项目名称： 阐明转移性胃肠道癌细胞的异质性和分子进化过程以促进其个 体化医疗的研究
项目统筹人： 龙李梅瑞教授（港大）
摘要
癌症病人死亡的主要原因是难以治疗的癌细胞转移。我们面临的重大挑战在于全面阐述在癌症进展过程中癌细胞转移机理和异质性，以及耐药性演化的过程。我们将利用现有科研队伍的专长和收集的策略性实验样本包括食管原发癌组织，淋巴转移组织以及食道癌患者的液体活检组织，以揭示转移性食管癌的分子变化。作为癌症转移的种子，病人血液中稀少的循环肿瘤细胞可以用来无创性实时监测癌症治疗过程中经受选择性压力下耐药癌细胞出现的分子演化过程，从而更加准确地反映出癌细胞的异质性。该异质性有可能在分析原发癌组织过程中被忽略。以血液样本为基础的癌症诊断方法可以为实时监测病人癌症发展进化过程提供手段，为临床医生对演化中的肿瘤提供优化治疗的依据。分子基因分型和新一代测序技术能够检测到重要的基因突变和其他类型的基因变异，为治疗转移癌提供目标和依据。我们将利用以往保存的福尔马林固定的石蜡包埋癌组织样本，来检测对放化疗反应不良和反应良好病人之间基因变异的差别、从而找到生物分子标记以用于预测放化疗的治疗效果。在临床实验中，对于晚期癌症转移的病人来说，利用循环肿瘤细胞作为早期预测肿瘤复发的生物分子标记物十分重要，可以为治疗提供理论依据从而改善临床治疗效果。循环肿瘤细胞的短期体外培养以及建立患者衍生异种移植物将为临床药物敏感性测试和癌症转移的基础科学研究提供极为有价值的工具。血液循环肿瘤细胞具有极大潜力能够提高癌症治疗效果，为个体化治疗提供了策略性机遇。因消化道癌而致命的病人占香港癌症死亡人数的百分之二十二。我们研究的重点在食道癌。我们针对香港消化道癌症进行的整合性及开创性的研究其目的在于阐明癌症转移的重要推动力、癌症异质性和化疗耐药性的进化过程。该研究结果将会被应用在临床提高癌症诊断和病人分层，及为精准医疗提供可操作的目标。这些研究将有利于建立实时监控的分析方法，加速技术产业向临床工具的转化，从而控制癌症转移。这些策略性的研究结果将促进香港癌症病人的个体化治疗，并提高癌症病人的生存率和改善生存质量。
项目名称： 难愈骨疾病和骨缺损的功能性再生研究
项目统筹人： 秦岭教授（中大）
摘要
目前全球人口在急速老龄化。根据政府统计处数据，预计至2064，香港本地65岁以上的人口比例将由目前的15%升至36%。老龄化将伴随许多骨科疾病的发生，如原发性或继发性骨质疏松、骨性关节炎和慢性腱骨止点疾患或损伤，它们将相应的导致骨折、关节变形和残疾的发生。因此本项目研究将致力于对上述难治愈的骨科疾患和损伤治疗策略的研发。我们发现罹患这些骨科疾病的患者通常具有如下特征：即自身干细胞尤其是骨髓间充质干细胞（BMSCs）数量明显不足且成骨分化能力严重下降，这往往导致手术及术后康复费用支出巨大，最终给患者本人及家庭、医疗卫生系统和包括香港在内的各个国家/地区带来巨大医疗挑战和社会经济压力。基于此，我们将建立起跨学科多方协作模式，拟通过增强患者自体BMSCs再生能力和诱导干细胞迁移至骨缺损处的方式以促进对这些难治愈骨疾患的临床治疗效果。本项目中，我们将分别研究循环干细胞的募集、局部组织中BMSCs在植入生物材料表面的迁移和在生物物理刺激下提升成骨细胞-基质信号通路，有效实现骨再生。