设施/设备
项目编号：C1020-19E
项目名称：基于机械臂的高分辨率毫米波天线测量系统
项目统筹者：黄衡博士
院校名称：香港城市大学
项目摘要
项目团队将共同致力构建一套国际一流的先进测量设备，用于毫米波和太赫兹创新性研究的高解析度天线测量系统，其频率范围从100GHz到0.5THz。该套测量系统将支援学术界和工业界的创新性研究和研发工作，同时，必将为6G通信和未来移动通信的创新发展奠定基础。相信该套测量设备将促进高频电子发展到全新的卓越领域，更为香港成为国际科技创新中心做出贡献。
项目编号：C4033-19E
项目名称：香港首套先进的冷冻电子显微镜/断层扫描分析的样本制备系统，用以促进香港细胞和结构生物学的前沿研究
项目统筹者：姜里文教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
超低温冷冻电子断层扫描技术（cryo-ET）可以在接近天然状态下以分子尺度分辨率水平对生物大分子、亚细胞结构和细胞器等进行精细的三维结构解析。
近年发展起来的超低温冷冻聚焦离子束技术（cryo-FIB）已成为高分辨率cryo-ET制备无伪生物样品薄片的首选方法。另外，超低温冷冻光电关联显微成像技术（cryo-CLEM）的应用能够在细胞内精确定位微小目标促进cryo-FIB减薄制样以及cryo-ET解析。
我们在这个项目中的目标是建立一套完整的生物制样系统（包括cryo-FIB和cryo-CLEM），从而最大限度地利用我们现有的cryo-EM / ET平台，推动前沿细胞和结构生物学研究，并促进香港的协作研究和卓越研究。
项目编号：C5033-19E
项目名称：用于高通量组学的超高速质谱
项目统筹者：赵倩博士
院校名称：香港理工大学
项目摘要
基于质谱的组学研究（例如蛋白质组学，代谢组学和脂质组学）是指对一大类蛋白质，代谢物和脂质的整体系统分析。由于组学方法可以提供丰富的信息及其较高的可重复性，它们已被广泛用于生物学，化学，医学和环境科学的多个学科。
随着科技迅速发展，对体液、组织、器官甚至整个生物这样的复杂样品的分析变得非常普遍。然而，这样的生物学或医学样品通常具有高复杂性、低样品量和较大的动态范围，对组学研究提出了巨大的挑战。为了解决这些问题并满足本地对组学研究的需求，我们建议购买和安装超高速质谱仪。该设备利用包括离子淌度分离在内的一系列革命性技术，提供了前所未有的扫描速度、检测灵敏度和定量精度。这套超高速质谱仪的建立将促进各大学在多组学研究的合作，增强香港的国际科研竞争力，并培养本地的年轻科学家。
项目编号：C6001-19EF
项目名称：用于生物组织深度活体成像的高分辨自适应光学显微镜系统
项目统筹者：瞿佳男教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
人脑是最复杂的生命结构，在许多方面，它被认为是科学的最终前沿。脑部疾病比其他疾病导致了更多的住院治疗。最新的光学显微成像术，特别是对具有人类脑部疾病的转基因小鼠模型的双光子激发荧光（TPEF）显微成像，可以揭示细胞对活体小鼠脑部损伤的动态响应，为了解大脑疾病提供关键信息，并朝着更好的预防，诊断和治疗的方向发展。但是，TPEF显微成像能力受到成像窗口界面和脑组织中光学不均匀性引起的激发激光波前畸变的限制。在这里，我们建议用自适应光学（AO）器件建立一套新型的TPEF显微镜（TPEFM），该显微镜可以对大脑皮层和海马体等深层组织结构进行高分辨率成像。 AO技术可以校正窗口和组织引入的波前像差。拟议中的AO-TPEFM平台不仅为研究脑功能及其疾病提供了独特的工具，而且还为脊髓（大脑的扩展）的损伤和再生研究提供了活体成像手段。在一项初步研究中，我们将AO系统与TPEF显微镜集成在一起，以证明所提议的AO-TPEFM的功能，并表明在AO校正后，该系统可以在活小鼠的大脑和脊髓中实现近衍射极限成像。我们还为AO系统开发并安装了控制算法和软件。现在，我们已经做好充分的准备，可以构建一个高性能且方便使用的AO-TPEFM平台，供非光学专家（尤其是生物学家）普遍使用。在香港，我们拥有一支由国际知名的神经科学家组成的强大团队，研究由大脑和脊髓组成的中枢神经系统的功能和疾病。因此，我们现在需要设备资金来建立具有他们急需的独特成像功能的AO-TPEFM系统。这将涉及获得自适应光学系统，飞秒激光器，可配置的TPEF显微镜平台和用于多光子显微镜的高性能物镜。在初步研究中，我们已经证明该平台可能会对神经科学和其他生物学领域的研究产生重大影响。我们强调，尽管该建议是由PI和一组神经科学家提出的，但是AO-TPEFM平台将开放给整个香港生物学家研究团体使用。
