1、Science發(fā)文｜快速鎖定疾病靶點(diǎn)，西湖大學(xué)團(tuán)隊(duì)為“下一代藥物”開路

北京時(shí)間2026年4月3日，西湖大學(xué)黨波波、周挺團(tuán)隊(duì)在Science發(fā)表題為“A high-throughput selection system for fast-acting covalent protein drugs”的研究成果。

凌晨的實(shí)驗(yàn)室里，成功的喜悅正悄悄傳遞。

六年前，黨波波提交“高風(fēng)險(xiǎn)”課題申報(bào)的時(shí)候，并沒有把握能做成這件事。

他擅長運(yùn)用化學(xué)手段開發(fā)針對(duì)蛋白靶點(diǎn)的大分子藥物，但當(dāng)他決定把青霉素、阿司匹林這些經(jīng)典“共價(jià)小分子藥”的概念，用化學(xué)手段“嫁接”到蛋白藥物上的那一刻起，他便帶著團(tuán)隊(duì)走向了一片“無人區(qū)”。

沒有數(shù)據(jù)支撐，缺乏先例可循，前路是否通暢，無人知曉。

黨波波決定放手一試。在西湖，他既有充足的時(shí)間，也有充分的跨學(xué)科條件，將這個(gè)從博后期間就一直想做卻沒機(jī)會(huì)做的事付諸實(shí)踐。

在今天凌晨發(fā)表的這篇Science文章里，團(tuán)隊(duì)成員構(gòu)建了一套快速工程化共價(jià)蛋白藥物的高通量篩選平臺(tái)，創(chuàng)造性地融合蛋白質(zhì)工程與化學(xué)生物學(xué)策略，成功解決了蛋白藥物“代謝快”與共價(jià)反應(yīng)“速度慢”的動(dòng)力學(xué)矛盾，為共價(jià)蛋白藥物的設(shè)計(jì)提供了新的技術(shù)路線。

“共價(jià)蛋白藥物”，是一種什么樣的藥？它和我們熟知的藥有什么不一樣？或者我們換一種問法：

“共價(jià)蛋白藥物”之“險(xiǎn)峰”，險(xiǎn)在哪？新在哪？

Science上線截圖

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv3081

1

困境：被“時(shí)間”截胡的精準(zhǔn)

我們先來玩一場文字游戲——認(rèn)識(shí)一下，共價(jià)藥物和蛋白藥物。

青霉素和阿司匹林，都屬于“共價(jià)藥物”，更確切地說，叫“共價(jià)小分子藥物”。它們分子量小、穿透力強(qiáng)，能鉆進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部，還能與致病靶點(diǎn)直接“鎖死”，形成一種不可逆的共價(jià)鍵。但也正是因?yàn)椤靶　保@種藥容易“脫靶”誤傷導(dǎo)致副作用，對(duì)于較大的、表面平滑的靶點(diǎn)便束手無策。

再來看蛋白藥物。

它們體積更大，因此識(shí)別靶點(diǎn)像鑰匙配鎖般精準(zhǔn)，因此安全性相對(duì)較高，副作用相對(duì)較小。但相比共價(jià)藥物的直接“鎖死”，普通的蛋白藥物更像“握手”，一松手藥效就打折，對(duì)于半衰期短的蛋白藥物，為了維持藥效，往往需要頻繁注射藥物，比如糖尿病患者要打的胰島素。

一個(gè)鎖得牢，卻不夠準(zhǔn)；一個(gè)認(rèn)得準(zhǔn)，卻留不住。

有沒有一種藥，既能像蛋白藥物一樣精準(zhǔn)安全，又能像共價(jià)藥物一樣持續(xù)鎖定——這是黨波波團(tuán)隊(duì)想要回答的，也是近年來蛋白藥物領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)前沿方向。

但在共價(jià)蛋白藥物研發(fā)的微觀世界里，存在著一道殘酷的“時(shí)間鴻溝”。

藥物與靶點(diǎn)之間的共價(jià)反應(yīng)需要時(shí)間，而共價(jià)蛋白藥物由于較小的分子量，在體內(nèi)的停留時(shí)間太短，矛盾由此爆發(fā)：藥物“跑”得太快，而化學(xué)反應(yīng)“動(dòng)”得太慢，就像試圖用慢干的膠水，去粘住飛奔的運(yùn)動(dòng)員，共價(jià)反應(yīng)還沒完成，藥物便已被代謝清除，只留下一場徒勞的追逐。

快速反應(yīng)共價(jià)蛋白的設(shè)計(jì)原理

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破局：在細(xì)胞表面設(shè)計(jì)一場“淘汰賽”

