科研周报（7.18-7.24）| 清华王海峰团队在《自然》发表无需双链断裂的基因敲入研究、上交张杰团队阿秒脉冲成果入选《Optica》封面
清华大学王海峰团队基因敲入技术发表于《自然》、戴琼海团队研制器官尺度亚细胞活体成像仪器、黄霞团队振动膜生物反应器研究发表于《自然·通讯》、计算机系论文获 IEEE TPDS 2025 年度唯一最佳论文奖；上海交通大学张杰团队阿秒脉冲成果入选《Optica》封面，刘家旺、叶天南、吴泳澎、樊昕昱等团队成果发表于 JACS、《自然·通讯》《先进材料》、IEEE TIT 等；北京大学何建森团队提出恒星星球层成像新方法。
本周观察
生命科学
清华王海峰团队基因敲入技术发表于《自然》 7 月 22 日，清华大学生命科学学院王海峰课题组在《自然》发表研究，开发新型 CRISPR 基因编辑工具 KNIT Editing（千碱基尺度切口酶靶向编辑）。该技术只在 DNA 一条链上制造切口、不产生双链断裂，即可实现千碱基规模 DNA 片段的高效精准插入，插入效率最高 89%，最长插入片段超过 10 kb，并显著降低 indels、染色体易位和脱靶编辑。研究在溶酶体酸性脂肪酶缺乏症（LAL-D）相关 LIPA 基因细胞模型中验证了基因修复，并用于无病毒、无双链断裂的 CAR-T 细胞制备。 （07-22 · 清华大学）
清华戴琼海、吴嘉敏团队研制器官尺度活体成像仪器 清华大学自动化系戴琼海院士、吴嘉敏副教授团队联合华中科技大学同济医学院附属同济医院神经内科王伟教授团队，研制出多维多尺度计算摄像仪器 RUSH3D-HR，实现器官尺度亚细胞三维活体成像。该仪器达到约 390 nm 横向分辨率、700 nm 轴向分辨率，单次曝光成像体积 2.7×2.0×0.04 mm³，每秒 5 次体积成像。团队设计了高横向空间带宽积的昆仑物镜，在 2.8 mm 视场内将数值孔径扩展至 1.05，并采用数字自适应波前光学系统校正像差。研究用它追踪小鼠伤口愈合中的细胞集体迁移、捕捉急性肝衰竭中的迁移体事件，并在活体脾脏发现炎症相关的中性粒细胞瞬态群聚。 （07-22 · 清华大学）
清华刘念团队揭示超转录稳态调控机制 清华大学生命科学学院、清华-北大生命科学联合中心刘念课题组提出“超转录基因”概念（各细胞类型中表达量最高的前 2% 基因），并揭示由染色质调控因子 ANKRD11 凝聚体介导的超转录限制机制：ANKRD11 在高转录活性基因附近形成生物分子凝聚体，空间隔离 RNA 聚合酶 II 的延伸因子，为转录延伸施加“刹车”。ANKRD11 缺失或 KBG 综合征相关突变会破坏这一稳态，导致发育基因过度激活。 （07-24 · 清华大学）
上海交大平勇团队揭示睡眠剥夺致肠-脑氧化应激机制 上海交通大学 Bio-X 研究院平勇与斯坦福大学 Bingwei Lu 课题组在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表研究，利用果蝇模型揭示睡眠剥夺下活性氧（ROS）从肠道产生并扩散至中枢神经系统的路径：多巴胺通过修饰线粒体呼吸链复合物 I 的 NDUFV1 亚基激活反向电子传递（RET），产生大量线粒体 ROS；靶向抑制 RET 的小分子 CPT 或敲低免疫细胞多巴胺合成，可阻断 ROS 跨组织传播并延长慢性睡眠剥夺动物的生存期。 （07-22 · 上海交通大学）
信息科学
清华计算机系论文获 IEEE TPDS 2025 年度最佳论文奖 清华大学计算机系高性能所论文《基于图分析的大规模并行程序可扩展性瓶颈定位》获 IEEE《并行与分布式系统汇刊》（TPDS）2025 年度最佳论文奖。论文提出基于图分析的轻量级并行程序可扩展性瓶颈定位方法，实现工具 ScalAna，已应用于国家超算中心大规模并行应用程序的性能瓶颈检测。第一作者为助理研究员金煜阳，通讯作者为翟季冬教授。2025 年该刊共发表论文 193 篇，仅授予 1 项最佳论文奖，获奖比例约 0.52%。 （07-24 · 清华大学）
上海交大吴泳澎、张文军团队率失真理论研究成果被 IEEE TIT 接收 上海交通大学集成电路学院吴泳澎教授、张文军院士团队针对具有不同信息价值和保真需求的高斯矢量信源压缩问题，建立了各自失真约束下的率失真理论分析方法，刻画了最优压缩结构及信源相关性对压缩性能的影响，论文被 IEEE Transactions on Information Theory 接收发表。 （07-22 · 上海交通大学）
上海交大团队研制高分辨率计算光谱偏振仪 上海交通大学集成电路学院何祖源、樊昕昱、万阳阳团队提出基于谐振泄漏模随机介质的计算光谱偏振测量方法，研制出兼具数十飞米光谱分辨率、宽测量带宽和微型化的计算光谱偏振仪，论文发表于《自然·通讯》。团队建立了计算测量系统的统一理论模型，证明系统可分辨的最小光谱变化与随机介质允许形成的最大光程差成反比。 （07-20 · 上海交通大学）
化学
上海交大刘家旺团队实现长程轴手性化合物不对称合成 上海交通大学变革性分子前沿科学中心刘家旺课题组发展钯催化不对称烯丙基羰基化反应，实现长程轴手性亚环烷基化合物及非天然氨基酸的高效构建，论文发表于《美国化学会志》（JACS）。机理研究表明，一氧化碳通过快速形成稳定酰基金属物种抑制手性烷基金属物种消旋，实现高对映选择性控制。 （07-24 · 上海交通大学）
上海交大叶天南团队氨合成催化剂研究发表于《自然·通讯》 上海交通大学变革性分子前沿科学中心叶天南团队在稀土金属碳化物 LaC2 中构建大尺寸、富电子的 C2 空位，负载 Ni 后形成化学链循环氨合成（CLAS）催化剂 Ni/LaC2。富电子 C2 空位选择性锚定并活化 N2 分子，形成高反应活性中间体，降低 N2 加氢生成 NH3 的能垒，并在长时间循环中保持催化稳定性。论文发表于《自然·通讯》。 （07-24 · 上海交通大学）
