项目名称： 血浆脱氧核糖核酸作为癌症检测的平台
项目统筹人： 卢煜明教授（中大）
摘要
癌症是香港的第一号杀手。早期癌症测试方法有可能大大改善我们去治疗这致命疾病的能力。现今在肿瘤学的研究中，其中一个最炙手可热的研究领域就是分析血浆内存在的肿瘤DNA，一般人称这种研究做“液态活组织检查”。我们的团队在这研究领域是全球其中一个领先的团队。这研究项目是延续研究资助局主题研究计划（TRS）项目编号（T12-404/11）的研究框架和成果而设计的。在过去五年期间，项目团队成功地开发出一系列创新性的全基因组技术，用以侦测在血浆内与癌症有关连的分子变化。我们的团队更招募了二万名志愿人士，参加一项运用血浆DNA去筛查鼻咽癌的研究。这项研究提供了极有力的证据，证明运用血浆DNA分析有助于早期的癌症侦测。而在这刚被资助的项目中，我们希望可以发展和优化我们的技术，从而研发出敏感度更高、特异性更强、及针对多种癌症类型的无创性检测。建基于以往研究项目的基础，我们将研究几种在香港常见的癌症，包括：肝癌、直肠癌、鼻咽癌、前列腺癌、淋巴癌和白血病。
项目名称： 了解肝癌肿瘤的干细胞特性：从调节机制到转化应用
项目统筹人： 吴吕爱莲教授（港大）
摘要
肝癌（肝细胞癌）是一种常见的恶性肿瘤。由于乙型肝炎的流行，肝癌在东南亚和中国（包括香港）非常普遍。近年来，肝癌的发病率在西方国家也急剧增加。肝癌具有侵略性，癌症转移特别常见，而且手术切除后复发率非常高。
一如其他癌症，在肝癌肿瘤中存在一种能够自我更新及维持肿瘤发展的癌细胞，称为癌干细胞（cancer stem cells, CSCs）。这些肝癌干细胞对常规化疗或放射治疗具有耐药性，能够在化疗过程中维持肿瘤生长并导致肿瘤复发。因此，消灭这些肝癌干细胞或许可以治愈或控制肝癌。我们在以往的研究中发现并确定了许多全新的肝癌干细胞标记物，同时提供了可靠的证据，表明拥有这些标记物的肝癌干细胞具有自我更新和肿瘤发展的能力，并且具有高度致瘤性、转移性，以及化疗或放射治疗耐药性。这些特性都与肿瘤复发息息相关。值得注意的是，我们有证据显示，抗体可以选择性阻断这些标记物，从而有效地针对肝癌干细胞并抑制肿瘤生长。所以我们需要重新思考现今治疗肿瘤的方法，不仅着眼于消除快速分裂的肿瘤细胞，同时也应针对具有自我更新和肿瘤恶化能力的癌干细胞。因此，消灭癌干细胞被认为是治愈癌症的一个关键。
在本研究计划中，我们认为进一步了解肝癌干细胞的调控机理及针对肝癌干细胞，可能会为肝癌患者提供新的治疗机会。在此，我们将全面识别在不同肝癌干细胞亚群中的共通分子途径，同时研究其调控肝癌干细胞特性的分子机理, 从而为选择性阻断肝癌干细胞的功能提供目标 / 靶点。另外, 我们计划使用新的单细胞转录组测序技术，去分析目前仍然未知的肝癌干细胞谱系分层结构和生物学特征。另一方面，由于癌细胞处身于一个独特的微环境，研究肿瘤微环境因素对肝癌干细胞的调控，有可能发现新的癌症干细胞调控机理。为此，我们计划深入了解肿瘤渗入淋巴细胞和基质细胞，维持肿瘤干细胞特性的机理。与此同时，我们将探讨利用免疫疗法对付肝癌干细胞的可行性。除了剖析肝癌干细胞的基本机理，我们亦殷切希望我们的研究结果，可以转化成针对肝癌干细胞的崭新临床前研究。在研究过程中，我们将继续努力培育有志于癌症干细胞和癌症生物学研究的青年科学家，以及教育公众有关癌症的知识。
项目名称： 胃癌基因组学与发展：以病人活组织培养三维类器官细胞团作整合性基因组分析、药物敏感测定、细胞生物学及动物模型研究
项目统筹人： 梁雪儿教授（港大）
