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廣州健康院在精準(zhǔn)構(gòu)建2,3-二烷基吲哚領(lǐng)域取得新進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院朱強(qiáng)/羅爽團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的2,3-二烷基吲哚區(qū)域選擇性合成方法。相關(guān)研究以“Regiospecific 2,3-Dialkylindole Synthesis Enabled by Alkylpalladium 1,2-Migration to in Situ Formed Aldimine”為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202501582.)上。該研究通過巧妙設(shè)計(jì)芳基乙烯取代異腈作為起始原料,在Pd-H催化體系下實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的2,3-二烷基吲哚構(gòu)建。近日,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院朱強(qiáng)/羅爽團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的2,3-二烷基吲哚區(qū)域選擇性合成方法。相關(guān)研究以“Regiospecific 2,3-Dialkylindole Synthesis Enabled by Alkylpalladium 1,2-Migration to in Situ Formed Aldimine”為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed. 2025,e202501582.)上。該研究通過巧妙設(shè)計(jì)芳基乙烯取代異腈作為起始原料,在Pd-H催化體系下實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的2,3-二烷基吲哚構(gòu)建。2,3-二烷基吲哚廣泛存在于各類天然產(chǎn)物及生物活性藥物分子當(dāng)中。然而,在眾多的吲哚合成方法中,相較于芳基取代的吲哚,區(qū)域選擇性合成2,3-二烷基吲哚則要困難得多。例如,經(jīng)典的Fisher吲哚合成在使用非對(duì)稱的酮作為底物時(shí),常面臨區(qū)域選擇性的問題,導(dǎo)致產(chǎn)物難以分離。Larock吲哚合成雖然在一定程度上解決了區(qū)域選擇性的問題,但僅限于炔烴兩端的取代基位阻差異較大的情況下,并會(huì)使位阻較大的取代基保持在吲哚的C-2位。Fukuyama-type吲哚合成由自由基啟動(dòng),可區(qū)域選擇性構(gòu)建2,3-二烷基吲哚,但自由基前體的種類往往較為局限。因此開發(fā)新型的2,3-二烷基吲哚的區(qū)域選擇性合成方法仍然十分迫切。針對(duì)這一挑戰(zhàn),朱強(qiáng)/羅爽團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的催化策略:利用Pd-H催化劑,通過異腈與烯烴的順序插入形成烷基鈀中間體INT-1,并在富電子雙膦配體的作用下促使亞烷基鈀發(fā)生1,2-遷移,最終經(jīng)過質(zhì)子解離和去質(zhì)子化形成相應(yīng)的2,3-二烷基吲哚。該方法優(yōu)勢(shì)顯著,具有高區(qū)域選擇性,僅生成目標(biāo)產(chǎn)物,未見其它區(qū)域異構(gòu)體;具有優(yōu)異的底物適應(yīng)性,適用于多種鏈狀和環(huán)狀烯基取代芳基異腈;具有良好的產(chǎn)率,收率達(dá)到20-98%,克級(jí)制備時(shí)仍保持75%的高收率;具有廣泛的應(yīng)用潛力,可實(shí)現(xiàn)色氨酸類似物、13C標(biāo)記吲哚及烷基環(huán)化吲哚的高效合成。通過同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論(DFT)計(jì)算,深入闡明了該反應(yīng)的機(jī)制,首次揭示了烷基鈀物種發(fā)生1,2遷移的獨(dú)特過程。這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了過渡金屬催化的反應(yīng)模式認(rèn)知,更為吲哚類化合物的后續(xù)修飾與應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。廣州健康院朱強(qiáng)研究員和羅爽研究員為該論文的共同通訊作者,2022級(jí)博士研究生程思迪為第一作者。該項(xiàng)目得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金以及廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。論文鏈接圖1?構(gòu)建2,3-二烷基吲哚的主要策略
2025-04-08
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南海海洋所?|?紅樹林真菌來源骨架新穎的雜源甾體和苯并呋喃類抗生素獲新進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(LMB)研究員劉永宏團(tuán)隊(duì)在紅樹林真菌來源次級(jí)代謝產(chǎn)物取得重要進(jìn)展,相關(guān)成果發(fā)表于Organic Letter(有機(jī)化學(xué)通訊)和Organic Chemistry Frontiers(有機(jī)化學(xué)前沿,封面文章)。兩篇論文分別報(bào)道了來源于一株紅樹林包圍漆斑菌中的雜源甾體新骨架和苯并呋喃類抗生素。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)處于具有高鹽、低氧、強(qiáng)紫外輻射和頻繁的潮汐特點(diǎn)的海陸潮間帶。來源于紅樹林真菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎,生物活性顯著,是先導(dǎo)化合物的重要來源。劉永宏研究團(tuán)隊(duì)從湛江紅樹林底泥中獲得一株真菌Striaticonidium cinctum SCSIO 41432。使用真菌2號(hào)和PDB培養(yǎng)基對(duì)該菌株進(jìn)行培養(yǎng)發(fā)酵,分別獲得了雜源甾體新骨架和苯并呋喃類抗生素。研究團(tuán)隊(duì)從S. cinctum SCSIO 41432中發(fā)現(xiàn)了三個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的雜源甾體化合物,striasteroids A?C。通過波譜學(xué)分析、X-射線單晶衍射和ECD計(jì)算確定了striasteroids的立體結(jié)構(gòu)。Striasteroids A和B是形成了氧雜雙環(huán)[3.3.1]壬烷橋的具有6/6/6/6/6/5-六環(huán)新骨架的聚酮雜源甾體。Striasteroid C是首次報(bào)道的腺嘌呤-甾體雜源化合物。Striasteroids A?C對(duì)神經(jīng)氨酸酶具有不同程度的抑制作用,其中striasteroid C的抑制活性最強(qiáng),IC50 值為 6.15±1.15 μM。構(gòu)效關(guān)系分析表明striasteroid C中C-3位連接的腺嘌呤基團(tuán)和striasteroid A中CH2-34上的羥基顯著增強(qiáng)了它們的神經(jīng)氨酸酶抑制活性。