为解决上述难治愈的骨疾患难题，本项目开展将分为三个阶段来执行：1）用于骨骼组织工程的BMSCs成骨分化调节；2）为优化干细胞成骨分化能力，采用非侵入式生物物理刺激手段促进体内骨再生，有效实现术后康复，并利用动物模型对我们设计的研发方案和可植入式新型生物材料的治疗有效性进行评估；3）对本项目中开发的医疗三类植入器械完成注册检验评估，以便后续的临床测试。总之，本项目不仅关注高质量的基础研究，还致力于难治愈骨疾患治疗手段的建立、开发和应用，期待我们研发的功能性生物材料和提出的治疗策略将有利于提升患者的疗效，同时也极大程度上减轻我们医疗保障系统的庞大支出。
项目名称： 用于可再生能源供电站及电动汽车的电燃料储能技术基础研究
项目统筹人： 赵天寿教授（科大）
摘要
本项目以实现可再生能源规模利用为目标，旨在开发一种新型储能系统，其储能介质为可反复充放电的液体燃料，即电燃料(e-fuel)。该系统主要包括电燃料充电装置及电燃料电池。电燃料充电装置可将电能转化为电燃料加以存储。将充电完毕的电燃料注入电燃料电池，即可实现电能的释放。电燃料充电装置不受地域和地理的限制，可以在任何时刻和位置将间歇、不稳定的光电和风电转化为电燃料。可再生能源一经转化为电燃料，即可实现长期稳定的存储，并像汽油一样，可便捷地运往任何需要的区域随时使用。电燃料电池产生的电能是稳定且连续的，可并入电网使用。与现有不能同时充、放电的电池技术不同，电燃料储能系统的充、放电过程各自独立，可同时进行，因此，电燃料电池还可作为独立电源，适用于电网未覆盖的地区。此外，这种独具风格的电燃料电池有望成为下一代电动汽车的动力装置。这种电燃料电池汽车具有高效、安全性高、加油快捷等优点。
为了实现这一前沿技术，我们采用理论、建模与实验相结合的方法开展研究，将研发出低成本、高能量密度电燃料，并在不同尺度上进行电燃料充电装置及电燃料电池的性能表征及诊断研究，找出并消除影响性能的制约因素，同时通过多尺度建模与优化以实现储能系统的最优设计。最终，本项目所开发的电燃料储能系统预期可达到高于80%的能量转化效率，该系统不仅可用于电网、微网，而且可作为离网用户、分布式能源系统的供电电源。
项目名称： 亚热带城市群区域大气光化学污染：从微环境到城市- 陆地-海 洋的相互作用
项目统筹人： 王韬教授（理大）
摘要
在大气中由太阳光引起的光化学反应会导致各种气态和颗粒态的污染物的生成，对人体健康、农作物的生长和气候变化都会有严重的影响。臭氧（O3）是大气光化学污染程度的关键指标，全球各个国家均已制定相关标准对其进行控制。然而，臭氧及其他二次污染物（包括二次有机气溶胶SOA等）仍然是目前许多城市地区持久未决的重要污染问题。我们已知道光化学污染物主要是由氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOC）经过一系列反应形成的，并且大气自由基在其中发挥着关键作用。但最近的研究显示科学界对大气自由基和挥发性有机物的来源及其反应过程认识仍存在较大不足，对城市/工业区、森林植被和海洋排放的多种污染物的复杂相互作用认识还不清楚。解决这些科学问题对掌握臭氧和SOA生成机制、及为亚热带复杂环境地区制定有效的空气污染控制策略至关重要。
