上海交通大學連續在Science／Cell／NEJM等發表11項成果

　　2019軟科世界大學學術排名于2019年8月15日18時正式發布。排名展示了全球領先的1000所研究型大學，中國內地共有132所大學上榜，上海交通大學首次躋身世界百強，位列世界第82。另外，在8月16日，國家自然科學基金委員會公布了基金情況，上海交通大學所獲得資助項目及金額都是位居全國前列。

　　就在2019年，上海交通大學發表了2篇Science，2篇Cell ，4篇Nature ，3篇NEJM，1篇JAMA，取得了一系列重要的研究成果，iNature再次總結了這些成果：

　　【1】莫爾晶格在日常生活中有多種應用，包括藝術設計，紡織工業，建筑，圖像處理，計量學和干涉測量。為了科學研究，它們是使用碳化硅表面上的石墨烯-六方氮化硼單層，石墨烯-石墨烯層和石墨烯準晶體生產的。最近對莫爾晶格的興趣激增源于在此類系統中探索許多顯著物理現象的可能性。例子包括可比較的-不可比較的躍遷和拓撲缺陷，由于能帶展平而產生的絕緣態，受旋轉角控制的非常規超導性，量子霍爾效應等。尚待探討的一個基本問題涉及由莫爾晶格確定的電勢中波的演化。2019年12月18日，上海交通大學葉芳偉團隊在Nature 在線發表題為“Localization and delocalization of light in photonic moiré lattices”的研究論文，該研究創建了二維光子莫爾晶格，它們具有易于控制的參數和對稱性，從而使研究人員能夠探索具有根本不同的幾何結構（周期性，一般非周期性和準晶體）之間的過渡。因此，莫爾晶格為未來的光束控制、圖像傳輸、信息處理提供了一種更加簡單易行的手段，也為研究低功率下的非線性光學提供了一個易于執行的平臺。此外，光子莫爾晶格的研究也為二維材料和冷原子系統中莫爾晶格的研究提供了極其有益的借鑒。

　　【2】2019年4月25日，中國科學院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲，中國科學院-馬普學會計算生物學伙伴研究所楊力和上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院沈南共同通訊在Cell 在線發表題為“Structure and Degradation of Circular RNAs Regulate PKR Activation in Innate Immunity”的研究論文，該研究首次發現環形RNA在細胞受病毒感染時被核糖核酸酶RNase L降解的過程，并解析了環形RNA形成16-26 bp的雙鏈RNA莖環結構，并以此為基礎結合天然免疫因子PKR的特性。相關研究進展為環形RNA代謝和功能研究奠定了重要基礎，也為炎癥性自身免疫病系統性紅斑狼瘡的發病機制提出了環形RNA參與的新型機制；

　　【3】2019年8月9日，上海交通大學環境科學與工程學院趙一新（上海交通大學為第一單位）聯合多個機構團隊在Science 在線發表題為“Thermodynamically stabilized β-CsPbI3–based perovskite solar cells with efficiencies >18%”的研究論文，該研究從HPbI3和CsI合成了CsPbI3的正交β相。 該材料表現出更高的穩定性和更有利的帶隙，這使得PCE為15％。 用碘化膽堿鈍化表面捕獲狀態將PCE提高至18％；

　　【4】2019年8月16日，上海交通大學的韓禮元、楊旭東共同通訊在Science 在線發表題為“Stabilizing heterostructures of soft perovskite semiconductors”的研究論文，該研究通過在軟鈣鈦礦薄膜表面形成強化學鍵來穩定鈣鈦礦異質結構，該方法可以在很大程度上阻止鈣鈦礦組分的損失，從而減少對有機空穴輸運層的損傷。總而言之，該研究提出了一種構建穩固的鈣鈦礦半導體異質結的新策略，為鈣鈦礦電池提高穩定性，早日實現商業化起到了重要推動作用；

　　【5】2019年9月4日，上海交通大學醫學院第九人民醫院黃晶及雷鳴等人（第一單位為中科院上海生化細胞所）在Nature 在線發表題為“Structural basis of nucleosome recognition and modification by MLL methyltransferases”的研究論文，該研究報告人類MLL1和MLL3催化模塊與核小體核心顆粒（含有H2BK120ub1或未修飾的H2BK120）的冷凍電子顯微鏡結構，這些結構證明MLL1和MLL3復合物都與核小體的組蛋白折疊和DNA區域廣泛接觸，這樣可以輕松獲得組蛋白H3尾部，這對于H3K4的有效甲基化至關重要；