該研究的雜源甾體為甾體先導(dǎo)化合物的有機(jī)合成提供了參考。以上內(nèi)容發(fā)表在期刊Organic Letter上,中國科學(xué)院南海海洋研究所的博士后陳春梅和蔡健為論文第一作者,研究員劉永宏與研究員周雪峰為論文通訊作者。圖1?菌株S. cinctum SCSIO 41432的真菌2號(hào)培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)物及酶抑制活性分析進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)酵條件從紅樹林底泥來源真菌S. cinctum SCSIO 41432中獲得27個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的苯并呋喃類化合物,涵蓋從單體到五聚體的多種聚合形式。首次發(fā)現(xiàn)含亞磺酰基/醚橋的苯并呋喃多聚體,其中化合物di-stribenfurans A和B為非對(duì)稱的C-C鍵連接的二聚體。抗菌活性實(shí)驗(yàn)中,特定類型的單體化合物相對(duì)于多聚體展現(xiàn)出更為顯著的抗菌效果。其中,stribenfuran U對(duì)薯蕷炭疽病菌展現(xiàn)出最強(qiáng)的抗真菌活性,最小抑菌濃度(MIC)值達(dá)0.78 μg/mL。通過顯微觀察證實(shí)stribenfuran U可通過破壞菌絲細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生抑菌作用。本研究不僅拓展了海洋天然產(chǎn)物的化學(xué)多樣性,更揭示了苯并呋喃類化合物作為抗植物病原菌先導(dǎo)藥物的巨大潛力,為開發(fā)綠色農(nóng)用抗生素提供全新候選分子。以上內(nèi)容以封面文章發(fā)表在期刊Organic Chemistry Frontiers上,中國科學(xué)院南海海洋研究所的博士后陳春梅和蔡健為論文第一作者,南方醫(yī)科大學(xué)教授陶華明、中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員劉永宏與研究員周雪峰為論文通訊作者。圖2?菌株S. cinctum SCSIO 41432的PDB培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)物以上課題得到了國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研究發(fā)展項(xiàng)目、博士后面上項(xiàng)目、國家資助博士后研究人員計(jì)劃等資助。論文信息:Chen Chunmei#,Cai Jian#,Yang Chun,Chen Yi,Liu Manli,Fang Wei,Yang Bin,Tao Huaming*,Liu Yonghong*,Zhou Xuefeng*,From monomers to pentamers,diverse antimicrobial benzofuran polyketides from the marine-derived Striaticonidium cinctum,Organic Chemistry Frontiers,2025,12(6):1725?1732. https://doi.org/10.1039/D4QO02409EChen Chunmei#,Cai Jian#,Yang Chun,Tao Huaming,Tang Lan,Liu Yonghong*,Zhou Xuefeng*,Striasteroids A?C,three hybrid steroids with neuraminidase inhibitory activities from a marine-derived Striaticonidium cinctum,Organic Letters,2025. https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c00901
2025-04-07
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南海海洋所?|?孟加拉灣區(qū)域古植被和古季風(fēng)研究取得新進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員羅傳秀研究團(tuán)隊(duì)在孟加拉灣區(qū)域古植被與古季風(fēng)研究取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)利用在孟加拉扇區(qū)獲取的沉積巖芯,通過沉積物年代測(cè)試、孢粉分析等方法,重建了末次冰期以來孟加拉灣地區(qū)高分辨率的孢粉記錄和古植被演化,揭示了軌道尺度和千年尺度上印度季風(fēng)的變化和響應(yīng)機(jī)制,為科學(xué)預(yù)測(cè)全球變暖背景下印度季風(fēng)未來變化提供珍貴的歷史資料。??印度夏季風(fēng)(ISM)是全球主要的天氣和氣候系統(tǒng)之一,可影響世界超四分之一人口的社會(huì)經(jīng)濟(jì),認(rèn)識(shí)印度夏季風(fēng)在自然條件下的演化規(guī)律有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。孟加拉扇區(qū)作為全球最大的海底扇區(qū)之一,其巨量的沉積物為研究印度季風(fēng)地質(zhì)歷史演化提供了絕佳條件。海洋沉積物中的陸源孢粉是重要的古植被和古氣候指標(biāo),能重建過去的海洋和陸地環(huán)境變化。以往研究由于不同季風(fēng)指標(biāo)(如石筍δ18O和上升流記錄等)的多重影響因素,對(duì)晚第四紀(jì)不同時(shí)間尺度印度夏季風(fēng)的變化仍存在爭論。本項(xiàng)研究通過分析孟加拉灣兩個(gè)沉積巖芯(中扇YDY10和上扇E87-32B)的高分辨率孢粉記錄,重建了軌道尺度和千年尺度上區(qū)域植被動(dòng)態(tài)和印度夏季風(fēng)降水變化。結(jié)果表明:軌道尺度上,指示印度夏季風(fēng)降水的常綠闊葉植物孢粉(如大戟科、栲屬)受北半球夏季太陽輻射量(SSI)變化的驅(qū)動(dòng),早-中全新世的印度夏季風(fēng)降水多于海洋同位素階段(MIS3 )。在千年尺度上,常綠闊葉林孢粉在海因里希事件(H1)、新仙女木(YD)和8.2 千年冷干事件期間,呈現(xiàn)典型的低值特征,與減弱的北大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流(AMOC)變化一致。而上扇巖芯的常綠闊葉孢粉百分比從末次盛冰期至早-中全新世逐漸增加,表明印度夏季風(fēng)降水和河流輸入增強(qiáng)。該研究成果已發(fā)表在《第四紀(jì)科學(xué)評(píng)論》(Quaternary Science Reviews)期刊上,論文作者包括中國科學(xué)院南海海洋研究所博士生Ananna Rahman、研究員羅傳秀、研究員向榮、副研究員萬隨、博士生Md Hafijur Rahaman Khan、中國科學(xué)院青海鹽湖所研究員魏海成等。工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青海省鹽湖地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獎(jiǎng)勵(lì)經(jīng)費(fèi)以及國家自然科學(xué)基金委共享航次的支持。圖1? 研究區(qū)域及巖芯位置(含季風(fēng)環(huán)流與河流系統(tǒng))圖2? 關(guān)鍵氣候指標(biāo)對(duì)比(如夏季太陽輻射 、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流、孢粉百分比等)相關(guān)論文信息: Rahman A.,?Luo C.,Khan?M. H.R.,Wan S.,?Yang Y.,Wei H.,Xiang R.,Zhang L.,Liu J.,?Su?X.,? Huang Y.,2025. Evolution of Indian monsoon precipitation and vegetation dynamics in the Bay of Bengal region since the last glacial period. Quaternary Science Reviews 356,109314.文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2025.109314
