第八轮主题研究计划获资助之研究项目摘要

主题1: 促进健康
项目名称: 增强宿主免疫实现 HIV-1功能性治愈
项目统筹人: 陈志伟教授(香港大学)

摘要

由 HIV-1 病毒感染而引起的爱滋病至今已在全世界造成约四千万人死亡,全球仍有3,690 万人携带爱滋病毒生活,而 HIV-1 病毒依然继续传播。在香港,尽管我们积极采取预防措施以及及时引入联合使用的抗逆转录病毒治疗(cART)药物,爱滋病的感染人数依然从 1996 年的 776 例增加至 2017 年的 8,952 例。以 2015-2016 年度为例,全港仅 cART 药物的使用费用已高达 5.5 亿港元。由于 cART 药物不能根治爱滋病,其终生服用将带来巨大财政负担。因此,我们希望开发一种增强宿主免疫力的联合免疫疗法以达到功能性治愈,即使停止服用抗逆转录病毒药物后 HIV-1 感染病人仍能控制病毒载量在可检测范围以下。

在香港研究资助局的优配研究金/协作研究金和医疗卫生研究基金的支持下,我们已经取得了许多重要研究成果,这促使我们提出:联合可增强宿主免疫力基于 PD1 的疫苗的免疫疗法将能达到对 HIV-1 病毒的长效控制。第一,基于 PD1 的疫苗诱导出高效和高比例的针对 HIV-1的杀伤性 T 细胞(CTLs)。在我们的初步实验中,共有 4 只恒河猴在接种基于猴源 PD1 的疫苗后,对感染人猴嵌合免疫缺陷病毒(SHIV162P3)全部达到了长效的病毒控制。第二,我们利用基因工程构建的双特异性广谱中和抗体 (BiIA-SG),可阻断 HIV-1 病毒进入标靶细胞的两个关键步骤,并在人源化小鼠模型中实现了对 HIV-1 病毒感染的控制。在 SHIV162P3 感染恒河猴模型中, BiIA-SG 实现了对全部 3 只恒河猴的保护,也成功抑制病毒在已感染的 6 只恒河猴体内复制。第三,我们阐述了 Δ42PD1-TLR4 免疫调节的信号通路以及一个可以减少 HIV 感染导致的肠部病变的抗体。第四,我们还发现髓源性抑制性细胞(MDSCs)会抑制杀伤性 T 细胞的表达和导致免疫检查点阻断的耐受。基于这些发现和我们团队的技术优势,我们申请了此次的主题研究计划拨款,旨在未来五年内在恒河猴模型和人体中进一步研究基于 PD1 疫苗的联合免疫疗法。

利用现代病毒学和免疫学的研究方法,我们将集中研究以下三个课题:(1)研究在保护SHIV162P3感染的恒河猴中 PD1 疫苗和 BiIA-SG 的相关性;(2)验证 GLP 级别生产、适用于人的基于 PD1 的疫苗和 BiIA-SG 抗体在动物模型中的免疫原性和药效,为临床检验审查的申请做准备;(3)研发出可用于爱滋病人的功能性治愈方案。这些研究结果将帮助我们更好地了解免疫保护的机制以挽救更多 HIV-1 感染病人的生命,也将降低 cART 药物毒副性和耐药性,以及减少政府和病人的财政负担。


主题1: 促进健康
项目名称: 以干细胞方法解析神经退行性疾病的分子基础
项目统筹人: 叶玉如教授(香港科技大学)

摘要

本项目针对老年相关的神经退行性疾病进行前沿探索,包括常见而极具破坏性的阿尔茨海默病(AD),以回应创新疗法方面的迫切需求。AD主要影响老年人,患者记忆丧失,行动、推理和判断能力均会受损。病情且会逐步恶化,为患者、照顾者和社会带来沉重的负担。目前尚未有方法可以有效逆转或阻止AD的进程,更甚的是病例正随着人口老龄化而急剧增加。若果不能采取有效的临床措施,全球的医疗保健体系将会面临严重的压力。

