湿度，平均热辐射温度，空气速度，空气流分布，通风单元的位置等。
综上所述，这项研究将激发被动式冷却领域的更多研究，增强我们关于结合表面处理技术的制冷知识，并将为智能绿色建筑提供实践设计标准。
凝聚态和冷原子系统中拓扑相的研究
项目统筹者：罗锦团教授 (香港科技大学)
由于带隙的存在，普通的能带绝缘体不能导电，并且激发这种材料中的电子需要比这个带隙更大的能量。最近，发现了被称为拓扑绝缘体的新型能带绝缘体。拓扑绝缘体类似于普通的能带绝缘体在体内具有能隙，使得在体内激发电子需要有限能量。然而，拓扑绝缘体存在传导的表面态，且电流能由一个任意小的电场驱动。
最近，人们意识到一些超导体，称为拓扑超导体，具有体内单粒子激发带隙并且在其表面存在无能隙的激发模。这些拓扑超导体的零能量表面模称为Majorana费米子。Majorana费米子是一种奇异的粒子，其可能被应用于量子计算。对拓扑绝缘体和拓扑超导体的研究现在是凝聚态物理学的中心课题之一。
过去几年内，已经从理论和实验上在凝聚态体系中发现了更多的拓扑相，例如量子反常霍尔绝缘体和拓扑晶态绝缘体，以及节点拓扑相，例如Weyl半金属。
值得注意的是，正当拓扑材料的研究蓬勃发展时，在冷原子研究领域的独立进展，通过制造人工规范场和原子之间自旋-轨道耦合，将这两个激动人心的方向结合在一起。因为自旋-轨道耦合是构造多种拓扑物质的的基础，而冷原子实验极高的灵活性提高了在凝聚态体系中很难得到的拓扑态构建的可能性，甚至实现冷原子体系所特有的新颖拓扑态。
我们的课题联合了现有来自凝聚态拓扑序（KT Law, TK Ng和SQ Shen）和冷原子 (SZ Zhang and Q Zhou) 领域研究者的实力，这将在香港建立一支强大的理论团队来开展这个崭新的、令人兴奋的研究。这个团队将在这个新领域前沿发表成果，对国际学界产生长远影响。同时，我们会在香港培养能在凝聚态物理和冷原子领域探索前沿课题的新一代理论物理学家。
打造现代东亚: 十九至廿一世纪的日用技术
项目统筹者：梁其姿教授 (香港大学)
此整合型计划的主要目标是透过分析东亚地区的日用技术，提供一个新的、跨学科的角度重新了解这个区域的近现代历史｡ 研究的中心问题是：东亚社会如何选择近代技术及其使用方式。此计划强调过去二百年来东亚社会在技术使用上的活力，集中在了解技术的策划、采用、维护、阻力、创新等。此计划以技术作为讨论当今东亚新秩序升起的焦点。
东亚是一个深受汉文化、西方与日本殖民主义在不同历史时期影响的区域。没有固定的地理界线。不同文化在这区域内的互动往往超越政治界限。
本计划的基本假设是社会技术体系，意思是技术不外于社会或文化，而是社会价值与历史经验的具体体现。把平凡、不起眼、普及的日用技术为研究焦点帮助我们放下“谁是某技术的发明者？”或 “技术失败、模仿、追赶落后”等了无新意的老议题，而转向思考近现代东亚社会如何使用技术等新问题。
本计划的概括性概念是“下部结构”，即物料性、组织性、或调节性的网络。研究者利用这个概念可更深入分析近代技术使用的过程如何创造、改造、甚至破坏大大小小各种不同的、跨越国界的网络。这些网络的形成与改变为近现代东亚社会与文化的建构提供新的解释材料。
本计划的中期目标是在香港建立一个学科整合的平台，并让本地与国际学者共同并系统地探讨近代东亚社会与技术这个重要问题。
肾脏炎症的机制:Toll样受体4的作用
项目统筹者：邓智伟教授 (香港大学)
慢性肾脏疾病是全球性的公共卫生问题，越来越多的未期肾衰竭病患者需要接受透析治疗和肾脏移植来维持和延续生命。最新研究显示，肾炎是产生慢性肾脏疾病的常见原因，而Toll样受体4（TLR4）在肾炎的产生过程中扮演重要的角色。TLR4是先天免疫系统中一个用作识别病原体的蛋白。如果直接抑TLR4的信号可能损害先天免疫系统的功能。因此，这项研究的目的是确定不同肾脏细胞类型的TLR4在肾炎过程中的作用，探索长链非编码核糖核酸(lncRNAs)对TLR4信号的调控机制，并研究lncRNAs对控制肾炎的效用。这项研究的结果将提高我们对肾炎发病机制的了解，为慢性肾脏疾病研发更有效的治疗方法。