2025-04-05
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亞熱帶生態(tài)所?|?中藥超微粉調(diào)控產(chǎn)蛋后期蛋雞機(jī)體健康研究取得新進(jìn)展
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所孔祥峰研究員團(tuán)隊(duì),根據(jù)中醫(yī)臨床經(jīng)驗(yàn)及“君臣佐使”組方理論,選用益母草(Leonuri herba,L)為君藥,女貞子(Ligustri lucidi fructus,LF)和蒲公英(Taraxaci herba,T)為臣藥,通過劑量配比制備中藥超微粉;進(jìn)一步探討了中藥單方及其復(fù)方超微粉對(duì)產(chǎn)蛋后期蛋雞蛋品質(zhì)和肉品質(zhì)的影響,并從腸道屏障功能方面探討其作用機(jī)制,旨在篩選出效果更佳的中藥飼料添加劑配方用于產(chǎn)蛋后期蛋雞的飼養(yǎng)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Poultry Science(2025)、Veterinary Quarterly(2024)、Frontiers in Microbiology(2023)等國際重要學(xué)術(shù)期刊上。雞蛋中含有人體所需的多種必需氨基酸,被譽(yù)為“天然營養(yǎng)庫”;淘汰蛋雞的雞肉也是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的主要來源。然后,蛋雞進(jìn)入產(chǎn)蛋后期常面臨雞蛋和雞肉營養(yǎng)價(jià)值下降、腸道功能衰退等問題。在當(dāng)前飼料禁抗、養(yǎng)殖減抗大背景下,急需研發(fā)新型、綠色飼料添加劑。中藥具有補(bǔ)益肝腎、活血調(diào)經(jīng)等功效,可通過調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝穩(wěn)態(tài)、緩解氧化應(yīng)激、改善腸道健康等途徑延緩機(jī)體功能的衰退,作為飼料添加劑展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和廣闊應(yīng)用前景。通過超微粉碎技術(shù)制備的中藥超微粉,其粒徑可達(dá)微米級(jí),不僅能高效釋放其中胡黃酮類、皂苷類等生物活性物質(zhì),還可減少中藥的添加量、降低添加成本。目前,中藥超微粉(CHUP)對(duì)產(chǎn)蛋后期蛋雞的影響仍有待研究。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所孔祥峰研究員團(tuán)隊(duì),根據(jù)中醫(yī)臨床經(jīng)驗(yàn)及“君臣佐使”組方理論,選用益母草(Leonuri herba,L)為君藥,女貞子(Ligustri lucidi fructus,LF)和蒲公英(Taraxaci herba,T)為臣藥,通過劑量配比制備中藥超微粉;進(jìn)一步探討了中藥單方及其復(fù)方超微粉對(duì)產(chǎn)蛋后期蛋雞蛋品質(zhì)和肉品質(zhì)的影響,并從腸道屏障功能方面探討其作用機(jī)制,旨在篩選出效果更佳的中藥飼料添加劑配方用于產(chǎn)蛋后期蛋雞的飼養(yǎng)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Poultry Science(2025)、Veterinary Quarterly(2024)、Frontiers in Microbiology(2023)等國際重要學(xué)術(shù)期刊上。研究結(jié)果表明:1)雞蛋的營養(yǎng)價(jià)值與品質(zhì):復(fù)方中藥超微粉可顯著提高蛋殼強(qiáng)度、增加蛋黃不飽和脂肪酸含量和血漿雌二醇水平,降低蛋黃總膽固醇含量、動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)及血栓形成指數(shù),為功能性雞蛋開發(fā)提供了技術(shù)支撐。2)雞肉的營養(yǎng)價(jià)值:益母草+女貞子和益母草+女貞子+蒲公英超微粉顯著增加了胸肌不飽和脂肪酸和必需氨基酸含量;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接分析發(fā)現(xiàn),CHUP主要通過調(diào)控PPAR等信號(hào)通路影響肉品質(zhì)。3)蛋雞腸道屏障功能:益母草+女貞子和益母草+女貞子+蒲公英超微粉可顯著提高蛋雞空腸絨毛高度/隱窩深度比值(VCR);益母草超微粉可上調(diào)空腸claudin-1表達(dá),增加空腸中與短鏈脂肪酸產(chǎn)生相關(guān)的潛在有益菌(如Blautia菌屬)的豐度,差異菌顯著富集在四環(huán)素生物合成、丁苷/新霉素生物合成和D-精氨酸/D-鳥氨酸代謝等通路。Spearman相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),空腸微生物群豐度與蛋雞空腸形態(tài)及物理屏障功能間的潛在關(guān)聯(lián),即VCR與葡萄球菌屬、莫拉菌科、綠彎菌門、GN04菌門和SBR1093呈顯著正相關(guān),Claudin-1基因表達(dá)與丹絲菌科、梭菌科、動(dòng)球菌科和WS6菌屬的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)。總之,中藥超微粉,特別是中藥復(fù)方(如益母草+女貞子+蒲公英)超微粉,可顯著提高產(chǎn)蛋后期蛋雞的蛋品質(zhì)、蛋黃和胸肌中不飽和脂肪酸含量,這可能與空腸物理屏障改善及有益菌豐度增加有關(guān)。上述研究將有助于推動(dòng)中藥飼料添加劑在產(chǎn)蛋后期蛋雞養(yǎng)殖中的應(yīng)用,為中藥的有效利用和高營養(yǎng)價(jià)值蛋雞產(chǎn)品開發(fā)提供依據(jù)。該研究得到了阜陽師范大學(xué)承接阜陽市科技專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)市校合作項(xiàng)目和湖南省科技領(lǐng)軍人才項(xiàng)目的聯(lián)合資助。論文鏈接:1?2?3蛋品質(zhì)、血漿生殖激素與蛋黃脂肪酸含量的相關(guān)性分析?中藥超微粉與肉品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析?空腸微生物與空腸形態(tài)、物理屏障相關(guān)基因表達(dá)的相關(guān)性分析
2025-04-02
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華南植物園在廣東石灰?guī)r地區(qū)發(fā)現(xiàn)新物種——南嶺報(bào)春苣苔