项目编号：C6021-19EF
项目名称：X-GPU:一个极高性能的GPU计算集群用于分子动力学模拟和基因组学的跨学科研究
项目统筹者：黄旭辉教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
如今许多重要的科研项目都非常依赖于大规模科学计算。图形处理器（GPU）由于具有数百个算术单元可以实现高度并行化的数据处理模式，从而在大型科学计算应用中速度大大超过了中央处理器（CPU）。随着现代GPU硬件和软件平台的飞速发展，其近期带来了诸多的科学突破。因此基于大规模GPU集群的高性能计算已发展成为当今科学计算的最前沿领域。遗憾的是香港目前实现的GPU加速的科学计算项目都是在仅包含数十个GPU的小型计算机集群上开展的。这严重限制了在诸如生物分子动力学模拟，凝聚态相变模拟以及基因组数据分析等领域的科学计算项目的规模。
我们将建立一个由大约400个最新型GPU组成的极限GPU集群（X-GPU）。 X-GPU可以支持目前在香港尚无法实现的大规模科学计算项目。我们的X-GPU集群将专门从事单精度计算，并将被主要运应用于三个科研方向：生物分子功能构象变化的分子动力学（MD）模拟，多尺度相变的MD模拟以及基因组数据分析。这些项目的成果将对包括下一代抗生素开发，相变的理解及癌症病变生物学机理解析等在化学，物理和生物学诸多领域里产生广泛的影响。
GPU比CPU更有效主要是因为其独特的并行处理器架构。但是此功能也导致在GPU上编程更困难，特别是对于应用科学家而言。因此GPU计算成功的关键在于计算机科学家和应用科学家之间的紧密合作。我们的团队包括了在开发高效的GPU算法和开源GPU软件方面具有丰富的经验的计算机科学家和数学家。他们将与我们团队中另外的应用科学家（化学家，物理学家和生物学家 ）紧密合作，开发和优化适用于X-GPU的高效算法，从而实现在相关科学应用中的最大效能。我们预期的X-GPU的建立将推动香港在GPU大规模科学计算领域中跻身世界前列。
例质谱实验室将会成为亚洲首屈一指的跨学科稳定同位素研究和教育中心。
项目编号：C7045-19E
项目名称：用于表征先进材料及器件的原子尺度分辨率环境透射电子显微镜
项目统筹者：黄明欣教授
院校名称：香港大学
项目摘要
香港有很多科学家和工程师正在研究纳米材料及纳米器件的制造、表征和应用等基础和应用研究。这些研究需要利用原子分辨率环境透射电子显微镜，在原子尺度下原位观察纳米材料的各种化学反应及合成过程，从而深入理解其背后的科学机理。本项目旨在为香港建立第一台原子分辨率环境透射电子显微镜，给所有香港的大学、研究机构和工业界使用，为跨学科研究与合作提供一个优良的研究平台。这环境透射电子显微镜可以进一步巩固香港在纳米材料和纳米器件研究方面的竞争力，为香港的科技发展做出积极贡献。
合作研究
项目编号：C1005-19G
项目名称：材料界面的计算设计：应用航空航天材料的机械响应
项目统筹者：SROLOVITZ David Joseph
院校名称：香港城市大学
项目摘要
当今许多最引人注目的技术取决于高性能结构材料在科学和工程上的发展。航空合金是最先进的结构材料之一，并且具有巨大的经济价值和社会影响；先进合金被喻为现代工业皇冠上的明珠。这些合金的机械性能对飞机的可靠性、性能和燃油效率有着至关重要的影响。像大多数工程合金一样，它们实际上是由不同的材料成分和微观晶体结构—我们称之为“相”—组成的复合材料。目前材料的优异性能往往通过纳米级别的“相”结构的引入得以实现。这意味着这些“相”及其之间的界面至关重要。本项目将集中研究不同材料界面的基础科学和工程问题，提供对异种材料界面结构和特性的理解，以及预测界面对宏观机械性能的影响。我们将开发能够预测跨尺度材料界面性能的计算材料科学基础理论和工具，并藉此提供一种合理而科学的方法来开发和优化高性能结构合金。
项目编号：C2009-19GF
项目名称：拟南芥非典型的NAD-capped RNA: 加端帽和去端帽的机理和NAD-RNA的分子与生理功能
项目统筹者：夏亦荠教授
院校名称：香港浸会大学
项目摘要
