上海交通大学连续在Science／Cell／NEJM等发表11项成果

　　2019软科世界大学学术排名于2019年8月15日18时正式发布。排名展示了全球领先的1000所研究型大学，中国内地共有132所大学上榜，上海交通大学首次跻身世界百强，位列世界第82。另外，在8月16日，国家自然科学基金委员会公布了基金情况，上海交通大学所获得资助项目及金额都是位居全国前列。

　　就在2019年，上海交通大学发表了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再次总结了这些成果：

　　【1】莫尔晶格在日常生活中有多种应用，包括艺术设计，纺织工业，建筑，图像处理，计量学和干涉测量。为了科学研究，它们是使用碳化硅表面上的石墨烯-六方氮化硼单层，石墨烯-石墨烯层和石墨烯准晶体生产的。最近对莫尔晶格的兴趣激增源于在此类系统中探索许多显著物理现象的可能性。例子包括可比较的-不可比较的跃迁和拓扑缺陷，由于能带展平而产生的绝缘态，受旋转角控制的非常规超导性，量子霍尔效应等。尚待探讨的一个基本问题涉及由莫尔晶格确定的电势中波的演化。2019年12月18日，上海交通大学叶芳伟团队在Nature 在线发表题为“Localization and delocalization of light in photonic moiré lattices”的研究论文，该研究创建了二维光子莫尔晶格，它们具有易于控制的参数和对称性，从而使研究人员能够探索具有根本不同的几何结构（周期性，一般非周期性和准晶体）之间的过渡。因此，莫尔晶格为未来的光束控制、图像传输、信息处理提供了一种更加简单易行的手段，也为研究低功率下的非线性光学提供了一个易于执行的平台。此外，光子莫尔晶格的研究也为二维材料和冷原子系统中莫尔晶格的研究提供了极其有益的借鉴。

　　【2】2019年4月25日，中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲，中国科学院-马普学会计算生物学伙伴研究所杨力和上海交通大学医学院附属仁济医院沈南共同通讯在Cell 在线发表题为“Structure and Degradation of Circular RNAs Regulate PKR Activation in Innate Immunity”的研究论文，该研究首次发现环形RNA在细胞受病毒感染时被核糖核酸酶RNase L降解的过程，并解析了环形RNA形成16-26 bp的双链RNA茎环结构，并以此为基础结合天然免疫因子PKR的特性。相关研究进展为环形RNA代谢和功能研究奠定了重要基础，也为炎症性自身免疫病系统性红斑狼疮的发病机制提出了环形RNA参与的新型机制；

　　【3】2019年8月9日，上海交通大学环境科学与工程学院赵一新（上海交通大学为第一单位）联合多个机构团队在Science 在线发表题为“Thermodynamically stabilized β-CsPbI3–based perovskite solar cells with efficiencies >18%”的研究论文，该研究从HPbI3和CsI合成了CsPbI3的正交β相。 该材料表现出更高的稳定性和更有利的带隙，这使得PCE为15％。 用碘化胆碱钝化表面捕获状态将PCE提高至18％；

　　【4】2019年8月16日，上海交通大学的韩礼元、杨旭东共同通讯在Science 在线发表题为“Stabilizing heterostructures of soft perovskite semiconductors”的研究论文，该研究通过在软钙钛矿薄膜表面形成强化学键来稳定钙钛矿异质结构，该方法可以在很大程度上阻止钙钛矿组分的损失，从而减少对有机空穴输运层的损伤。总而言之，该研究提出了一种构建稳固的钙钛矿半导体异质结的新策略，为钙钛矿电池提高稳定性，早日实现商业化起到了重要推动作用；

　　【5】2019年9月4日，上海交通大学医学院第九人民医院黄晶及雷鸣等人（第一单位为中科院上海生化细胞所）在Nature 在线发表题为“Structural basis of nucleosome recognition and modification by MLL methyltransferases”的研究论文，该研究报告人类MLL1和MLL3催化模块与核小体核心颗粒（含有H2BK120ub1或未修饰的H2BK120）的冷冻电子显微镜结构，这些结构证明MLL1和MLL3复合物都与核小体的组蛋白折叠和DNA区域广泛接触，这样可以轻松获得组蛋白H3尾部，这对于H3K4的有效甲基化至关重要；