中國科學(xué)院華南植物園科研團(tuán)隊(duì)在粵北石灰?guī)r地區(qū)發(fā)現(xiàn)并命名了一種苦苣苔科植物新種——南嶺報(bào)春苣苔(Primulina nanlingensis)。報(bào)春苣苔屬(Primulina)是苦苣苔科(Gesneriaceae)在中國分布最大的屬,目前該屬植物在中國超過220種,全球超過240種。中國南部至西南部的喀斯特地貌是報(bào)春苣苔屬植物的多樣性熱點(diǎn)地區(qū),其物種多為局限分布于孤立生境的特有種,其中,南嶺山地復(fù)雜的地形與土壤異質(zhì)性孕育了報(bào)春苣苔屬高度的物種多樣性和特有性。傳統(tǒng)植物分類研究依賴形態(tài)學(xué)特征,導(dǎo)致部分近緣種難以區(qū)分和發(fā)現(xiàn),隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為厘清該屬復(fù)雜類群提供了新視角。2024年1月,中國科學(xué)院華南植物園植物中心陳紅鋒研究員及其團(tuán)隊(duì)與廣東石門臺(tái)國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)李遠(yuǎn)球高級(jí)工程師等人開展調(diào)查時(shí),發(fā)現(xiàn)一疑似報(bào)春苣苔屬新種,隨即采集標(biāo)本和分子材料并引種回華南植物園開展進(jìn)一步的形態(tài)學(xué)及物候?qū)W觀察。通過對(duì)植物的形態(tài)解剖、標(biāo)本比對(duì)和分子系統(tǒng)發(fā)育分析,確認(rèn)為新物種,并以發(fā)現(xiàn)地處于南嶺山地核心位置而命名為南嶺報(bào)春苣苔(圖1)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),南嶺報(bào)春苣苔與多色報(bào)春苣苔(P. versicolor)和彭氏報(bào)春苣苔(P. pengii)較為相似,與多色報(bào)春苣苔相比,其葉片較大且邊緣具較密的圓齒,單花序花量及總花序數(shù)較少,苞片卵狀披針形并具淺鋸齒,萼片每側(cè)具1-3枚齒,花絲基部與頂端密被腺毛,雌蕊密被腺毛與短柔毛等特征;與彭氏報(bào)春苣苔相比,其花冠更長、花色呈淡黃色且苞片形態(tài)顯著不同。分子系統(tǒng)學(xué)證據(jù)進(jìn)一步支持其獨(dú)立物種的系統(tǒng)發(fā)育位置。南嶺報(bào)春苣苔目前僅分布于廣東石門臺(tái)國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的兩處石灰?guī)r山體,種群規(guī)模較小。研究團(tuán)隊(duì)按照IUCN標(biāo)準(zhǔn)將其評(píng)估為近危(NT),并建議加強(qiáng)其棲息地保護(hù)。南嶺報(bào)春苣苔花形獨(dú)特、花色淡雅,具有較高觀賞價(jià)值,未來或可應(yīng)用于園林綠化。陳紅鋒研究員指出:“南嶺報(bào)春苣苔作為報(bào)春苣苔屬的新成員,其發(fā)現(xiàn)不僅為南嶺植物多樣性寶庫增加了新樣本,更為喀斯特地貌植物適應(yīng)性演化研究提供了重要材料?!边@一發(fā)現(xiàn)為南嶺山地植物多樣性寶庫再添珍稀成員,相關(guān)成果已于近期發(fā)表于國際植物分類學(xué)期刊PhytoKeys上。該研究獲得廣州科技項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。文章鏈接:https://doi.org/10.3897/phytokeys.254.145138圖1. 南嶺報(bào)春苣苔形態(tài) A生境;B、C生活型及花序;D葉;E苞片;F正視花冠;G側(cè)視花冠;H打開的花冠;I雄蕊;J雌蕊;K萼片;L側(cè)視雌蕊;M果序。
2025-04-01
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廣州健康院發(fā)現(xiàn)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1抑制劑可誘導(dǎo)T細(xì)胞獲得NK細(xì)胞特征并提升抗腫瘤活性
近日,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院李鵬研究員和孔祥謙研究員團(tuán)隊(duì)在Science Immunology發(fā)表題為"?DNMT1 inhibition reprograms T cells to NK-like cells with potent antitumor activity"的研究論文。近日,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院李鵬研究員和孔祥謙研究員團(tuán)隊(duì)在Science Immunology發(fā)表題為"DNMT1 inhibition reprograms T cells to NK-like cells with potent antitumor activity"的研究論文。該研究揭示了DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1通過表觀遺傳與蛋白質(zhì)互作雙重機(jī)制維持T細(xì)胞身份的關(guān)鍵作用,研發(fā)了通過表觀遺傳小分子抑制劑將T細(xì)胞誘導(dǎo)重編程為同時(shí)具有T細(xì)胞和NK細(xì)胞功能的NK樣細(xì)胞,有望為癌癥免疫細(xì)胞治療提供一種新細(xì)胞源。T細(xì)胞和NK細(xì)胞都是重要的免疫細(xì)胞。T細(xì)胞主要參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答,而NK細(xì)胞是天然免疫系統(tǒng)的一部分,具有直接殺傷腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞的能力。它們?cè)谀[瘤免疫中體現(xiàn)出高度的互補(bǔ)性:T細(xì)胞可識(shí)別表達(dá)MHC-I的癌細(xì)胞,NK細(xì)胞則通過NK細(xì)胞受體(NCR)來識(shí)別MHC-I缺失的癌細(xì)胞。BCL11B是T細(xì)胞譜系發(fā)育和T細(xì)胞身份維持的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。研究團(tuán)隊(duì)首先發(fā)現(xiàn)DNMT1/UHRF1復(fù)合物與BCL11B存在相互作用,且DNMT1通過N端結(jié)構(gòu)域直接結(jié)合BCL11B的鋅指結(jié)構(gòu)域,阻止其被泛素化降解。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),BCL11B通過招募DNMT1/UHRF1復(fù)合物到NK細(xì)胞相關(guān)基因的啟動(dòng)子區(qū)域,導(dǎo)致該區(qū)域的DNA甲基化修飾,從而抑制相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。闡明BCL11B與DNMT1協(xié)同維持T細(xì)胞身份分子機(jī)理后,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)人外周血來源的T細(xì)胞用DNMT1的選擇性抑制劑GSK862進(jìn)行處理,導(dǎo)致BCL11B和DNMT1的蛋白降解,從而導(dǎo)致NKp30和NKp46等多種NK細(xì)胞特征性基因的轉(zhuǎn)錄上調(diào),使得T細(xì)胞表現(xiàn)出NK細(xì)胞的功能,能夠通過分泌穿孔素、顆粒酶B等效應(yīng)分子來殺傷腫瘤細(xì)胞。