基因表达是基因转变成具有特定功能的产物（例如蛋白质）的过程。信使RNA（mRNA）作为在基因表达过程中间物，携带有指导产生与基因相对应的蛋白质的信息。细胞通过不同的方式修饰mRNA, 以便介导其功能。真核细胞的mRNA的5‘末端一般带有7-甲基鸟嘌呤核苷（m7G）的帽子结构，该帽子介导基因表达的几乎所有步骤。最近有文献报道原核细胞和真核细胞中有些RNA带有NAD帽子，因此可能存在一种通过NAD帽子来调节基因表达的新机制。然而，NAD的加帽子与去帽子的机制，以及带有NAD帽子的RNA(NAD-RNA) 的分子与生物学功能尚不清楚。
我们以前建立了一种鉴定、定量和分析NAD-RNA的方法，称之为NAD tagSeq。本项目将使用NAD tagSeq和其他手段，以拟南芥为模式生物，来揭示NAD-RNA是如何产生的，以及在多种生物学过程中NAD帽子是如何控制基因表达的。本项目将由一个具有专长互补的研究团队实施。本研究将会为理解在多种生物的基因表达中NAD-RNA的功能做出重要贡献。
项目编号：C4007-19G
项目名称：基于光片显微的宽场纳米钻石量子感应
项目统筹者：刘仁保教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
钻石中有一种可以发光的缺陷叫氮-空位色心 – 由一个氮原子及一个空位取代钻石中一对碳原子。激光照射下氮-空位色心的发光非常灵敏地依赖外部磁场、温度、压力等参数的变化。内含氮-空位色心、尺寸在百纳米上下的纳米钻石很适合用来探测单个细胞里面的生物学过程。但是激光的照射往往会损害甚至杀死细胞。为了解决这个纳米钻石生物探测中的所谓光毒性难题，本项目将利用一种片层光显微技术。在片层光显微成像中，激光被修饰成一薄层，可以同时照亮细胞中一个薄层中所有像素，又可以在垂直光层方向自由移动，而不似传统共聚焦激光显微中的逐点扫描。这样利用片层激光照明的纳米钻石感应可以快速地实现对细胞的三维感应成像，大幅降低扫描细胞所需要的激光剂量 – 因而可望解决光毒性难题。解决此难题为研究单个活细胞内部机制提供了一种低光毒性、实时、三维甚至四维（空间加时间）、以及多模式的生物感应手段。
项目编号：C4039-19G
项目名称：RNA修饰在大肠癌发生和转移的机制和治疗研究
项目统筹者：于君教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
大肠癌是香港最常见的癌症，其发生和发展过程包括了一系列遗传学和表观遗传学的累积改变，其中表观遗传学调控对大肠癌的作用以及潜在机理仍有待挖掘。最新研究表明，RNA甲基化在肿瘤发病过程中发挥着关键作用。最常见的RNA的甲基化修饰是m6A（N6-methyladenosine，6-甲基腺嘌呤）修饰，然而目前尚不清楚m6A修饰水平的异常变化和肿瘤发生之间的内在关联。我们前期研究发现m6A修饰的异常调控在大肠癌中发挥了重要作用。我们发现相比较正常大肠组织，m6A修饰结合蛋白YTHDF1在大肠癌肿瘤组织中表达显著上升。进一步的实验证明YTHDF1可以促进肿瘤的生长以及转移、增强肿瘤干细胞的自我更新、同时抑制抗肿瘤免疫应答。通过构建多组学数据研究发现了YTHDF1的多个靶向下游，包括ARHGEF2基因、Notch信号通路以及基因组的稳定性调控等。在这个项目中，我们将通过以下四个方向开展研究：1）通过细胞株、类器官以及转基因老鼠模型研究YTHDF1-m6A在大肠癌发生发展过程中的生物学功能；2）研究YTHDF1-m6A调节大肠癌发生的潜在分子机理；3）揭示并验证YTHDF1的重要下游分子；4）评估YTHDF1的潜在临床应用价值。本项目通过探索大肠癌的RNA甲基化修饰模式揭示新的大肠癌发病机制, 其在大肠癌发生RNA表观遗传学分子调控机制和临床预后研究中具有重要的理论价值。
项目编号：C4055-19G
项目名称：利用先进的神经影像预测早产婴儿的语言及认知发展
项目统筹者：黄俊文教授
院校名称：香港中文大学
项目摘要