摘要
胃癌是全世界癌症死亡率排名第三的癌症，在中国内地和香港都有很高的发病率。由于胃癌的死亡率高，
研发新的治疗方法有重大的迫切性。我们实验室的组织库储存了超过1000名胃癌患者肿瘤的组织，并收集了全面的临床、
预后、病理及分子生物学的分析数据，并在制药企业的研究基金支持下，建立了大规模的多维胃癌基因组学数据库。
此数据库储存了超过400名本地患者的全基因组和外显子组测序数据，基因和microRNA表达数据，DNA基因分型阵列数据，
以及基因甲基化数据。至今这是世界上最大规模的胃癌基因组学研究之一。
我们对这些数据的初步分析已经发现了多个新的胃癌驱动基因，并且发现胃癌可分为几种亚型，
各有不同的胃癌驱动基因组合，(Nat Genet 2011; Nat Genet 2014)。
现时的挑战在于了解每个独特的组合如何促进癌症的发展及了解其独特赖以生存的途径，从而转化为治疗的机遇。
朝着这目标迈进，我们已成功地从胃癌患者的正常胃壁细胞及癌细胞培养出三维类器官细胞团，涵盖各分子亚型，
并使用CRISPR创建胃癌驱动基因突变组合，及进行药敏测试。我们已建立跨学科的研究团队，
成员包括本地临床医生和科学家及国际知名专家，涵盖生物学和生物信息学。我们将会1）
逐步从正常胃壁细胞团创建代表不同胃癌分子亚型的驱动基因突变组合，从而了解基因组合的功能及对药物的反应;
2）对具有相应癌驱动基因突变组合的胃癌细胞团作药物的敏感性测试; 3）使用活细胞成像，
系统生物学及我们新开发的CombiGEM-CRISPR技术作基因组合功能分析， 寻找胃癌细胞的弱点，
信号通路的失调，癌干细胞的表型和抗药机制; 4）深入研究弥漫型胃癌RHO信号通路的失调及发展新的动物模式;
5）制定综合基因组分析方法，以确定新的癌症驱动途径和预测新的药物靶点，反馈至 1）进行测试。总体而言，
这研究将通过深入理解癌驱动基因突变组合功能而加快胃癌治疗的发展，
运用基因组将患者分类作精准医疗和为药物重新定位，为开发新药发掘新的驱动基因和途径作标靶。
胃三维类器官细胞团生物库将吸引全球资金和合作伙伴。
本项目将培训新一代具有跨学科学术知识及研究技能的科学家和临床医生，共同迈向基因组学时代的最前列。
主题2： 建设可持续发展的环境
项目名称： 香港及邻近海域富营养化，缺氧及生态后果的诊断和预测：物理-生物地球化学-污染耦合研究
项目统筹人： 甘剑平教授（科大）
摘要
沿海水体富营养化通常由过量的营养盐输入并在适合的物理及生化环境中刺激浮游植物大量繁殖而引起。富营养化可导致有害藻华（赤潮）和缺氧（这些海域也被称为“死亡区域”），这两者都会对生态系统造成极大威胁。近几十年来，沿海水体富营养化一直是一个严峻的全球性问题，但由于其中牵涉到的科学与社会问题错综复杂，人们至今尚未找到有效的解决方案。
香港周边海域也深受持续恶化的富营养化困扰，并因此导致赤潮频发、缺氧区不断扩大等生态灾难，过去十年间通过耗资巨大的“净化海港计划 ”所取得的环境改善也可能得而复失。
香港水体中的富营养化及缺氧主要由珠江和本地日益增多的营养盐、有机污染物等排放所导致。香港周边海域被复杂多变并相互影响的“径流-河口-陆架”水体围绕，营养盐输运、生态系统响应、富营养化以及缺氧受到复杂的物理-生物-化学过程调控。然而直至今日，这些关键过程并未得到系统性的调查研究。针对富营养化的成因、后果及内在的物理-生物化学过程和机理进行全方位研究分析对减轻富营养化、缺氧及相关生态灾难至关重要，对香港乃至全球海洋环境保护都极具科学意义。