我们早前曾得到主题研究计划(TRS)的资助,成功解构了调控神经干细胞分化成为神经细胞的复杂机制,并发现了一些小分子可以在体内刺激这个过程。我们计划以此为基础探索AD的病理机制。我们将利用人源诱导性多能干细胞(iPSC)和CRISPR-Cas9基因编辑技术,培养二维(2D)和三维(3D)神经细胞群,剖析疾病的分子机制和治疗靶点。通过这些先进的技术,我们可以将AD病人的体细胞转化成iPSCs,与基因编辑后的iPSCs作比较,深入研究疾病的病理生理学。同时,在之前的TRS项目中,我们找到了一些可以增强记忆的候选药物。我们将会继续这些药物的临床前试验工作。

项目成果将有助开发新疗法阻止或逆转AD,从而改善全球数千万人的生活。透过本项目,香港亦能在前沿神经再生医学和干细胞研究领域占一席之位,强化香港作为卓越研究中心的地位。


主题2: 建设可持续发展的环境
项目名称: 基于海水海砂混凝土与纤维增强复合材料的新型可持续海洋工程结构
项目统筹人: 滕锦光教授(香港理工大学)

摘要

香港和其他沿海城市的社会、经济发展高度依赖其海岸及海洋工程结构(统称为海洋工程结构),例如:港口、桥梁、人工岛及海上风力发电场。钢材锈蚀是工程结构劣化的主要原因,也是海洋工程结构面临的一个主要挑战。钢材锈蚀所致的经济损失通常可达一个国家或地区国民生产总值(GDP)的3%(2016年香港特别行政区GDP的3%约为96亿美元)。2013年美国土木工程师学会(ASCE)估算,在2013年至2020年间,美国需投入3.6万亿美元用于其基础设施的维护。作为混凝土原材料的淡水及河砂(或人工砂)资源的短缺是海洋工程结构面临的另一项主要挑战。大量消耗淡水及河砂(或人工砂)会对环境造成负面的影响,同时,淡水及砂的运输既昂贵又对环境有害,而海水、海砂的淡化同样价格不菲。

为解决上述两项挑战,本项目旨在研发一种新型混凝土结构以实现可持续海洋工程结构的目标。该种新型混凝土结构是由纤维增强树脂基复合材料(简称为FRP或复合材料)(如FRP筋和FRP管)与海水海砂混凝土(SSC)组合而成的复合材料-海水海砂混凝土结构(可简称为FRP-SSC结构)。由于复合材料拥有很好的抗腐蚀性和耐久性,采用复合材料替代侵蚀环境下传统钢筋混凝土结构(如接触除冰盐的桥面板)中的钢材,作为解决钢筋锈蚀问题的有效技术,在实际工程中得到了日渐广泛的应用。一旦采用了复合材料作为增强材料,海水、海砂将可直接用于建造海洋工程混凝土结构。复合材料-海水海砂混凝土结构技术将为海洋工程结构的建造带来一次深刻的变革

为了推动复合材料-海水海砂混凝土结构的广泛应用,本项目将开展大量的研究工作,以深入揭示该类新型海洋工程结构的力学性能,并建立相应的设计、建造方法。尽管复合材料不会发生锈蚀,但其在恶劣环境下确会发生缓慢的劣化。本项目的关键科学问题是如何澄清与预测这类新型结构的全寿命性能,并建立全寿命设计方法。以往对材料/结构性能劣化的预测主要基于对实验室环境下加速试验结果的直接经验性外推,但这种传统方法由于其高度的不确定性和不可靠性,受到了越来越多的质疑。为此,本项目将基于材料与结构性能劣化的多尺度、多物理场模拟和严格的试验验证,为复合材料-海水海砂混凝土结构建立一种全寿命性能预测的新方法。