聯(lián)合使用DNMT1的選擇性抑制劑和組蛋白修飾酶EZH2的抑制劑可以進(jìn)一步提升NK樣細(xì)胞重編程效率和抗腫瘤活性。這種由表觀遺傳小分子抑制劑組合誘導(dǎo)獲得的NK樣細(xì)胞在人源化小鼠模型中展現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤活性。CAR-T細(xì)胞也可通過同樣的方法被誘導(dǎo)重編程為識(shí)別癌抗原更廣泛,抗腫瘤活性更強(qiáng)的CAR-NK樣細(xì)胞。綜上所述,本項(xiàng)研究首次揭示了轉(zhuǎn)錄因子BCL11B與表觀調(diào)控復(fù)合體DNMT1/UHRF1協(xié)同維持T細(xì)胞身份的核心機(jī)制,并基于此開發(fā)了一種新型T細(xì)胞重編程技術(shù),成功將其轉(zhuǎn)化為具有腫瘤殺傷功能的NK樣細(xì)胞。該研究為腫瘤的臨床免疫細(xì)胞治療提供了潛在來源,同時(shí)也為解析T細(xì)胞發(fā)育過程中的表觀遺傳調(diào)控提供了新的視角。廣州健康院李鵬研究員和孔祥謙研究員為該論文的共同通訊作者,博士后李搖、博士生王炯亮、博士后周林付和助理研究員顧文彬博士為共同第一作者。該研究得到了香港大學(xué)劉澎濤教授、廣州健康院王杰研究員的大力幫助。研究項(xiàng)目得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國自然以及GIBH自主部署項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的支持。論文鏈接圖1?BCL11B與DNMT1協(xié)同抑制NK細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá),維持T細(xì)胞身份
2025-04-01
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亞熱帶生態(tài)所?|?喀斯特巖石出露對(duì)土壤多功能性的影響機(jī)制取得進(jìn)展
巖石出露現(xiàn)象在山地生態(tài)系統(tǒng)中十分普遍,并以多種方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響。例如,出露巖石通過“漏斗效應(yīng)”捕獲植物凋落物、雨水以及來自大氣沉降的養(yǎng)分和有機(jī)物,促進(jìn)土壤形成和養(yǎng)分積累。并且,巖體風(fēng)化過程釋放礦質(zhì)元素,進(jìn)一步影響土壤肥力和生態(tài)過程。然而,既往研究往往忽視巖石本身的作用,或僅關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)中裸巖率的影響,對(duì)出露巖石大小和距離如何影響周圍土壤功能仍知之甚少。巖石出露現(xiàn)象在山地生態(tài)系統(tǒng)中十分普遍,并以多種方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響。例如,出露巖石通過“漏斗效應(yīng)”捕獲植物凋落物、雨水以及來自大氣沉降的養(yǎng)分和有機(jī)物,促進(jìn)土壤形成和養(yǎng)分積累。并且,巖體風(fēng)化過程釋放礦質(zhì)元素,進(jìn)一步影響土壤肥力和生態(tài)過程。然而,既往研究往往忽視巖石本身的作用,或僅關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)中裸巖率的影響,對(duì)出露巖石大小和距離如何影響周圍土壤功能仍知之甚少?;诖?,中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王克林研究員團(tuán)隊(duì)趙杰研究員在環(huán)江站喀斯特森林開展調(diào)查,選取不同大小的出露巖石,將其直徑分為0–1m、1–2m、2–3m、3–4m、4–5m 五個(gè)等級(jí),在每個(gè)巖石周圍兩個(gè)不同距離(0–10cm和10–20cm)處采集凋落物和土壤樣品。用五個(gè)關(guān)鍵土壤功能來評(píng)估土壤多功能性,包括養(yǎng)分供應(yīng)、微生物生長效率、土壤有機(jī)質(zhì)分解、養(yǎng)分循環(huán)和植物-微生物共生。研究旨在揭示出露巖石的大小和距離出露巖石的距離對(duì)土壤多功能性的影響及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。研究結(jié)果表明,由于“漏斗效應(yīng)”,靠近出露巖石的土壤表現(xiàn)出更高的多功能性和微生物生長效率,這些區(qū)域可能成為生態(tài)系統(tǒng)中巖石、土壤、微生物和植物之間的持續(xù)相互作用和反饋循環(huán)的“熱區(qū)”。雖然凋落物隨巖石尺寸的增大而增加,但出露巖石對(duì)周圍土壤多功能性的影響呈駝峰型曲線,即土壤多功能性隨巖石尺寸的增加呈現(xiàn)出“先增后減”的趨勢(shì)。盡管較大尺寸的巖石出露能夠捕獲更多凋落物,但由于分解的植物殘?bào)w所形成的土壤有機(jī)碳未必能穩(wěn)定存在。相比之下,中等規(guī)模的巖石釋放更多的鈣,與植物殘?bào)w相互作用,形成穩(wěn)定的土壤有機(jī)碳,從而維持更高的土壤多功能性??傮w而言,出露巖石附近的土壤受益于額外的資源,如植物凋落物、降雨、大氣沉積和巖石風(fēng)化釋放的營養(yǎng)物質(zhì),這可能直接導(dǎo)致較高的土壤多功能性;然而,過大的巖石可能會(huì)阻礙這些資源對(duì)土壤多功能性作出貢獻(xiàn)。研究建議在未來的山地生態(tài)系統(tǒng)功能調(diào)查和模型中納入巖石大小和距離等因素,以提高評(píng)估的準(zhǔn)確性。上述研究成果以Linking rock outcrop size and distance to soil multifunctionality in mountain ecosystems為題發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Functional Ecology上,該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接巖石出露對(duì)土壤多功能性的影響機(jī)制概念圖
2025-04-01
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全重?cái)y手!深圳先進(jìn)院破解細(xì)菌信號(hào)傳遞極限 開辟人工細(xì)胞理性設(shè)計(jì)新路徑