该研究的学术价值主要在于：我们以全球到局部的视角，应用世界领先的多学科交叉现场观测和计算机数值模拟技术，对香港周边“径流-河口-陆架”水体中的耦合物理-生物-化学过程进行全面的研究分析，对富营养化和缺氧问题进行诊断分析和预测。我们将会开发一套新型海洋现场监测系统，采用现时最尖端的现场测量技术，在香港周边海域进行跨学科的大面走航和时间序列观测，在此基础上，我们还将开发一套新型耦合物理-生物地球化学-污染电脑数值模拟系统。
我们的终极目标是揭示控制香港海域富营养化和缺氧的内在机制，并为稳定乃至减轻富营养化和缺氧、确保香港海洋环境总体可持续发展提供分析工具和科学策略。本研究计划主要涵盖以下4个相互关联的主题：（1）营养盐的源汇机制及相关生物地球化学过程；（2）生态系统动力学和生物调控机理；（3）污染物质及其对生态系统的影响；（4）物理控制，集成及未来变化趋势预测。
项目名称： 高效浓缩分离和污泥精炼协同新技术实现城市水污染控制和资源回收
项目统筹人： 李晓岩教授（港大）
摘要
随着经济社会的发展，水污染问题日益严重，香港、中国大陆以及世界很多地区的自然环境都承受着越来越大的污染压力。传统的污水处理技术沿用至今已超过半个世纪，难以应对当今工业化和城镇化所带来的不断增加的污染负荷。作为一个典型的超大城市，拥有七百万人口的香港每日产生两百多万吨的污水。去除污水中的污染物不仅困难且成本很高（处理每吨污水约需港币三元），同时还会产生大量的污泥（每处理一千吨污水约产生一吨的剩余污泥）。污水处理所产生的剩余污泥，以及城市厨余垃圾等有机废物，由于其产量大、处置困难，已成为大型城市最棘手的环境问题之一，威胁城市的生态环境和人体健康。
另一方面，作为污水中主要的污染物，有机物和营养物质（氮和磷）也是宝贵的资源，应该加以回收利用而不是随剩余污泥弃置浪费。香港目前大部分污水仅得到一级处理，有必要提升至二级生物处理的水准，以加强水环境的保护。本项目提出了一项全新的技术，即高效浓缩分离和污泥精炼（ESSR）协同新技术，以物质分离和资源回收为手段，实现高效的污水处理和厨余垃圾处置。项目主要包含以下三个内容：
（一）化学强化膜过滤（CeMF）技术取代传统的初级沉淀，高效去除污染物，结合侧流污泥和厨余垃圾的联合酸化发酵（sACF）实现磷资源的回收和有机碳的利用，用于生物脱氮和生产有机酸和生物塑胶；
（二）剩余污泥的热水解处理及后续真菌发酵（SHFR）实现污泥减量化和资源回收，生产高增值产品，包括氨水、酒精、生物纤维等;
（三）高效浓缩分离和污泥精炼协同新技术一体化和试点示范，强化营养物的去除，降低能耗和污泥产量，实现资源回收，并为出水水质作环境评估。
该技术的研发将帮助解决大型城市污泥和厨余垃圾的处理问题，同时实现资源的有效回收，将污水处理由尾端净化转变为资源回收和开发。此外，本项新技术可顺利配合现有污水处理的基本系统，以单元模块的形式直接添加到所需处理阶段，方便实现处理设施的升级换代，在污水处理的同时进行资源回收和污泥减量，在香港、中国大陆和世界其他地区实现可持续的水污染控制。
项目名称： 用于太赫兹光谱和成像的小型化系统设计
项目统筹人： 陈志豪教授（城大）
摘要
按世界卫生组织的估计，全球每年因误食污染食物而致病的人口高达 6 亿，当中约42万人死亡。 在大中华地区，数年前在中国大陆发生的毒奶粉事件和近期台湾的地沟油事件之后，食品安全成为全民关注的焦点。 在药品安全领域中亦存在着相关的问题，如2015年震惊全台湾的药品添加工业原料碳酸镁的事件。当前，食品、药品以及保健品的安全问题已为医疗保健系统带来沉重的压力，亦在社会经济及民生健康的发展上造成了一定程度的阻碍。