早产婴儿（怀孕期少于37 周）有更高的风险面临语言和认知问题。而中晚期早产婴儿（32-37 周）面临语言问题的风险则更加明显。虽然在不同的发育阶段，婴儿的语言能力在群体上有比较一致的等级水平，但是基于行为测量的预测模型在预测个体婴儿未来语言和认知水平时还无法满足精度标准。如果不经治疗，语言障碍会导致较差的学业成绩和就业前景以及较低的工作收入。由于早期干预是有效的，特别是对于那些问题比较严重的早产婴儿，因此基于准确的预测结果来施行早期干预，可以避免糟糕的学业成绩，减轻社会和家庭的伤痛并节省时间和经济成本。先进的神经影像数据收集和分析工具相比单纯的行为测量更有潜力准确地预测早产婴儿将来的语言和认知问题。通过数据驱动和假设驱动的方法，本项目将使用这些工具去构建神经预测模型，进而预测每个中晚期早产婴儿的语言和认知问题。我们的三年计划是在中文语境中成长的婴儿身上，检验语言和认知障碍的神经病理学起源的主流假说，并且创建能够满足医疗设备监管要求的算法和工具。我们会收集早产婴儿的神经测量数据，并且在初次测试之后的两年时间里收集他们的语言和认知行为数据。基于交叉验证程序的机器学习技术，我们首先利用一个测试中心的神经和行为数据来构建神经预测模型。随后，我们将用另一个测试中心的数据对所得模型进行外部验证以检验模型的通用预测能力。在构建这些预测模型的同时，我们还会检验有关中文学习神经基础的相互竞争的假说，而中文在众多重要的维度上都有别于印欧语言。更明确地说，我们会使用磁力共振技术和预测模型来检验左侧外侧裂区的神经纤维异常，相对于全局性的白质纤维异常，是否能够更好地预测早产婴儿将来的语言表现。我们希望研发出首个面向在中文语境中成长的早产婴儿的并具备通用性的可专利化的预测模型，以此帮助家长和教育工作者设计个性化的早期干预方案。
项目编号：C5008-19G
项目名称：靶向细菌RNA聚合酶全酶形成过程的新型抗菌化合物研究
项目统筹者：马聪博士
院校名称：香港理工大学
项目摘要
多药耐药性细菌（又称为超级细菌）引发的感染疾病，在全球范围都严重影响人类健康。我们迫切需要具有新作用机制的抗菌药物来解决目前的细菌耐药性问题。核糖核酸（RNA）是由脱氧核糖核酸（DNA）通过RNA聚合酶（RNAP）的作用合成的，这个过程称为转录。细菌需要RNAP和sigma因子蛋白（s）形成的全酶才能特异性地启动转录。RNAP全酶的形成对于细菌的生存至关重要，而且在细菌中具有高度保守性，但在人类中却不存在对应的保守序列。因此，对于开发新型安全有效的抗菌药物来说，它是一个有吸引力的标靶。我们首先报道了通过理性设计和计算机模拟筛选发现的针对细菌RNAP全酶形成的小分子抑制剂（C3）。一些C3的化学衍生物对临床上重要的病原体具有抑制活性，其活性水平与市售的抗生素相当。同时，这些化合物对人细胞系的细胞毒性较低。我们认为靶向细菌RNA聚合酶全酶形成的抑制剂适用于抗菌药物的开发。本项目提案旨在评估新设计和合成的C3化合物文库，为进一步开发抗菌药物提供候选化合物。该提案的实施将建立一个全面的研究平台，引领靶向细菌转录的抗生素研发新领域。项目成果将提供一类针对细菌感染性疾病的具有独特治疗潜力的候选抗菌药物，并为新作用机制的抗菌药物开发提供理论和实验基础。该提案同时建立了一个世界水平的多学科合作计划，该计划将通过在抗菌药物研发方向上的研究为人类社会的健康需求做出贡献。
项目编号：C5011-19G
项目名称：多尺度时空单细胞原位分析：机制和生物医学应用
项目统筹者：杨莫教授
院校名称：香港理工大学
项目摘要
在生物学和疾病研究中，确定单细胞水平的细胞起源、状态和功能差异，始终是一项重要且具有挑战性的任务。但当前单细胞分析技术的发展受到两个基本限制。首先，现有技术在时空范围内缺乏从单个分子水平到单个细胞内全细胞水平的同时多尺度生物分子检测的能力，实际上大多数当前的单细胞分析技术只能在某个时间点在全细胞水平上测量大量分子的总体平均值 （例如单细胞测序和流式细胞仪）。其次，由于荧光分子的光谱不重迭要求，当前的单细胞检测仅限于一次检测少量的几个基因。因此，研发从单分子水平、细胞器水平到全细胞水平的多尺度时空单细胞原位分析新技术具有重要意义。
本项目将研发用于多尺度时空单细胞分析的各种类型的多色荧光共振能量转移（FRET）纳米探针，包括用于单分子水平基因检测的多色sm-FRET，用于亚细胞水平细胞器活性检测的g-FRET和用于全细胞水平定量集合检测的UCNP-FRET；并结合超分辨率成像的多色光谱条形码映射技术，实现多种生物分子的实时跟踪和多通道检测；并研发基于水凝胶液滴的单细胞原位分析平台，将生成单细胞负载的微凝胶，用于在自然3D微环境中进行高通量分析。本项目建立的系统将用于深入研究各种3D机械微环境下单体肿瘤干细胞（CSC）可塑性、异质性以及相关的耐药性分析，得以解决肿瘤精确治疗中的基本问题，并为下一代单细胞检测新技术打下坚实的基础。