工程材料与环境
上海交大陈汉团队铝基复合材料界面调控研究发表于《Acta Materialia》 上海交通大学巴黎卓越工程师学院陈汉副教授、钟圣怡教授团队在《Acta Materialia》发表研究，针对金属基复合材料“增强强度必然牺牲塑性”的强塑性协同难题，提出基于亚单层界面复合层（SMIC）调控的界面工程策略，将 TiB₂/Al 界面转变为原子尺度完全共格界面。基于该策略构筑的 TiB₂/Al 复合材料，屈服强度提高约 44%、延伸率提高约 53%。 （07-20 · 上海交通大学）
上海交大纪亚团队双介体液流电池研究发表于《先进材料》 上海交通大学中英国际低碳学院纪亚课题组构建双分子氧化还原靶向（DMRT）液流电池 4-OH-TEMPO/[Fe(CN)6]³⁻/⁴⁻-NiHCF||Zn，实现 75.04 Wh/L 能量密度，较不含固体材料的空白液流电池提升 9.09 倍，并获得 99.9% 库仑效率、82.9% 固体材料利用率、99.7% 单圈容量保持率，论文被《先进材料》（Advanced Materials）接收。 （07-22 · 上海交通大学）
清华黄霞团队揭示振动膜生物反应器节能增效机制 清华大学环境学院黄霞教授团队联合北京碧水源科技股份有限公司和北京师范大学，以水平往复式机械振动替代传统曝气控制膜污染，并与 AAOA 工艺融合，在 7500 m³/d 工程规模上开展约 800 天平行对比验证。振动膜生物反应器（VMBR）出水总氮较传统曝气膜生物反应器（AMBR）降低约 22%，化学除磷药剂投加量减少约 40%，膜污染控制环节能耗降低 75%，综合全流程总电耗降低约 24%。论文于 7 月 20 日在线发表于《自然·通讯》。 （07-22 · 清华大学）
数学物理与天文
上海交大张杰团队阿秒光束成果入选《Optica》封面 上海交通大学李政道研究所、物理与天文学院张杰院士、吴益鹏副教授团队系统研究了激光固体靶相互作用产生的强场高次谐波矢量光束及其阿秒脉冲特性，论文发表于国际光学期刊《Optica》并入选当期封面。研究提出“矢量极化门”技术，在 33 fs 驱动脉冲、23 fs 时延条件下滤波可获得 420 as 的单个孤立阿秒脉冲；近单周期脉冲驱动下可获得 290 as 的孤立阿秒矢量脉冲。 （07-24 · 上海交通大学）
北大何建森团队提出恒星星球层成像新方法 北京大学地球与空间科学学院何建森教授课题组联合国内外合作者，提出探测并成像其他恒星周围“星球层（astrosphere）”的新方法，利用中性氢原子产生的莱曼阿尔法（Lyα）辐射反演重建星球层结构。团队基于三维多流体磁流体力学数值模型开发前向模拟算法，研究发现恒星星球层产生的莱曼阿尔法辐射仍能超过哈勃空间望远镜的观测极限。论文发表于《天体物理杂志通讯》（The Astrophysical Journal Letters）。 （07-22 · 北京大学）
参考来源
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260724/224981.html
- 清华大学 https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/127492.htm
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260724/225010.html
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260724/225009.html
- 清华大学 https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/127494.htm
- 清华大学 https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/127435.htm
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260722/224912.html
- 北京大学 https://news.pku.edu.cn/jxky/0fe221b16c5547db91fe28476573e655.htm
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260722/224910.html
- 清华大学 https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/127490.htm
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260722/224911.html
- 清华大学 https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/127475.htm
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260720/224830.html
- 上海交通大学 https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20260720/224849.html