3月27日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室金帆團(tuán)隊(duì)與醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)軍團(tuán)隊(duì)合作,在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》發(fā)表最新研究:首次揭示細(xì)菌信號(hào)分子cAMP(環(huán)磷酸腺苷)的極限通信能力,破解了生命系統(tǒng)從蛋白質(zhì)功能到系統(tǒng)功能涌現(xiàn)的機(jī)制。這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國在人工生命系統(tǒng)理性設(shè)計(jì)領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。3月27日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室金帆團(tuán)隊(duì)與醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)軍團(tuán)隊(duì)合作,在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》發(fā)表最新研究:首次揭示細(xì)菌信號(hào)分子cAMP(環(huán)磷酸腺苷)的極限通信能力,破解了生命系統(tǒng)從蛋白質(zhì)功能到系統(tǒng)功能涌現(xiàn)的機(jī)制。這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國在人工生命系統(tǒng)理性設(shè)計(jì)領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。該成果是深圳先進(jìn)院牽頭新建兩個(gè)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的首個(gè)合作成果,團(tuán)隊(duì)聚焦世界科技前沿,通過跨學(xué)科合作實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新的雙重突破,彰顯了國家戰(zhàn)略科技力量的建制化優(yōu)勢(shì)。打破傳統(tǒng),以工程思維破解生命信息傳遞極限當(dāng)前,人工合成單細(xì)胞生命仍是世界級(jí)難題。生命系統(tǒng)是一個(gè)高度復(fù)雜、精密調(diào)控的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),即使是最簡單的單細(xì)胞生物,其基因組中也包含了數(shù)百個(gè)基因,這些基因通過復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以維持細(xì)胞的基本生存。細(xì)菌作為單細(xì)胞生物,其內(nèi)部就像一個(gè)工廠,需要根據(jù)外部環(huán)境的變化以調(diào)整自己的生產(chǎn)計(jì)劃,而信號(hào)分子cAMP就像“翻譯官”,能夠?qū)⑼獠繌?fù)雜的信息傳遞并翻譯成細(xì)菌能夠理解的語言?!霸诠こ填I(lǐng)域,我們常常關(guān)注系統(tǒng)的極限性能。比如,一條光纖能傳輸多少數(shù)據(jù),或一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)能支持多少用戶。這同樣適用于生命科學(xué)研究:2020年起,我們提出了一個(gè)關(guān)鍵問題,即細(xì)菌內(nèi)部的cAMP系統(tǒng)最多能以多快的速度傳遞信息?這就像是在測(cè)試細(xì)菌內(nèi)部‘通信網(wǎng)絡(luò)’的帶寬。這對(duì)理解細(xì)菌如何應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境,為人為構(gòu)建高效的生命信息傳遞系統(tǒng)具有重要意義。”論文共同通訊作者、定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員金帆研究員表示。在該研究中,研究團(tuán)隊(duì)采用合成生物學(xué)的工程化手段,通過基因編輯技術(shù)敲除銅綠假單胞菌中3個(gè)關(guān)鍵基因,構(gòu)建出信號(hào)傳遞“純凈”的簡化系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入光遺傳控制模塊bPAC和高靈敏度探針PF2,在光的波長上實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)“寫入”和“讀出”的解耦。從而首次實(shí)現(xiàn)在活菌內(nèi)對(duì)信道容量大小的絕對(duì)定量。在此過程中,由儲(chǔ)軍團(tuán)隊(duì)開發(fā)的PF2探針是一種特別設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì),由cAMP結(jié)合蛋白和紅色熒光蛋白構(gòu)成,具有高靈敏度和特異性,能夠捕捉對(duì)cAMP信號(hào)分子的微小變化,為解開細(xì)菌內(nèi)部信號(hào)傳遞的神秘面紗提供了重要工具。定量解碼,揭示生命信息傳輸最優(yōu)規(guī)律在單細(xì)胞生物中,信息的傳遞就像一場(chǎng)精密的“分子對(duì)話”,有著自己獨(dú)特的“信息處理策略”。在該研究中,科研人員發(fā)現(xiàn)cAMP信號(hào)類似于電子工程中的信號(hào)過濾器,其信號(hào)傳遞呈現(xiàn)出顯著的低通濾波特性,即cAMP信號(hào)系統(tǒng)會(huì)過濾環(huán)境中短暫、高頻的干擾(如快速的培養(yǎng)環(huán)境的變化,碳源的快速切換),只對(duì)持續(xù)的低頻信號(hào)(如培養(yǎng)環(huán)境逐漸變化)做出反應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)通過建立信息論數(shù)學(xué)模型,首次在細(xì)菌內(nèi)絕對(duì)定量了信號(hào)通道的極限傳輸速率為每小時(shí)40比特,相當(dāng)于在單個(gè)細(xì)胞周期內(nèi)精準(zhǔn)調(diào)控?cái)?shù)十個(gè)基因的表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了微生物適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的"最優(yōu)頻率編碼"策略,并為生命系統(tǒng)的定量解析建立了"分子動(dòng)態(tài)-信息傳遞-功能輸出"三位一體的理論框架。金帆指出:“這項(xiàng)成果驗(yàn)證了定量合成生物學(xué)研究范式的革命性潛力。我們不僅發(fā)現(xiàn)了生命體內(nèi)存在的‘最優(yōu)信息傳輸頻率和編碼規(guī)則’,并得出了量化這些規(guī)律的數(shù)學(xué)公式,更重要的是建立了人工生命系統(tǒng)功能模塊的數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?!痹诖舜窝芯恐校鸱珗F(tuán)隊(duì)還展示了一項(xiàng)絕對(duì)定量技術(shù)——可精確到單細(xì)胞水平的生物信息通道容量測(cè)量技術(shù)。目前,該技術(shù)已應(yīng)用于定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在攻關(guān)的人工合成細(xì)胞膜-基因調(diào)控耦合系統(tǒng),顯著提升了基因回路的功能預(yù)測(cè)精度。國際同行高度評(píng)價(jià)該研究的開創(chuàng)性價(jià)值。東京大學(xué)Shinya Kuroda教授認(rèn)為:“這項(xiàng)工作不僅揭示了細(xì)菌適應(yīng)機(jī)制,其建立的定量框架可推廣至任何生化反應(yīng)系統(tǒng),將深刻影響合成生物學(xué)、生物醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)革新?!睂W(xué)科交叉,國家戰(zhàn)略科技力量的創(chuàng)新實(shí)踐“2021年,我們偶然了解到金帆老師實(shí)驗(yàn)室的研究方向和我們的研究方向有很大的互補(bǔ)性與合作空間。