大型密集城市社交网络中呼吸道病毒扩散的环境研究
项目统筹者：李玉国教授 (香港大学)
流行型新兴呼吸道疾病能对人们健康和经济发展产生巨大冲击，有效的控制策略对保卫市民健康很重要。我们生活环境中的物品和媒介为病原体传播提供了载体，包括被污染的空气（空气传播）和表面或物品（表面接触传播），以及大型飞沫（近距离接触传播）。许多呼吸道疾病的具体传播路径还没有确定，但多重传播路径于一些疾病是十分重要。疾病的传播路径不同，病毒从感染病人粘膜到达易感者粘膜的机理也不同。因为我们对这些机理缺乏认识，所以现在仍然未能确定最佳的公共健康措施和政策。香港的巨大和密集的社交网络，为呼吸道疾病多重学科环境的研究提供了理想机会。
人们透过呼吸室内空气、触摸各种物品的表面，和人与人之间的近距离接触，组成一个大城市的社交网络。病毒的传播可分为两个级别：室内方面﹝建筑方面﹞和城市方面。在以上的两级别中，大多数的研究都关注近距离的接触传播，而没有考虑被感染的个体在城市中的流动性。对于多重途径传播的疾病，三种传播途径 ─ 近距离接触传播、室内接触传播和表面接触传播，是互相关联的，但是已有的研究通常是分开进行研究，而且污染物传播途径的机理研究相对地比较少。
我们的夸学科研究团队，将对表面接触行为进行第一次全面调查，藉以探讨生物气溶胶如何在表面上沉积及分布，研究病毒的传播和生存方式，并探索其抑制传播的机理。我们将现有的研究结果和新数据融合，建立一个多重社交网络和多重传播途径模型。新模型可用于计算不同位置的病原体或其携带者的浓度（数量），包括传染源浓度，空气浓度和表面浓度。我们将模拟一个拥有超过700万人口，300万室内空间，和三至五千万个被频繁接触表面的大城市，从而研究个别感染者如何将病原体在室内方面和城市方面传播出去，并探讨主要环境参数和环境控制措施对病原体传播的影响。我们的模型也将用于分析疾病爆发，优化环境设计，以及评估传染疾病控制方法的有效性。
EBV病毒在鼻咽癌潜伏生长的调控及病理机制
项目统筹者：曹世华教授 (香港大学)
鼻咽癌（Nasopharyngeal carcinoma，NPC）是一类常见于香港以及华南地区的粤语人群中的恶性癌症。该疾病的发生与EB病毒的感染密切相关。尽管EB病毒容易将人原代B细胞转化为快速增殖的淋巴细胞，但在原代上皮细胞中EB病毒感染却阻滞细胞增殖。 EB病毒在记忆B细胞中可形成终生潜伏感染。咽喉上皮细胞中， EB 病毒主要是通过裂解性感染，合成病毒DNA从而生成感染性病毒颗粒用于传播。在健康口咽以及鼻咽上皮细胞中的潜伏性EB病毒感染是罕见的并且很少在检查中被发现。鼻咽癌中的EB病毒感染主要是潜伏性质。在恶性病变的鼻咽上皮细胞中，EB病毒由裂解性感染转化为潜伏感染可能代表NPC发病机制中的一个关键步骤。我们对这一过程中所涉及的潜在相关机制的认识很少。EB病毒相关基因，特别是LMP1和BART-microRNA可能涉及由EB病毒感染引起的由鼻咽上皮细胞转化为癌细胞的过程。罗国炜教授最近使用新一代测序方法确定了NPC的基因组改变，并发现了NF-kB的多种负调节因子的遗传性改变，特别是TRAF3和CYLD基因（> 40％）。此外，研究发现NF-kB的负调节因子的突变和EB病毒编码的LMP1的表达之间存在相互关系，LMP1可以诱导激活NF-kB，并支持NF-kB在NPC的发病机制中的重要作用。NPC中异常的NF-kB激活的主要形式是p50 / p50二聚体和bcl3的复合物。因此我们假设异常NF-kB信号的激活可能支持EB病毒潜伏感染和有助于促进NPC的发病过程。我们将建立TRAF3和CYLD基因敲除的永生化鼻咽上皮细胞系用于研究EB病毒感染。此外，我们将以我们最近建立的EB病毒阳性 NPC细胞系为模型，直接复制EB病毒并研究他们的感染和转化属性。我们还建立了先进的基因组编辑技术来复制和编辑EB病毒阳性的NPC中内源性的EB病毒基因组。该研究的主要目的是系统地研究异常NF-kB激活对恶性病变前鼻咽细胞中的EB病毒潜伏感染的作用，EB病毒基因表达的调节和EB病毒感染后的宿主先天性免疫反应。藉此阐明在恶性病变前鼻咽上皮细胞中EB病毒的潜伏性感染将有助于理解NPC发病机制。