　　【6】2019年9月6日，Cell 雜志以“Fate mapping via Ms4a3 expression history traces monocyte-derived cells”為題，在線發表了上海交通大學醫學院,上海市免疫學研究所Florent Ginhoux、蘇冰教授課題組的研究論文。該論文通過單核細胞前體特異性的遺傳學譜系示蹤模型，揭示了單核細胞（monocyte）在骨髓中的發育過程以及成體組織巨噬細胞（Tissue-residentmacrophage）的更新過程，解決了長期以來國際免疫學界關于單核-巨噬細胞來源和更新的爭議；

　　【7】2019年10月2日，上海交通大學覃文新，荷蘭癌癥研究所Leila Akkari及René Bernards共同通訊在Nature 在線發表題為"Inducing and exploiting vulnerabilities for the treatment of liver cancer"的研究論文，該研究表明DNA復制激酶CDC7的藥理學抑制作用選擇性誘導TP53突變的肝癌細胞衰老。總之，CDC7抑制劑與mTOR抑制劑（舍曲林）聯合進行治療在肝癌中帶來臨床益處，進而降低了腫瘤復發的風險；數據表明利用誘發的脆弱性可能是治療肝癌的有效方法；

　　【8】2019年10月23日，上海交通大學醫學院周愛武，中國農業科學院生物技術研究所程奇及曼徹斯特大學Nigel S. Scrutton共同通訊在Nature 在線發表題為“Structural basis for enzymatic photocatalysis in chlorophyll biosynthesis”的研究論文，該研究解析了嗜熱球菌和Synechocystis sp的藍藻游離形式及與煙酰胺輔酶復合的POR的晶體結構。這些研究揭示了POR活性位點如何通過從NADPH進行的局部氫化物轉移和沿結構定義的質子轉移途徑的遠距離質子轉移促進光驅動的原葉綠素減少。

　　【9】2019年8月6日，上海交通大學附屬第一人民醫院楊文藝等聯合國內外多機構合作，在國際頂級醫學期刊JAMA（IF=51） 在線發表題為“Association of Office and Ambulatory Blood Pressure With Mortality and Cardiovascular Outcomes”的研究論文，該研究發現，即使在調整其他基于動態血壓測量值后，更高的24小時和夜間血壓測量值與更大的死亡風險和復合心血管結果顯著相關(最高風險增加87%)。因此，24小時和夜間血壓可以被認為是用于估計心血管疾病風險的最佳測量值，盡管統計學上，與其他血壓指數相比的模型改善很小；

　　【10/11】2019年7月24日，瑞金醫院陳楠、華山醫院郝傳明等人在醫學頂級期刊新英格蘭醫學雜志NEJM（IF=71）背靠背發表兩篇研究型文章，這兩篇文章分別是“Roxadustat for Anemia in Patients with Kidney Disease Not Receiving Dialysis”和“Roxadustat Treatment for Anemia in Patients Undergoing Long-Term Dialysis”。這兩篇文章提出了長期透析貧血患者和未經透析的貧血患者使用羅沙司他的療效！最后，NEJM還同時配發了題為“Roxadustat and Anemia of Chronic Kidney Disease”的點評文章，詳細分析了這兩項臨床研究的重要意義及仍待解決的臨床問題；

　　【12】2019年7月18日，上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院南院風濕科葉霜團隊在新英格蘭醫學雜志NEJM (IF=71)發表上發表題為“Tofacitinib in Amyopathic Dermatomyositis–Associated Interstitial Lung Disease”的文章，該文章發現Janus激酶(JAK)抑制劑托法替布可顯著改善MDA5陽性的早期階段的無肌病型皮肌炎-間質性肺病(ADM-ILD)患者的生存。

　　當你說話時，周圍的人都聽到了你的聲音，這是聲音（聲波）的擴散現象；當你丟一顆小石子到平靜的思源湖里，激起的漣漪會一圈一圈地蕩漾開來，這是水波的擴散現象。實際上，各種波——不管是聲波、水波，還是電磁波、引力波、物質波——總是傾向于向周圍擴散（圖一）。因此，控制波的擴散使其局域在某個有限的空間之內是一個長期存在的重要科學問題。以光學中光波的局域為例，人們提出了各種各種的局域機制：基于光纖的全反射、基于光子晶體的能帶帶隙、基于隨機系統的安德森局域以及基于非線性光學材料的局域機制。最近，以光波的局域為例，物理與天文學院葉芳偉課題組與陳險峰課題組合作，率先發現并揭示了一種新的波包局域機制：基于莫爾晶格的極平帶結構。該發現具有重要的物理意義和廣泛的適用性。