　　【6】2019年9月6日，Cell 杂志以“Fate mapping via Ms4a3 expression history traces monocyte-derived cells”为题，在线发表了上海交通大学医学院,上海市免疫学研究所Florent Ginhoux、苏冰教授课题组的研究论文。该论文通过单核细胞前体特异性的遗传学谱系示踪模型，揭示了单核细胞（monocyte）在骨髓中的发育过程以及成体组织巨噬细胞（Tissue-residentmacrophage）的更新过程，解决了长期以来国际免疫学界关于单核-巨噬细胞来源和更新的争议；

　　【7】2019年10月2日，上海交通大学覃文新，荷兰癌症研究所Leila Akkari及René Bernards共同通讯在Nature 在线发表题为"Inducing and exploiting vulnerabilities for the treatment of liver cancer"的研究论文，该研究表明DNA复制激酶CDC7的药理学抑制作用选择性诱导TP53突变的肝癌细胞衰老。总之，CDC7抑制剂与mTOR抑制剂（舍曲林）联合进行治疗在肝癌中带来临床益处，进而降低了肿瘤复发的风险；数据表明利用诱发的脆弱性可能是治疗肝癌的有效方法；

　　【8】2019年10月23日，上海交通大学医学院周爱武，中国农业科学院生物技术研究所程奇及曼彻斯特大学Nigel S. Scrutton共同通讯在Nature 在线发表题为“Structural basis for enzymatic photocatalysis in chlorophyll biosynthesis”的研究论文，该研究解析了嗜热球菌和Synechocystis sp的蓝藻游离形式及与烟酰胺辅酶复合的POR的晶体结构。这些研究揭示了POR活性位点如何通过从NADPH进行的局部氢化物转移和沿结构定义的质子转移途径的远距离质子转移促进光驱动的原叶绿素减少。

　　【9】2019年8月6日，上海交通大学附属第一人民医院杨文艺等联合国内外多机构合作，在国际顶级医学期刊JAMA（IF=51） 在线发表题为“Association of Office and Ambulatory Blood Pressure With Mortality and Cardiovascular Outcomes”的研究论文，该研究发现，即使在调整其他基于动态血压测量值后，更高的24小时和夜间血压测量值与更大的死亡风险和复合心血管结果显著相关(最高风险增加87%)。因此，24小时和夜间血压可以被认为是用于估计心血管疾病风险的最佳测量值，尽管统计学上，与其他血压指数相比的模型改善很小；

　　【10/11】2019年7月24日，瑞金医院陈楠、华山医院郝传明等人在医学顶级期刊新英格兰医学杂志NEJM（IF=71）背靠背发表两篇研究型文章，这两篇文章分别是“Roxadustat for Anemia in Patients with Kidney Disease Not Receiving Dialysis”和“Roxadustat Treatment for Anemia in Patients Undergoing Long-Term Dialysis”。这两篇文章提出了长期透析贫血患者和未经透析的贫血患者使用罗沙司他的疗效！最后，NEJM还同时配发了题为“Roxadustat and Anemia of Chronic Kidney Disease”的点评文章，详细分析了这两项临床研究的重要意义及仍待解决的临床问题；

　　【12】2019年7月18日，上海交通大学医学院附属仁济医院南院风湿科叶霜团队在新英格兰医学杂志NEJM (IF=71)发表上发表题为“Tofacitinib in Amyopathic Dermatomyositis–Associated Interstitial Lung Disease”的文章，该文章发现Janus激酶(JAK)抑制剂托法替布可显著改善MDA5阳性的早期阶段的无肌病型皮肌炎-间质性肺病(ADM-ILD)患者的生存。

　　当你说话时，周围的人都听到了你的声音，这是声音（声波）的扩散现象；当你丢一颗小石子到平静的思源湖里，激起的涟漪会一圈一圈地荡漾开来，这是水波的扩散现象。实际上，各种波——不管是声波、水波，还是电磁波、引力波、物质波——总是倾向于向周围扩散（图一）。因此，控制波的扩散使其局域在某个有限的空间之内是一个长期存在的重要科学问题。以光学中光波的局域为例，人们提出了各种各种的局域机制：基于光纤的全反射、基于光子晶体的能带带隙、基于随机系统的安德森局域以及基于非线性光学材料的局域机制。最近，以光波的局域为例，物理与天文学院叶芳伟课题组与陈险峰课题组合作，率先发现并揭示了一种新的波包局域机制：基于莫尔晶格的极平带结构。该发现具有重要的物理意义和广泛的适用性。