中国由内向外的城市化 : 快速转型中的中国城市更新
项目统筹者：林初升教授 (香港大学)
近年来中国的城市化重点正由城市扩张转向城市内部更新。本研究审时度势，组织一批经验丰富、视角各异、专业互补的中国城市问题专家，共同深入探讨中国城市化的新动向，完成一项非合作研究所不能及的重要成命。本研究的目的包括指出中国城市更新的特征和过程，探索城市更新的社会、政治和制度根源，评估城市更新在土地利用、社会公义和地区差异方面的影响。本研究采用统计数据的计量分析、问卷调查和实地访谈等方法，着重对北京、武汉、和广州的城市更新做特例分析，实现跨部门、跨学科有效合作，为中国城市研究谋求新的突破。本项目旨在为中国城市研究填补空白、为国家制度改革与空间转型的理论研究贡献新观点，和为市场化过渡经济条件下产权的改革提供新经验。本研究的结果除了为相关政府部门、城市规划师、经商者、学校师生等提供重要的参考价值，亦有助于巩固和提升香港学术界在中国城市领域的国际级研究中的领先地位。
多尺度单细胞光学成像的结构和生物医学应用
项目统筹者：谢坚文博士 (香港大学)
对于生物学及病理学，要达至利用单细胞精确度去分辨不同细胞的源头，多样性及其组织功能是一个重要而艰巨的任务。现阶段单细胞分析技术的推进从根本上受限于两大难题。第一，现阶段技术难以满足对于数以百万计的单细胞作单独测量及其所产生庞大数据量分析的需求，而这对于检测未知或罕见细胞（例如微量癌细胞，干细胞或祖细胞等），进而深入了解生理，病理及组织修复原理甚为重要。第二，现阶段单细胞测量技术主要依赖生化标记的运用，如基因表达等分子生物学标志物的探查。但是，这技术可能因为检测人员缺乏关于细胞生化标记的先决知识而变成无效。此外，生化标记法的缺点更包括成本高，检测时间长等。
作为一个由生物医学，光电技术，影像分析及计算机系统等各领域学者组成的跨学科团队，我们将在本研究项目中采取综合多方位技术之策略以挑战上述的重大考验。具体而言，本项目将着重研发由光流体学单细胞成像系统与高绩效和多功能计算机系统融合而成的综合平台。它将能高速，高清，高质地采集大量的单细胞物理及化学信息。利用综合平台可高速处理大量数据的能力，从而实现快速深度影像分析，开创自动化，多尺度，千万级细胞分类的新前景。另外，综合平台亦将应用于深入表述干细胞分化过程，此有助于革新现有单细胞分析技术，进一步为基础生物医学与病理学研究提供新途径。
大脑远程回路的光基因调制磁共振功能成像研究
项目统筹者：吴学奎教授 (香港大学)
21世纪的一个重大挑战是达到对大脑回路的全面理解，特别是针对神经活动中引起官能和行为的时空格局。本研究项目将开发一种创新的神经成像方法 ─ 光基因调制与磁共振功能成像（fMRI）技术的结合使用。我们可运用此创新的神经成像技术去研究两个有关大脑远程回路的基本问题：神经网络的传播活动是由哪些动态反应属性支配？远程和低频神经互动有什么实际关系？具体来说，我们将发展拥有更高灵敏度、针对性，和因果关系更清晰的光基因调制磁共振功能成像(fMRI)技术(og-fMRI)来收集和分析整个大脑的活动。我们亦将利用这种成像技术，分别通过光基因激活和抑制在丘脑和海马结构中的兴奋性神经元，加上电生理记录方法，有系统地探测两个截然不同的远程神经网络 ─ 丘脑皮层和海马皮层的时空反应属性。最后，我们会测试在这两个神经网络中，低频光基因刺激对大脑反应外部感观刺激的功能性影响。本研究项目将令我们能够从机械角度来洞悉在空间上隔离，但功能上整合的神经元群体的时空募集，并说明在远程神经网络中低频活动的实际相关性。