香港及珠三角地区位于华南沿海，是中国人口最多、经济最活跃的地区之一。大量的能源消耗和拥挤的城市建设使得城区路边环境和区域尺度空气质量的不断恶化。尽管香港和广东省政府采取了共同的努力，控制和削减了大多数污染物的源排放，但光化学污染的状况并没有得到明显的改善，特别是香港城区路边二氧化氮（NO2）浓度仍然较高，且区域范围的臭氧浓度仍呈现持续上升趋势。此前在香港-珠三角大气污染的研究多侧重于城市和工业区域，在复杂环境条件下城市-陆地-海洋体系的相互作用及微环境-区域尺度的耦合影响对掌握和控制臭氧及其他二次污染物十分重要，但该方面的研究十分匮乏。
本项研究致力于构建一个综合研究体系，针对城市交通/工业、陆地生态和海洋来源的混合污染物的大气氧化过程开展高水平的基础研究，基于科学发现建议控制光化学污染的最佳策略。本项目将开发和应用最前沿的实验室、外场观测和模式模型等技术手段，改善和提高不同空气质量模型系统在复杂地形和环境条件下（如香港-珠三角地区）空气质量预报预测能力；本项目还将致力于揭示在城市路边环境中机动车尾气的大气化学和动力学过程的耦合作用对路边空气质量的影响，探讨对当前交通污染控制措施的改进。研究目前严重的光化学污染，不仅是当前国际大气环境领域的前沿科学问题，也符合国家对大气复合污染的研究和综合防治的迫切需求。本项目的整体目标是开展世界前沿的基础科学研究，项目研究成果将为本港清洁空气计划的实施和我国中长期大气污染调控策略的制定提供重要的科学依据，从而支撑绿色粤港澳大湾区和绿色中国乃至绿色亚洲的建设和长久环境质量的改善。
项目名称： 大数据为本智能及个人化空气污染监测和健康管理
项目统筹人： 李安国教授（港大）
摘要
每个人都有权享受清洁环境并有尊严地生活。借助大数据技术，可以收集复杂，多样化，高分辨率，个人化和同步的城市空气污染，个人活动，健康状况，幸福感和行为数据，从而产生智能（实时和互动）及个人化健康提示和建议，以改善公民健康和幸福感，为香港及其他地区的信息科技和健康产业创造崭新商机和竞争优势。此项研究有五项挑战。第一，城市空气质量数据稀疏，难以及时提供个人化的提示和建议。第二，收集到的数据，尤其涉及人为输入的，如个人健康评估，往往出现错漏。第三，收集到的数据往往多样化，复杂，不容易理解，不便利个人或集体根据数据直接作决策。第四，有关香港的年轻哮喘病患者和年轻健康公民的个人空气污染物暴露（尤其是直径小于或等于2.5微米和1.0微米颗粒物）与个人健康状况和健康生活质素（幸福感）的因果关系尚未确立。第五，提供智能信息及相关建议是否能影响个人生活行为有待确立。要克服这些挑战，此研究第一项创新是创建一个深度学习大数据框架，以此提供智能个人化空气质量估算。第二个创新是采用移动污染传感器平台，大幅度提高估算和预测空气质量的精准度；以及收集个人活动，健康状况和健康评估数据，并矫正人为输入数据。第三个创新是设计可视化工具，将个人污染暴露及其他四种个人数据相连结，以容易理解的指标呈视用者，以提供及时和个人化的空气污染，健康和出行活动提示建议。第四个创新是向香港250名年轻哮喘病患者及250名年轻健康市民进行临床研究，确定个人污染物暴露，即个人受直径小于或等于2.5微米和1.0微米颗粒物和二氧化氮暴露，和个人健康状况及个人健康生活质素评估之间的因果关系。从250名香港年轻哮喘病患者收集到的真实数据将用作暴露模型的开发，训练和验证，以进一步向香港九成哮喘病患者展开人口时间序列健康研究。第五个创新是智能信息介入性研究，以确定我们提出之大数据系统所提供的智能数据是否能引发个人行为转变。此崭新大数据技术及分析方法为个人化空气污染监测和电子健康质素管理创造独特跨学科框架模型，随时可转用于其它领域及城市。