项目编号：C6018-19GF
项目名称：骨胳肌干细胞静息态及早期活化的分子调控
项目统筹者：邬振国教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
在哺乳动物中，成体肌肉卫星细胞（即肌肉干细胞或MuSC）对损伤引起的肌肉再生至关重要。在未损伤肌肉中，绝大多数MuSC处于静息期（即细胞的一种不活跃，低耗能的类休眠状态）。一旦肌肉损伤，这些处于静息期的MuSC（又简称为QSC）被激活，然后重新进入细胞分裂周期进行细胞分裂增殖，再进一步经过细胞分化融合来修复受损的肌肉。QSC需要非常长的时间（约需36-48小时）才能进入第一个细胞分裂周期；而已分裂过的细胞只需8-10小时就可以完成下一个细胞分裂周期。此与QSC活化相关的超长时段受到严格调控：一旦失调，QSC就无法活化及进入细胞分裂周期进而导致肌肉损伤后无法修复。目前我们仍不清楚QSC在进入细胞分裂周期前是如何受调控的。在本项目中，我们准备利用几个已知QSC在此最初超长活化时段有问题的小鼠突变体，来进行系统的在分子，细胞，小鼠各层面的全面研究。通过深入的机理研究，我们希望能更好地在分子，表观遗传，及信号传导层面了解MuSC的静息期及早期活化的调控机制。我们的研究结果将会有助于今后开发基于肌肉干细胞的再生医学疗法来治疗各类肌肉疾病包括老年肌肉退化症。
项目编号：C6023-19GF
项目名称：开发小光伏损失的非富勒烯有机太阳能电池
项目统筹者：颜河教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
有机光伏材料（OSC）是目前新能源方向的前沿热点方向。由于其质轻，柔性，半透明与绿色环保的特性，有机太阳能电池有望取代传统硅太阳能板成为新一代太阳能电池。此外，这些特殊性质为有机光伏材料开拓了新的应用方向，如光伏建筑一体化与室内光伏应用等以现有的硅电池技术无法实现的应用方向。
由于大量电压损耗现象的存在，有机光伏材料的效率一度落后于商品硅太阳能电池。近年来，随着非富勒烯受体的快速发展，有机光伏材料的损耗显著减小，而光伏装换效率显著增加。目前，有机太阳能电池效率已经突破17%，与20%的商品硅太阳能电池基准相差无几。
尽管有机光伏材料经历了长远的发展，领域内对于高效电荷分离的光物理与化学机理仍然缺乏了解。这阻碍了进一步的材料优化与器件发展，使得有机光伏材料的技术转移与商业化面临挑战。因此，本课题致力于基础光电与结构化学的研究，不仅有助于了解有机太阳能电池背后的机制，也促进了香港柔性光伏的发展。在香港政府近日提出上网电价补贴政策的背景下，进一步提升有机光伏的社会与科技影响力更显重要。
项目编号：C6025-19GF
项目名称：拓扑和非常规超导体的研究
项目统筹者：罗锦团教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
超导体中的电流以零电阻的方式进行传导。在上世纪初，有许多超导体被发现，如汞、铝和铌等金属；然而，有关超导的微观机制（BCS理论）直到约五十年后才被提出。该理论的提出者Bardeen，Cooper和Schrieffer（BCS）解释说，当具有相反自旋的电子被电子-声子相互作用“粘合”在一起形成所谓的“库珀（Cooper）对”时，超导态就会出现。
在上世纪七八十年代后期，高温超导体和非中心对称超导体等新型超导体被研究人员发现。这些超导体具有不同的库珀对，因此与原始BCS理论所假定的物理性质不同，它们被称为非常规超导体。例如，高温超导体可以在比常规超导体临界温度高得多的温度下仍然保持超导状态。
约二十年前，人们意识到一种被称为p + ip波超导体的非常规超导体是一种可以承载马约拉那（Majorana）零能模的拓扑超导体。重要的是，马约拉那零能模可用于拓扑量子计算，而拓扑量子计算由于拓扑保护能够有效地抵抗环境干扰。
由于非常规和拓扑超导体的新颖特性，对这些超导体的研究已成为重要的研究领域，并且近年来有关非常规和拓扑超导体的研究也取得了令人兴奋的突破。
首先，我们以及其他的团队提出了许多实现拓扑超导体的新方法。其中我们的小组提出了一些可极大增强拓扑超导性的实验可实现性的理论方案。我们的实验小组可以制备出高质量的拓扑材料并利用拓扑材料中制造出相应的纳米器件。同时我们的团队由一个理论课题组和四个实验课题组所构成，有能力也有意愿为有关拓扑超导体的研究做出新的重要贡献。