如何填補(bǔ)這道殘酷的“時(shí)間鴻溝”？

共價(jià)藥物的化學(xué)反應(yīng)之所以慢，是因?yàn)樗x取的化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)本身活性非常低，以確保碰見靶點(diǎn)之前的穩(wěn)定性，并降低脫靶副作用。

然而化學(xué)反應(yīng)不僅僅由其本底反應(yīng)活性決定，也和反應(yīng)基團(tuán)擺的姿勢以及周圍環(huán)境密切相關(guān)。團(tuán)隊(duì)通過精確設(shè)計(jì)蛋白藥物的骨架結(jié)構(gòu)，將化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)固定成不同的姿態(tài)，一旦遇到致病靶點(diǎn)，具有合適姿態(tài)的藥物會(huì)直接觸發(fā)共價(jià)結(jié)合。他們稱之為化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)的“預(yù)組織”。

試管底部不足1毫升的溶液里，有多個(gè)不同的化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)和數(shù)百萬種不同的蛋白骨架，可以“預(yù)組織”出數(shù)以億計(jì)的候選“藥”。這當(dāng)中，哪個(gè)化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)的角度與位置，是最利于共價(jià)反應(yīng)發(fā)生的呢？

沙里淘金。團(tuán)隊(duì)搭建了一套基于酵母表面展示的超級(jí)篩選系統(tǒng)，組織了一輪又一輪基于反應(yīng)速率的“淘汰賽”——他們利用流式技術(shù)，設(shè)定了極短的時(shí)間窗口，只有那些最快完成共價(jià)反應(yīng)的“預(yù)組織”能笑到最后，有望成為共價(jià)蛋白藥物。

好比一把已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)了角度的“超級(jí)鑰匙”，在接觸鎖孔的瞬間，無需任何調(diào)整，“咔嚓”一聲，瞬時(shí)鎖定。

物競天擇，適者生存，是自然界漫長的演化。黨波波團(tuán)隊(duì)的策略，更像是在細(xì)胞表面設(shè)計(jì)了一場“加速版”的演化，且演化的方向由科學(xué)家決定。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，通過這種策略，蛋白藥物的共價(jià)結(jié)合速率提升了約100倍，意味著他們成功跨越了“時(shí)間鴻溝”，即便藥物在體內(nèi)停留時(shí)間極短，也足以在消失殆盡之前牢牢鎖住靶點(diǎn)，精準(zhǔn)與長效兼得。

基于酵母展示的快速反應(yīng)共價(jià)蛋白篩選流程

3

驗(yàn)證：能“踩剎車”，也能“踩油門”

至此，“共價(jià)蛋白藥物”（試管版）跑通了。

如果面對(duì)真實(shí)而具體的致病靶點(diǎn)呢？它們的實(shí)戰(zhàn)效果如何？黨波波團(tuán)隊(duì)做了三個(gè)實(shí)驗(yàn)。

先是開發(fā)出拮抗蛋白IB101，給腫瘤“踩剎車”。在小鼠腫瘤模型中，與傳統(tǒng)抗體藥物相比，IB101 能在極短時(shí)間內(nèi)，與免疫檢查點(diǎn)PD-L1形成不可逆的共價(jià)鍵，實(shí)現(xiàn)更長效的阻斷，展現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性。

朝著反方向，團(tuán)隊(duì)又設(shè)計(jì)出共價(jià)化IL-18細(xì)胞因子IB201，可以理解為給抗腫瘤免疫反應(yīng)“踩油門”。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，IB201在多個(gè)腫瘤模型中療效顯著，且未觀察到明顯的系統(tǒng)毒性，展現(xiàn)出良好的安全性潛力。

再試試抗病毒的效果。

團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)修飾手段，開發(fā)出針對(duì)新冠病毒受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域的共價(jià)抑制蛋白，能與病毒的關(guān)鍵靶點(diǎn)形成穩(wěn)定的共價(jià)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)長效的病毒中和效果。

三個(gè)案例共同指向一個(gè)結(jié)論：黨波波團(tuán)隊(duì)的這一突破，建立了一種通用的共價(jià)蛋白工程化策略，為共價(jià)蛋白藥物的發(fā)展注入關(guān)鍵動(dòng)力，也讓一些原本難以成藥的蛋白分子，因能夠快速鎖定靶點(diǎn)而獲得新的成藥可能。