图一：无处不在的散开现象：跟烟雾会自然地散开一样（a），声音（b）、水波（c）、激光光束（d）都会散开。散开是各类波的普遍特性，因此，如何将波局域住是一个很重要的科学问题。

　　莫尔晶格在生活中经常可见。将两个周期结构重叠在一起、并且彼此之间转过一定的角度，人们会在其上看到明暗相间的条纹，此即莫尔条纹。图二是叶芳伟课题组的博士生王鹏利用两把梳子展示的莫尔条纹，这可能是世界上最简单的莫尔条纹。实际上，如果你留心观察的话，你会看到莫尔条纹在艺术设计、纺织业、建筑学、图像处理、测量学和干涉仪等方面都有一些独特的应用。

图二：拿起两把梳子（左图），将其重叠并相互转过一个小角度，便能看到明暗相间的条纹——莫尔条纹（右图）。

　　人们常说：“一加一大于二”，莫尔条纹很好地证实了这句话。从石墨中单独取一层出来，就是大名鼎鼎的二维材料——石墨烯。研究石墨烯的科学家惊奇地发现，由两层石墨烯堆叠而成的莫尔结构在某个特定的转角下，魔幻般地呈现出超导性：电流在其中流动时完全没有损耗！这种超导性是单层石墨烯所完全不能想象的，莫尔晶格竟然会从根本上改变材料的性质[见Nature 556, 43 (2018) ]！一石激起千层浪，人们接着研究了其他各种各样的莫尔结构，发现了莫尔晶格更多新奇独特的物理性质，并形成了一个专门的研究方向：twistronics（扭曲学）。

　　然而，一个根本的科学问题——波在莫尔晶格中如何演化——却一直悬而未决。为此，研究人员利用光学诱导的办法，将两个周期晶格写入到同一块晶体中，得到了首个高度可调的光子莫尔晶格（图三）。借助于该莫尔晶格的连续可调性，并通过大量的数值模拟和实验证实，课题组发现了波包在莫尔晶格中的演化规律：随着两个周期晶格的相对权重和它们之间相对转角的变化，波包在莫尔晶格中演化时，出现了波形散开（图三，左）和局域（图三，右）的急剧变化！

　　让人惊奇的事情在这里：光束能被莫尔晶格局域！为什么？通过严格的理论分析并辅助以大量的数值模拟，发现在一般情况下（除非莫尔转角刚好落在某些离散的特殊角上），莫尔晶格对应的准能带结构中各级能带都是极平带（extremely flat bands），因此光子在莫尔晶格里失去了动能，自然无法扩散，只能局域！显然，莫尔晶格中的局域和人们已知的其他环境下的局域在机制上完全不同，它代表了一种全新的局域方式。课题组还研究了其他形形色色的莫尔晶格，通过大量的测试，发现了光子在莫尔晶格中的局域以及特殊莫尔角下的散开其实是莫尔晶格的一种共性，广泛存在着。

图三：光子莫尔晶格：由两个方形晶格叠加且旋转一定的角度后形成。当转角是36.8o时，光束很快在晶格中散开（左图，此时系统对应“导电态”）；当转角是36o时，光束始终局域在晶格中某处（右图，此时系统对应“绝缘态”）。

　　莫尔晶格提供了对光控制的一种全新手段。相比于之前将波局域的方式，莫尔晶格提供的局域方式更加简单易行——它既不需要较强的折射率反差，也不需要特殊的结构设计，更不依赖于较强的激光功率，但同时它又具有高度的可调性——通过简单的莫尔转角的调节，光子可以自由地从“静止”转为“运动”，也可将其从“缓慢”的运动转为高速的“运动”，可谓动静皆宜，快慢自由。因此，莫尔晶格为未来的光束控制、图像传输、信息处理提供了一种更加简单易行的手段，也为研究低功率下的非线性光学提供了一个易于执行的平台。此外，光子莫尔晶格的研究也为二维材料和冷原子系统中莫尔晶格的研究提供了极其有益的借鉴。

　　叶芳伟课题组长期研究微纳尺度上光和物质相互作用的新物理，探索光控的新途径。课题组感谢陈险峰教授课题组在实验上的合作，感谢国家和上海市自然科学基金委对课题组项目的资助，并感谢上海交通大学网络信息中心为本研究工作涉及的大量数值计算提供的云计算支持。

　　注：解析链接来源于上海交通大学官网介绍。