其次，只有数个原子层厚的过渡金属二硫族化物（TMD材料）在近几年被发现是超导体，并表现出许多非常新颖的超导特性。在过去的几年中，我们对TMD材料进行了广泛的研究，结果表明，许多TMD材料在实现拓扑和非常规超导性具有很大的前景和潜力。同时，我们的实验团队能够制备出具有极高迁移率和质量的TMD材料，这使得在极低的温度和强磁场下测量这些新兴超导体特性成为可能。
凭借我们团队多具有的专业知识和丰富经验，我们已经为探索拓扑和TMD材料中的新型拓扑和非常规超导性做好了准备。
项目编号：C6026-19GF
项目名称：发现新型抗生素：基因组挖掘与多样性导向有机合成相结合的策略
项目统筹者：童荣标教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
抗生素的广泛使用和日益增加的消费量已促使细菌发展出对多种药物的耐药性，危及许多依靠抗生素控制细菌感染的医学治疗和外科手术。令人担忧的且日益增加的抗生素耐药性急需科学家开发具有新型分子骨架的新型抗生素。与基于常规活性导向的发酵不同，我们在此合作研究项目中提出：用基因组挖掘和面向多样性的有机合成相结合的方法来发现新的抗生素。
基因组挖掘：在基因组时代，将大量遗传信息存储在可公开访问的数据库中，我们将采用全球基因组挖掘方法来鉴定那些编译抗菌天然产物的生物合成基因簇（BGC）。我们当前的重点将是通过用antiSMASH挖掘GenBank里的微生物基因组来发现新的含十氢化萘的大环内酯/大环化合物（DFM）PKS抗生素，因为许多十氢化萘的大环化合物（DFM）表现出有效的抗菌活性，其作用方式与已知的大环内酯抗生素不同。此外，我们将探索基因组挖掘，以使用类似的生物信息学方法发现新的NRP-PK杂化的抗菌化合物。
代谢组学分析和生物活性测定：一旦通过基因组挖掘选择了细菌菌株，我们将购买来源可靠的细菌菌株进行发酵。来自发酵的提取物将被分级分离，然后使用的ESKAPE细菌进行可能的抗菌活性分析。感兴趣的有活性部分将使用UPLC-MS / MS进行代谢组学分析，并将结果提交至开放访问服务器全球自然产品社交分子网络进行分析，以鉴定新的抗生素，例如十氢化萘大环化合物。
化学合成和修饰：在通过基因组挖掘和代谢组学鉴定新抗生素之前，将致力于开发新的有效合成策略，用于全合成炭疽霉素（anthracimycin）和与十氢化萘大环内酯类药物。一旦确定了新抗生素，将启动已鉴定抗菌天然产物的化学合成，以确保为全面的生物活性测定提供天然产物，并将进行化学修饰以提供类似物库，以研究结构-生物活性关系（SAR）。
作为化学合成的替代方法，我们将研究新鉴定的抗生素的生物合成，并在异源宿主中克隆和表达鉴定的BGC，以增强新抗生素的生产并促进次生代谢产物的进一步生物工程。
最后，我们将研究新发现的来自SAR的抗生素导线的作用方式，并评估其耐药风险和毒性。
项目编号：C6027-19G
项目名称：白介素-33在阿兹海默氏症突触功能失调及发病过程中的作用
项目统筹者：叶玉如教授
院校名称：香港科技大学
项目摘要
阿尔茨海默氏病（AD）是最常见的失智症，全球患者逾4,000万人。随着世界老龄人口的快速增长，预计到了2050年，患者人数将会而达到1.3亿。目前尚未有药物能够治愈AD，当前药物只能缓解其症状，故此迫切需要开发有效的针对疾病的治疗方法，然而对AD复杂病理生理的认识不足阻碍了药物的开发。AD的特征主要包括大脑中毒性β-淀粉样蛋白（Aβ）肽的积累和神经元中神经原纤维缠结的形成，但近期研究指出大脑中的免疫反应也在AD的发病机理和进程中有着重要作用。
在之前的CRF项目中，本团队在已经发现免疫蛋白白介素33（IL-33）注射可以逆转AD老鼠突触可塑性损害并降低毒性Aβ水平的基础上，致力于明确IL-33在AD病理中的作用。我们的研究结果确定了IL-33在AD中的有益效果，证实其可以成为一个用于AD和轻度认知障碍（早期阶段的失智症）的潜在治疗方法。这些研究进一步揭示了免疫系统紊乱与AD发病机理的关系。