科研之路從未平坦。

因?yàn)椤案唢L(fēng)險(xiǎn)”，一開始，只有一個(gè)很小的團(tuán)隊(duì)為之努力。

起初的2020年，與黨波波一同站在起點(diǎn)上的，是他用這個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)夢想“忽悠”來的助理研究員李恬。作為團(tuán)隊(duì)最早的拓荒者，她調(diào)動(dòng)起扎實(shí)的化學(xué)生物學(xué)根基與深厚的分子生物學(xué)儲(chǔ)備，獨(dú)自扛起了從 0 到 1 的破冰重任。

幾個(gè)月后，2020級(jí)博士生范瓊軒加入，帶來電化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)的視角；隨后，博士生梅家豪來了，他曾學(xué)過固有免疫與細(xì)胞生物學(xué)，完善了團(tuán)隊(duì)的能力版圖。

這只是探索的第一步，也是至為關(guān)鍵的一步。

面對(duì)未來，這支團(tuán)隊(duì)充滿信心。他們將繼續(xù)投身化學(xué)與生物編織而成的微觀世界，邁向生命奧秘的更深處，去攻克更多的難點(diǎn)，去尋找更多的可能性。

研究團(tuán)隊(duì)合影

（一排左起：范瓊軒、李恬；二排左起：梅家豪、黨波波、周挺）

西湖大學(xué)博士生范瓊軒、博士生梅家豪、副研究員李恬、博士后臧傳龍、博士生李夢嬌、科研助理湯靜為第一作者，西湖大學(xué)黨波波研究員、周挺研究員和黨波波實(shí)驗(yàn)室副研究員李恬為本文通訊作者。

我們感謝西湖大學(xué)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心質(zhì)譜與代謝平臺(tái)、冷凍電鏡平臺(tái)、高通量平臺(tái)、流式平臺(tái)、超算中心、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，以及西湖大學(xué)分子科學(xué)公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的支持。我們誠摯感謝黃晶研究員在動(dòng)力學(xué)模擬方面給予的專業(yè)指導(dǎo)。感謝浙江大學(xué)楊兵教授在質(zhì)譜檢測實(shí)驗(yàn)中提供的技術(shù)支持與協(xié)助。感謝曹龍興研究員在蛋白質(zhì)改造過程中分享的寶貴經(jīng)驗(yàn)與幫助。此外，亦對(duì)吳旭冬研究員在結(jié)構(gòu)測定工作中所提供的支持表示衷心感謝。同時(shí)，衷心感謝西湖大學(xué)各公共平臺(tái)的全方位支撐，為研究高效開展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本研究獲得了浙江省“領(lǐng)雁計(jì)劃”研發(fā)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、西湖實(shí)驗(yàn)室（生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)浙江省實(shí)驗(yàn)室）、西湖大學(xué)未來產(chǎn)業(yè)研究中心以及西湖教育基金會(huì)的資助。

現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究日益復(fù)雜，學(xué)科交叉往往能給生物醫(yī)學(xué)研究注入新的活力，開辟新的方向。目前黨波波團(tuán)隊(duì)圍繞蛋白質(zhì)工程，綜合運(yùn)用蛋白質(zhì)化學(xué)全合成，蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)，高通量蛋白質(zhì)篩選等方法從事以下方向研究：

1.? 開發(fā)蛋白質(zhì)研究的新型技術(shù)手段：包括蛋白質(zhì)特定位點(diǎn)偶聯(lián)、修飾以及新型蛋白質(zhì)合成方法

2.? 針對(duì)重要靶點(diǎn)蛋白，探索開發(fā)多肽、蛋白、蛋白-小分子偶聯(lián)物等新型蛋白質(zhì)藥物形式

3.? 多肽、蛋白質(zhì)藥物口服遞送方法研究

4.? 新型蛋白質(zhì)測序技術(shù)開發(fā)

實(shí)驗(yàn)室長期招聘分子生物學(xué)，化學(xué)方向的博士后、研究助理，每年也通過生命科學(xué)學(xué)院生物學(xué)學(xué)科或者理學(xué)院化學(xué)學(xué)科招收博士研究生，真誠期待您的加入！

聯(lián)系郵箱：

dangbobo@westlake.edu.cn

2、Nature報(bào)道丨西湖大學(xué)團(tuán)隊(duì)泛基因組“拼裝”方法新突破，發(fā)現(xiàn)人類13%未知序列

人類基因組，好比一張由基因拼成的“生命地圖”。

在過去二十余年里，許多科學(xué)家手里拿的其實(shí)是一張“簡化版”的地圖。這張圖雖然能發(fā)揮作用，卻遺漏了太多細(xì)節(jié)……

北京時(shí)間4月1日晚23時(shí)，西湖大學(xué)振星教授楊劍團(tuán)隊(duì)與合作者在Nature上發(fā)表最新研究成果。他們創(chuàng)新性地開發(fā)了基于泛基因組的聯(lián)合組裝（PIGA）方法，成功構(gòu)建了千人泛基因組，極大突破了既往泛基因組樣本量的上限。