通過雙方聯(lián)合組會(huì)交流討論,發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)我們正在研發(fā)中的紅色cAMP探針可以為金老師的研究進(jìn)行‘個(gè)性化定制’,由此我們達(dá)成了‘以工程思維探究生命科學(xué)問題’的一致思路。”論文共同通訊作者、醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員儲(chǔ)軍研究員說道,這種打破傳統(tǒng)生物學(xué)研究范式的工程策略,為定量解析生命系統(tǒng)信息流提供了精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。儲(chǔ)軍介紹,團(tuán)隊(duì)開發(fā)的探針主要應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域,同時(shí)在生命科學(xué)研究其他領(lǐng)域也都具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。“醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了全新的功能成像數(shù)理理論體系,提供了融合聲光電磁的超分辨-多模態(tài)功能成像研發(fā)平臺(tái)。通過蛋白質(zhì)工程平臺(tái)、生化平臺(tái)和活細(xì)胞光學(xué)成像平臺(tái),使得探針篩選、表征和光學(xué)成像能夠在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室順利完成?!眱?chǔ)軍表示。目前,定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,構(gòu)建了"定量解析-理性設(shè)計(jì)-自動(dòng)構(gòu)建"全鏈條創(chuàng)新體系。該平臺(tái)可以高通量且自動(dòng)化的完成從“菌株設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測(cè)試、學(xué)習(xí)”的工程閉環(huán),極大地加速了合成生物底盤菌株的設(shè)計(jì)、構(gòu)建和篩選過程,為理論突破及學(xué)科交叉合作提供了支撐和保障。團(tuán)隊(duì)表示,全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激勵(lì)科研人員進(jìn)行最前沿的研究,在技術(shù)上進(jìn)行大膽創(chuàng)新和突破,同時(shí)也鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)間開展更多的學(xué)科交叉合作。該研究充分體現(xiàn)了定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“造物致知”的核心理念,更是深圳先進(jìn)院基于兩個(gè)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,以跨學(xué)科合作推動(dòng)科技創(chuàng)新的生動(dòng)實(shí)踐。文章上線截圖圖1:單細(xì)菌內(nèi)pf2探針熒光強(qiáng)度隨著輸入刺激的周期性變化圖2:信道的工程簡化重構(gòu)以及信息傳輸?shù)淖顑?yōu)頻率圖3:cAMP信號(hào)在不同頻率下信息傳輸效率的定量公式
2025-03-31
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深圳先進(jìn)院 | 科研團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得突破(IEEE TCAS-1)
近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)工所醫(yī)學(xué)人工智能研究中心黃明強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,其研究成果在電路與系統(tǒng)領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers上在線發(fā)表,論文題目為"EdgeLLM: A Highly Efficient CPU-FPGA Heterogeneous Edge Accelerator for Large Language Models"。近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)工所醫(yī)學(xué)人工智能研究中心黃明強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,其研究成果在電路與系統(tǒng)領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers上在線發(fā)表,論文題目為"EdgeLLM: A Highly Efficient CPU-FPGA Heterogeneous Edge Accelerator for Large Language Models"。該研究成功攻克人工智能大語言模型(LLM)在資源受限邊緣設(shè)備部署的核心難題,為智能機(jī)器人、便攜設(shè)備等場(chǎng)景的實(shí)時(shí)AI應(yīng)用提供了創(chuàng)新解決方案。自2017年以來,Transformer算法在自然語言處理和計(jì)算機(jī)視覺(CV)研究領(lǐng)域迅速成為人工智能領(lǐng)域的主導(dǎo)力量。通過引入自注意力機(jī)制,Transformer改變了傳統(tǒng)的序列建模方法,不再依賴卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征提取和序列處理。這一創(chuàng)新不僅增強(qiáng)了模型的并行化能力,使得大規(guī)模模型的訓(xùn)練成為可能,還顯著提升了模型性能。在Transformer取得成功之后,研究人員開始探索更大的模型,這些模型通常擁有數(shù)百億甚至更多的參數(shù),被稱為“大語言模型”。大語言模型不僅增強(qiáng)了人工智能的語言處理能力,還推動(dòng)了AI更廣泛的技術(shù)進(jìn)步,為教育、娛樂、醫(yī)療和商業(yè)等行業(yè)帶來了革命性的變革。但是大語言模型在資源受限的端側(cè)系統(tǒng)部署仍存在較大的困難。首先,大語言模型計(jì)算量龐大以及內(nèi)存訪問需求極高?,F(xiàn)有解決方案通常將這些權(quán)重參數(shù)量化為INT4格式。然而,為了確保計(jì)算精度,模型中的激活函數(shù)仍然保持FP16格式。因此,在前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FFN)層中,系統(tǒng)需要支持FP16INT4格式的矩陣乘法。另一方面,在多頭注意力(MHA)模塊中,KV緩存作為激活數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成,因此涉及KV緩存的矩陣乘法需要FP16FP16格式。因此,設(shè)計(jì)混合精度計(jì)算單元以加速LLM變得尤為重要。我們分析了前饋網(wǎng)絡(luò)(FFN)和多頭注意力(MHA)的計(jì)算需求,提出了高效率的混合精度計(jì)算單元以及組脈動(dòng)陣列架構(gòu)。