本项目将会在之前的研究基础上全面探索IL-33在AD中的作用。小胶质细胞是中枢神经系统的主要免疫细胞以及第一道防线。已有研究显示IL-33可以通过调节小胶质细胞的吞噬活性及炎症反应来缓解AD病变。所以本项目将深入研究在IL-33减轻AD病理的过程中，小胶质细胞功能状态转变的分子机制；此外也将详细检测IL-33对海马突触可塑性和记忆功能的作用，从而阐明其修复AD突触和记忆缺陷的细胞机制。鉴于在AD中免疫反应和tau病理有很强的相互关系，本项目同时也会探讨疾病进程中IL-33对tau病变的作用。这些研究结果将有助于提高对AD中IL-33 / ST2途径的认知，进一步验证IL-33治疗AD的潜力，并有助确定有效监测和治疗AD的新方法。
项目编号：C7009-19G
项目名称：专注力失调及过度活跃症国际和本地大数据网络平台之建立和应用
项目统筹者：黄志基教授
院校名称：香港大学
项目摘要
专注力失调及过度活跃症（ADHD）是一种神经发育障碍症，此症可引发多种不良的行为/表现，例如滥用药物/药物上瘾、增加自杀风险、与同侪关系恶劣以及学习/职业表现不佳等。ADHD是全球公认的严重公共卫生问题。全球7.2％的儿童和香港6.4％的儿童都患有此症，而且与ADHD相关的不良影响通常持续到成年，此为个人健康、社会和医疗系统带来了沉重的负担。
本研究旨在探索应用大数据和建立跨国ADHD研究平台的可行性。现时香港有一个常规更新的电子健康数据库，当中包含了所有公立医院和诊所去识别化（不包含可辨别的个人资料）的临床资料。同时，香港已有不同研究团队建立了数个以儿童及青少年为主要研究对象的追踪研究。本研究将开发一个数据链接模型，将长期搜集的研究数据和常规电子健康数据整合。研究结果将总括数据链接成功率和特征，并评估ADHD药物能否降低儿童患者受到不当对待的风险。同时，我们将运用全球多个数据源去建立一个国际大数据平台，作为一项概念验证研究，为将来ADHD全球大数据研究工作奠定基础。
本研究建立的数据链接平台对于探究ADHD的长远影响十分重要，链接大数据的分析将能为决策者提供关键信息，从而为ADHD患者提供终生的支援。本研究建立的研究平台和国际研究网络将持续支援ADHD的研究，并为全球ADHD患者及其家人提供在教育、医疗以及社会支援等方面的协助。
项目编号：C7013-19G
项目名称：香港海洋之下:人类与环境健康风险因素-MarineGEO在香港的应用
项目统筹者：Dr. D.M. Baker
院校名称：香港大学
项目摘要
生物多样性描述了地球上整个物种的多样性。我们被各种大型鱼类和海洋哺乳动物吸引着。然而，在汪洋大海中，占最大数量的是微小生物，(例如数之不尽的微小蠕虫和在海底居住的螃蟹)，它们对海洋生态系统产生了莫大的影响。这些微小生物像城市里的清洁人员一样，可以协助海洋里营养物质的循环及清除废物，而这些物质亦是支撑着渔业的重要营养来源。本项目旨在扩大我们对本地海洋生物多样性的了解，并帮助了解人类活动所制造的问题，如污水，水产养殖和沈积，如何影响其海洋生物的多样性。透过安放被动式采样器（称为ARMS），这采样器尤如海洋生物的小型塑料 “旅馆”，我们可以在微观尺度上进行海洋生物普查。另外，我们将以实验设计的方式，将这些采样器（如便携式海洋生物社群）放置于不同的设计场景进行实验，使我们能够确定这些海洋生物社群如何抵御环境变化，并从人类活动的变化中恢复。通过这些实验，我们可以为海洋管理工作者提供资料，以恢复我们的海洋环境。此外，本研究项目将筛查样本中的病原体和抗微生物剂，进而了解海洋生物多样性是否可以减低人类健康风险。
项目编号：C7015-19G
项目名称：通过残留中微子对宇宙结构的影响测量中微子质量
项目统筹者：林仁良博士
院校名称：香港大学
项目摘要
通过结合香港大学的天文测量、香港中文大学的宇宙学模拟和香港科技大学的理论宇宙学的专业知识，我们初步确定了绝对中微子质量尺度：∑mν =（0.11±0.03）eV。此值虽然与反向中微子质量层次结构允许的最小质量0.1 eV一致，但仍然不能够精确地区分此值和正常层次结构中允许的最小质量0.06 eV。本项目通过收集全面的天文数据，并进行严格的宇宙学模拟来确认我们的初步测量，从而提高我们的测量精确度, 以区分两个中微子质量层次结构。精确的质量测量将有助于确定中微子质量等级次序，并引导超越标准模型的物理学。
项目编号：C7028-19G
项目名称：集成化学生物学方法以解析组蛋白H3K79修饰密码
项目统筹者：李祥博士
院校名称：香港大学
项目摘要