圖一：無處不在的散開現象：跟煙霧會自然地散開一樣（a），聲音（b）、水波（c）、激光光束（d）都會散開。散開是各類波的普遍特性，因此，如何將波局域住是一個很重要的科學問題。

　　莫爾晶格在生活中經常可見。將兩個周期結構重疊在一起、并且彼此之間轉過一定的角度，人們會在其上看到明暗相間的條紋，此即莫爾條紋。圖二是葉芳偉課題組的博士生王鵬利用兩把梳子展示的莫爾條紋，這可能是世界上最簡單的莫爾條紋。實際上，如果你留心觀察的話，你會看到莫爾條紋在藝術設計、紡織業、建筑學、圖像處理、測量學和干涉儀等方面都有一些獨特的應用。

圖二：拿起兩把梳子（左圖），將其重疊并相互轉過一個小角度，便能看到明暗相間的條紋——莫爾條紋（右圖）。

　　人們常說：“一加一大于二”，莫爾條紋很好地證實了這句話。從石墨中單獨取一層出來，就是大名鼎鼎的二維材料——石墨烯。研究石墨烯的科學家驚奇地發現，由兩層石墨烯堆疊而成的莫爾結構在某個特定的轉角下，魔幻般地呈現出超導性：電流在其中流動時完全沒有損耗！這種超導性是單層石墨烯所完全不能想象的，莫爾晶格竟然會從根本上改變材料的性質[見Nature 556, 43 (2018) ]！一石激起千層浪，人們接著研究了其他各種各樣的莫爾結構，發現了莫爾晶格更多新奇獨特的物理性質，并形成了一個專門的研究方向：twistronics（扭曲學）。

　　然而，一個根本的科學問題——波在莫爾晶格中如何演化——卻一直懸而未決。為此，研究人員利用光學誘導的辦法，將兩個周期晶格寫入到同一塊晶體中，得到了首個高度可調的光子莫爾晶格（圖三）。借助于該莫爾晶格的連續可調性，并通過大量的數值模擬和實驗證實，課題組發現了波包在莫爾晶格中的演化規律：隨著兩個周期晶格的相對權重和它們之間相對轉角的變化，波包在莫爾晶格中演化時，出現了波形散開（圖三，左）和局域（圖三，右）的急劇變化！

　　讓人驚奇的事情在這里：光束能被莫爾晶格局域！為什么？通過嚴格的理論分析并輔助以大量的數值模擬，發現在一般情況下（除非莫爾轉角剛好落在某些離散的特殊角上），莫爾晶格對應的準能帶結構中各級能帶都是極平帶（extremely flat bands），因此光子在莫爾晶格里失去了動能，自然無法擴散，只能局域！顯然，莫爾晶格中的局域和人們已知的其他環境下的局域在機制上完全不同，它代表了一種全新的局域方式。課題組還研究了其他形形色色的莫爾晶格，通過大量的測試，發現了光子在莫爾晶格中的局域以及特殊莫爾角下的散開其實是莫爾晶格的一種共性，廣泛存在著。

圖三：光子莫爾晶格：由兩個方形晶格疊加且旋轉一定的角度后形成。當轉角是36.8o時，光束很快在晶格中散開（左圖，此時系統對應“導電態”）；當轉角是36o時，光束始終局域在晶格中某處（右圖，此時系統對應“絕緣態”）。

　　莫爾晶格提供了對光控制的一種全新手段。相比于之前將波局域的方式，莫爾晶格提供的局域方式更加簡單易行——它既不需要較強的折射率反差，也不需要特殊的結構設計，更不依賴于較強的激光功率，但同時它又具有高度的可調性——通過簡單的莫爾轉角的調節，光子可以自由地從“靜止”轉為“運動”，也可將其從“緩慢”的運動轉為高速的“運動”，可謂動靜皆宜，快慢自由。因此，莫爾晶格為未來的光束控制、圖像傳輸、信息處理提供了一種更加簡單易行的手段，也為研究低功率下的非線性光學提供了一個易于執行的平臺。此外，光子莫爾晶格的研究也為二維材料和冷原子系統中莫爾晶格的研究提供了極其有益的借鑒。

　　葉芳偉課題組長期研究微納尺度上光和物質相互作用的新物理，探索光控的新途徑。課題組感謝陳險峰教授課題組在實驗上的合作，感謝國家和上海市自然科學基金委對課題組項目的資助，并感謝上海交通大學網絡信息中心為本研究工作涉及的大量數值計算提供的云計算支持。

　　注：解析鏈接來源于上海交通大學官網介紹。