此外,我們還提出了對(duì)數(shù)尺度結(jié)構(gòu)化稀疏性和塊級(jí)量化方法,以在硬件效率和算法精度之間取得平衡。此外,在大語言模型中,定義計(jì)算流程的算子圖極其復(fù)雜,包含數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)以復(fù)雜方式相互連接的算子,確保從一個(gè)算子到另一個(gè)算子的過渡無縫且高效成為了一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。該團(tuán)隊(duì)分析了大語言模型中的編譯需求,設(shè)計(jì)了一種統(tǒng)一且通用的數(shù)據(jù)格式,適用于所有算子和AI算法中的高維張量結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)能夠快速執(zhí)行算子操作而無需任何數(shù)據(jù)重排。隨后,開發(fā)了端到端的編譯方案,其中動(dòng)態(tài)編譯用于處理不同輸入token長度,指令流水線策略用于減少延遲。該方案能夠動(dòng)態(tài)編譯所有算子,并將整個(gè)模型映射到CPU-FPGA異構(gòu)系統(tǒng)上。最終,整個(gè)設(shè)計(jì)成功部署在AMDXilinx VCU128 FPGA上。與GPU相比,該系統(tǒng)的吞吐量提高了1.91倍,能效提高了7.55倍;與最先進(jìn)的FPGA加速器FlightLLM相比,整體性能提升了10%到24%。該成果有望應(yīng)用于新一代具身智能機(jī)器人、手機(jī)AI大模型等應(yīng)用場(chǎng)景中。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院黃明強(qiáng)研究員為第一作者,南方科技大學(xué)深港微電子學(xué)院為合作單位。該研究得到了醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科技創(chuàng)新-2030重大科技項(xiàng)目的資助。圖1:文章上線截圖圖2:AI帶來革命性的變革圖3:端側(cè)FPGA-大模型 推理系統(tǒng)圖4:不同計(jì)算平臺(tái)的數(shù)據(jù)
2025-03-31
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廣州健康院合作研發(fā)CAR-T細(xì)胞聯(lián)合療法增強(qiáng)抗實(shí)體腫瘤效應(yīng)
近日,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等機(jī)構(gòu)在Cell Reports Medicine發(fā)表題為“CD4+?anti-TGFβ CAR T cells and CD8+?conventional CAR T cells exhibit synergistic antitumor effects”的研究論文。該研究首次證實(shí)CD4+靶向TGFβ的CAR-T細(xì)胞(T28zT2 T細(xì)胞)與CD8+靶向GPC3或MSLN的CAR-T細(xì)胞聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同抗腫瘤效應(yīng),為實(shí)體瘤免疫治療提供了全新策略,并同步啟動(dòng)針對(duì)肝癌和胰腺癌等實(shí)體瘤的相關(guān)臨床研究(NCT03198052)。近日,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等機(jī)構(gòu)在Cell Reports Medicine發(fā)表題為“CD4+?anti-TGFβ CAR T cells and CD8+?conventional CAR T cells exhibit synergistic antitumor effects”的研究論文。該研究首次證實(shí)CD4+靶向TGFβ的CAR-T細(xì)胞(T28zT2 T細(xì)胞)與CD8+靶向GPC3或MSLN的CAR-T細(xì)胞聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同抗腫瘤效應(yīng),為實(shí)體瘤免疫治療提供了全新策略,并同步啟動(dòng)針對(duì)肝癌和胰腺癌等實(shí)體瘤的相關(guān)臨床研究(NCT03198052)。TGFβ1是腫瘤微環(huán)境中的關(guān)鍵抑制性因子,可抑制CD4+?T細(xì)胞、CD8+?T細(xì)胞及NK細(xì)胞的效應(yīng)功能。然而,TGFβ1也能夠通過促進(jìn)CD8+?T細(xì)胞重編程為組織駐留記憶T細(xì)胞(Trm細(xì)胞),增強(qiáng)其續(xù)存和定植能力。這表明TGFβ信號(hào)具備高度的亞群依賴性,即可作為抑制性因子,也能通過特定途徑重塑T細(xì)胞功能。研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款新型靶向TGFβ的CAR-T細(xì)胞(T28zT2 T細(xì)胞),通過中和TGFβ信號(hào)逆轉(zhuǎn)腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制,并展現(xiàn)出顯著的抗腫瘤潛力。研究發(fā)現(xiàn),CD4+?T28zT2細(xì)胞在TGFβ1刺激下可在血液和腫瘤中長期存活,并分泌Granzyme B和IFN-γ直接殺傷腫瘤;而CD8+?T28zT2 T細(xì)胞則未顯示同等抗腫瘤效應(yīng)。進(jìn)一步分析表明,腫瘤浸潤的CD4+?T28zT2細(xì)胞高表達(dá)TCF-1、IL7R和CXCR3,呈現(xiàn)記憶樣T細(xì)胞特征,同時(shí)上調(diào)NKG2D并降低PD-1/LAG3等耗竭標(biāo)志物,顯著增強(qiáng)其抗腫瘤活性。此外,CD4+?T28zT2細(xì)胞能夠重塑腫瘤微環(huán)境,協(xié)同增強(qiáng)靶向GPC3或MSLN的CD8+?CAR-T細(xì)胞的抗腫瘤能力,呈現(xiàn)倍增效應(yīng)。機(jī)制研究揭示,CD4+?T28zT2細(xì)胞通過阻斷TGFβ1誘導(dǎo)的線粒體分裂和膜電位抑制維持效應(yīng)功能,同時(shí)通過CXCR3高表達(dá)促進(jìn)腫瘤浸潤,NKG2D的上調(diào)則精準(zhǔn)遞送殺傷因子以避免全身毒性?;谶@一突破,團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)相關(guān)臨床研究(NCT03198052),旨在評(píng)估“CD4+靶向TGFβ CAR-T聯(lián)合CD8+靶向MLSN或GPC3 CAR-T”治療惡性實(shí)體腫瘤的安全性和有效性。該療法有望突破目前實(shí)體瘤CAR-T細(xì)胞療法響應(yīng)率低、復(fù)發(fā)率高的瓶頸,推動(dòng)CAR-T細(xì)胞療法在實(shí)體瘤領(lǐng)域的臨床轉(zhuǎn)化。廣州健康院李鵬研究員為論文的唯一通訊作者。中國科學(xué)院香港創(chuàng)新研究院再生醫(yī)學(xué)與健康創(chuàng)新中心鄭迪威博士、廣州健康院秦樂副研究員為共同第一作者。研究項(xiàng)目得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國自然以及GIBH自主部署項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的支持。論文鏈接圖1?CD4+靶向TGFβ CAR-T細(xì)胞具備殺傷癌細(xì)胞和協(xié)同抗癌雙重作用
2025-04-01