组蛋白翻译后修饰（PTMs）是表观遗传调控基因功能的主要细胞机制。组蛋白H3的79位赖氨酸（H3K79）上存在多种翻译后修饰。其中，发现最早也是研究最为广泛的是H3K79位的甲基化修饰。该修饰被发现是由名为DOT1L的‘书写器’引入到H3K79位点。然而，由于仍不知道特异性识别该位点甲基化修饰的‘阅读器’，因此，研究人员仍不甚了解其生物学功能以及其调控下游细胞活动的机理。除甲基化外，在H3K79位点也鉴定出其他翻译后修饰，其中包括琥珀酰化修饰。最近的研究发现H3K79的琥珀酰化与脑肿瘤的形成有关，但对其调控机制和生物学功能的了解却很少。本项目将提供新的研究策略，以系统全面的表征在核小体环境中组蛋白翻译后修饰所介导的蛋白-蛋白相互作用。本项目的成果将有助于研究人员更加全面的理解组蛋白H3K79修饰如何影响、调控细胞生理活动，并为治疗一系列的相关肿瘤疾病提供新的思路和方法。
项目编号：C7044-19G
项目名称：关于椎间盘组成细胞之命运及谱系发育的基因调控网络系统分析
项目统筹者：谢赏恩教授
院校名称：香港大学
项目摘要
脊柱椎间盘在提供柔韧性和缓冲脊柱受压方面发挥着重要的作用。在椎间盘疾病中，椎间盘髓核的功能随着年龄的增长而下降并引起腰背痛，是导致残疾的主要原因，并严重影响全球经济和数百万人的生活质素。然而椎间盘疾病的致病机理尚不清楚。
人类出生时健康的髓核充满了与胚胎细胞特性相似的形态独特细胞。在老化过程中，髓核的细胞数目逐渐减少而其形态也发生变化。这变化引致其他细胞形态的出现，包括成纤维样细胞。目前对于这些形态不同的细胞之间的分子特征、功能作用和谱系关系了解甚少。
髓核细胞不断受到多种压力，例如缺氧、营养不足、机械负荷等，这些压力会通过分子途径激活细胞应激反应。过量的机械负荷和细胞外基质的变化会导致基质变硬，从而触发机械敏感型调节因子的激活，但其分子机制尚不清楚。虽然以药物恢复椎间盘功能的疗法优于手术修复方式，但建立与发展恢复疗法必需要对引起疾病的机制和人类髓核细胞的功能特性有全面了解。通过分析单个髓核细胞的基因表达，将阐明人类髓核细胞群在生命不同阶段的分子特征，为深入认识椎间盘疾病奠定了基础。我们发现细胞应激反应和TGFβ/ BMP通路等多种信号通路和基因得到激活，其中三种特异性转录因子可调节胚胎样髓核基因的表达，是髓核细胞得以保持胚胎期及健康特征的关键之所在。
在本项目中，我们旨在阐明控制髓核细胞特征、分子通路和基因调控网络，以及它们适应和应对外来挑战的能力。我们假设在发育早期，三种特异性转录因子的活性有助于维持健康的髓核细胞。随着年龄的增长，以及长期氧气和营养不足，加上机械负荷的增加，机械敏感的转录因子和应激反应通路的激活促进了基因调控的改变，从而导致健康的髓核细胞转化为成纤维样细胞，形成硬化的细胞外基质，这些改变导致椎间盘的功能受损。为了证明这个假设，我们将确定几种特异性转录因子、应激反应和其他机械敏感转录因子在维持髓核细胞身份和命运方面的相互联系。因此，我们将研发人类多能干细胞试剂，以在体外追踪人类髓核细胞及其衍生谱系的分化。我们将利用基因修饰的髓核细胞、功能化基质、生物反应器和小鼠模型以及先进的基因组技术，来研究控制髓核细胞分化和命运的分子机制。本研究项目可望进一步揭示关于人类髓核发育及细胞应激反应的分子机制，以应用于椎间盘疾病研究，将来更可提供适用的人类细胞以应细胞疗法和椎间盘疾病的药物筛选之需。
项目编号：C7069-19G
项目名称：心理抗压能力与精神健康：内在情感脑神经生物系统与外在社会支持因素的影响
项目统筹者：李湄珍教授
院校名称：香港大学
项目摘要
与压力相关的疾病在世界各地变得越来越普遍，例如抑郁和焦虑已成为导致身体或心智障碍的主要原因。香港青少年的自杀率，以全日制学生的比率特别令人担忧。可惜现时没有迹象显示这些与压力相关的问题会减少，因此，研究如何保障人们免受压力影响变得十分逼切，而心理弹力（弹性）就是抗压能力的一个关键因素，它代表着人们从压力和逆境中复原的能力。通过神经，生物，社会和行为各系统之间复杂的互动和动态调节，心理弹力已经成为多面向概念。因此，只有通过全面检视心理弹力的内在因素（神经生物学和情感）和外在社会生态系统之间的关系，才能充分理解什么是心理弹力。另外，我们将会利用电脑计算建模方法整合各种模式数据，提供可靠的证据并进行有效的分析，以阐明神经生物学/心理社会机制与心理弹力之间的关系。本项目将会显著启发未来的心理弹力研究，尤其对于早期识别与压力相关障碍的风险因素，及对其防御起关键作用。本项目的研究结果将有助于制定全方位的健康教育策略，进一步推广心理健康。