主题3: 加强香港作为地区及国际商业中心的策略地位
项目名称: 促进香港成为全球的金融科技枢纽
项目统筹人: 谭嘉因教授(香港科技大学)

摘要

香港有志成为全球金融科技枢纽,需要紧贴科技发展、作出相应规管及加强金融科技生态系统。为保持竞争力,香港不一定要跟随其他地方的金融科技常规,而是需要发展自己的视野,制订一套最适合本地经济环境的独特做法。本项目旨在深入了解科技及金融服务的相互影响,为香港金融科技宏观策略建立学术基础。本项目有两个特定目标:(1) 将香港塑造成金融科技的学术中心;及 (2) 检视香港促进金融科技创新的能力,拟定香港金融科技持续发展政策。本项目将针对金融科技影响个别投资者、金融机构、规管者及整个金融业的基本议题。这些具高度挑战性的学术议题,其实与实务亦息息相关。而这些议题与科技及金融服务均有密切关系,是多种服务的支柱,包括数码支付、金融产品设计及分发、理财顾问、数据公开、网络安全、风险管理及分布分类帐的应用。本项目将探讨多个议题,包括区块链;网络安全;个人化风险评估;理财顾问;将人工智能/机器学习应用于金融数据公开多元模式分析;使用先进量化技术模拟系统风险;分析如何使用金融服务解决政策问题与促进金融科技人才发展。基于金融科技的跨学科性质,本项目由来自香港科技大学、香港中文大学、香港城市大学及香港大学的会计学、经济学、金融学、电脑科学、信息系统及统计学的专家领导。本项目将带来崭新的研究结果,制订香港金融科技发展宏观策略,提供有关规管、创新管道、初创及现有企业合作、聘请及培育金融科技人才的政策建议。


主题4: 促进对香港起重要作用的新兴研究及创新项目
项目名称: 视觉导航自动机械人手术
项目统筹人: 刘云辉教授(香港中文大学)

摘要

机械人技术被广泛认为是推动经济增长、提升竞争力的关键技术之一。因此,香港极需自行研发核心机械人技术,在广泛的跨学科领域中突破挑战、抢占先机。香港拥有国内最好的医疗技术体系,基于这个优势,我们致力于实现医疗机械人技术的突破,研发领先世界的医疗机械人技术体系。

此项目的目标是通过组建一支具有工程和医学专业知识的本地大学跨学科科研团队,与Intuitive Surgical Inc.、伦敦帝国学院和约翰.霍普金斯大学等国际知名机构与大学合作,在香港建立世界一流的外科机械人研究中心。现有的手术机械人以遥控操作模式运作,要求操作机械人的外科医生在长时间内全神贯注。这种遥控操作医疗机械人将会被能辅助外科医生的先进智能医疗机械人及可自主完成特定手术步骤的医疗机械人取代。而研发新一代智能手术机械人会面临诸多挑战,包括:(1)如何有效可靠地感知手术对象/场景;(2)如何在高度动态和依赖个体的环境中自动进行手术前(术前)手术规划和机械人导航;(3)如何安全准确地控制手术机械人的运动;(4)如何将高级智能(例如情境感知和推理能力)装备到手术机械人中。我们将结合团队中不同领域的专业知识和经验,研发创新的解决方案,其中包括(1)用于实时感测外科手术对象的三维几何形状、作用力和生物力学特性的新颖系统和算法;(2)利用威尔斯亲王医院(PWH)和Intuitive Surgical Inc.(ISI)庞大的机械人手术图像数据库进行数据驱动的手术规划和导航;(3)用于机械人与软组织相互作用的视觉伺服控制器;(4)基于深度学习的机械人手术智能。这些技术将被整合到一个由图像引导的手术机械人原型中,该原型能够自动辅助外科医生和/或执行外科手术的单个手术步骤或多个连续步骤。我们将在通过审批后,以离体实验和临床试验验证全腹腔镜子宫切除术(TLH)。