太赫兹是一种电磁波，其频率界乎于微波和红外线之间，用途非常广泛。 例如，太赫兹波的水分子高敏感度能有效地区分身体内的正常组织和癌变组织。另外，因植物油脂和动物油脂对太赫兹辐射的折射系数和吸收速率均随频率和温度的增加呈现不同的变化，太赫兹波还可精确地区分油脂种类。太赫兹技术在日常生活中的应用层面广泛，如检测奶粉中的三聚氰胺、食物中的抗生素、蔬菜中的农药残留、以及食品或药物中的外来物质等。
鉴于太赫兹技术广阔的应用前景，国内外的研究机构已开展太赫兹技术的研发工作。 但在缺乏高经济效益的太赫兹信号源以及造价昂贵的测试设备的情况下，太赫兹的研究和应用有着很高的入门门槛。 因此，假若能够成功研发小型化、低成本的太赫兹成像与波谱系统，不但可大力地推动太赫兹技术的研究和应用，更可解决一些迫在眉睫的社会问题。 本专案旨在研发小型的太赫兹系统，具体包括小型、高效的太赫兹源和检测器，太赫兹高速波束扫描器件和相关的信号处理以及图像显示技术。 与此同时，专案团队将利用实验室已建设的太赫兹设备以开展生物医学成像、化学光谱学和图像显示技术的研究工作。 专案团队由多个跨学科的国内外知名专家、教授和学者组成。 我们深信，透过团队的共同努力，研发太赫兹系统及技术不仅可促进高解析度生物医学成像，检测高附加值材料以及食品安全等领域的发展，还可为香港、大中华区，乃致全世界的经济发展做出贡献。
专案预期成果包括：
- 小型化的太赫兹成像与光谱学系统
- 化学与生物化合物的太赫兹波谱数据库
- 与太赫兹系统相关的基础技术研究成果，并发表在国际知名期刊上
项目名称： 数码世代公民素养的学习和评估
项目统筹人： 罗陆慧英教授（港大）
摘要
这研究项目重点开发用以帮助儿童和青少年发展成为数码公民的学习和评估工具。它有四个组成部分：（1）辨识和构建数码公民素养的关键范畴、指标和评估工具，以建立7至22岁儿童至青少年在此方面的发展里程碑;（2）开发在线角色扮演模拟游戏平台，用以促进和评估两个关键数码公民素养能力：信息素养与协同解难;（3）以海量电子学习和评估数据为基础，研发推动数码公民素养的教学理论和设计原则;（4）辨识促进或阻碍数码公民素养发展的家庭和学校因素。
长久以来，人们都认为掌握了3R（阅读，写作和算术）便具有足以应付在社会上生活的基本技能。然而，数码技术的出现，不仅加速了社会、经济、政治和文化变革的步伐，同时也压缩了时空距离。社交媒体、社交网络技术和数码移动技术的普及化已经改变了人们的工作和休闲生活，并为我们的福祉带来了新的可能性和新的挑战。为了确保能够有效参与社交和工作，以及有关个人和社会利益的事情，21世纪公民需要具备（1）数码信息素养（包括流畅利用数码技术、新媒体素养和网络安全的能力）; （2）合作解难的能力（包括利用批判性思维、创造力、协作和沟通能力，解决现实生活遇到的问题）; （3）自我调节; （4）承担风险的意愿。我们假设这四种能力是 数码公民素养的标志。
虽然我们不难可以找到建基于研究结果，适用于不同时年龄段的3R课程、教学法和评估基准，有关数码公民素养的研究却非常匮乏。本项目将有助于我们理解数码公民素养差异背后的因素，以及家庭和学校因素对其发展的影响。我们还会提供一个网上电子学习、数据收集和评估的平台，推动数码公民素养研究的持续发展。协作解难（CPS）是数码公民素养的关键能力；为此重点，我们会开发一个在线严肃游戏的门户网站，为评估及研究CPS的有效学习设计两个目标服务。