簡單來講，他們發(fā)明了一套全新的基因組序列“拼裝”方法，打破了過往技術(shù)枷鎖并大幅度降低成本，能組裝出上千人的基因組序列。利用這套新方法，他們還破譯了人類基因組中的“暗物質(zhì)”，提升了我們對(duì)復(fù)雜遺傳變異及其功能的認(rèn)知。

這一基因組探索新工具，為人類健康研究和疾病精準(zhǔn)診斷提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10315-y

楊劍團(tuán)隊(duì)合影

01

基因組，指的是生物體內(nèi)所有DNA序列的完整集合，在這張“地圖”上，包含了構(gòu)建和維持生命所需的全部遺傳信息。

自2003年人類基因組計(jì)劃完成以來，在許多研究中，科學(xué)家們一直在使用單一參考基因組作為研究標(biāo)準(zhǔn)。你可以把它想象成一張做研究的“標(biāo)準(zhǔn)地圖”。

然而，這張地圖存在巨大缺陷——我們以為我們知道了“全部”，但并非如此——它本質(zhì)上是一張“單人的地圖”，存在大量“盲區(qū)”，即便后續(xù)進(jìn)行了填補(bǔ)，也不改“千瘡百孔”的底子。

人類個(gè)體的遺傳背景，實(shí)際千差萬別。用一張“標(biāo)準(zhǔn)地圖”去導(dǎo)航，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多“路”對(duì)不上，還有許多查不到的“未知區(qū)域”。

為了解決這樣的困境，“泛基因組”誕生了。它指的是一個(gè)物種內(nèi)所有個(gè)體基因組的總和，不僅包含很多人共有的基因，還囊括了部分個(gè)體特有的基因。

理論上，把大家的基因“加在一起”，就能拼出這個(gè)物種的完整遺傳“地圖”。

這聽起來簡單，做起來卻成本高昂。目前，國際上的泛基因組研究樣本量極小，僅為幾十到百人左右。這是因?yàn)椋@得高質(zhì)量的基因組數(shù)據(jù)，需要昂貴的第三代基因測序技術(shù)（即長讀長測序技術(shù)），測一個(gè)人的成本就不低。

2020年，楊劍告別了工作了多年的澳大利亞昆士蘭大學(xué)，加入西湖大學(xué)，組建統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

做方法，一直是楊劍實(shí)驗(yàn)室所長。過去幾年，他們一直致力于統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)、基因組學(xué)以及人類復(fù)雜性狀大數(shù)據(jù)分析的方法學(xué)研究，用計(jì)算機(jī)算法、數(shù)學(xué)模型和大數(shù)據(jù)技術(shù)，將復(fù)雜的生物數(shù)據(jù)（如基因序列）轉(zhuǎn)化為可理解的科學(xué)規(guī)律。

他們所開發(fā)的GCTA-GREML、SMR、gsMap等分析方法已被廣泛應(yīng)用。就比如同樣曾被Nature報(bào)道的gsMap，能夠精準(zhǔn)定位與精神分裂癥、抑郁癥等復(fù)雜腦疾病相關(guān)的細(xì)胞位置。（詳見新聞：）

初到西湖大學(xué)，伴隨段忠取博士的加盟，團(tuán)隊(duì)便將目光投向了“泛基因組”這個(gè)很有挑戰(zhàn)性的課題：能否開發(fā)一套方法，讓更細(xì)致、更精準(zhǔn)的基因組“地圖”，成為可能？并且樣本人數(shù)要盡可能大，成本卻要盡可能低。

這樣“高性價(jià)比”的方案，存在嗎？

02

2021年，博士生王逸飛加入了楊劍課題組。

在一次實(shí)驗(yàn)室的頭腦風(fēng)暴中，他們提出了一種全新的思路：既然“長讀長”（三代測序技術(shù)）過于昂貴，那能否將它與“短讀長”（即二代測序技術(shù)，相較便宜，高通量、一次能讀取成千上萬的短DNA片段）混合使用？

在這個(gè)計(jì)算生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，分析方法，再一次成為了他們突破瓶頸的“利器”。

略過數(shù)年摸索的曲折不談，總之，團(tuán)隊(duì)最終提出了一套基于泛基因組的聯(lián)合組裝（PIGA）方法（圖1）。該方法充分利用高性價(jià)比的混合測序策略（包含中等深度的短讀長和長讀長測序），實(shí)現(xiàn)了對(duì)大規(guī)模人群二倍體基因組的聯(lián)合組裝。

短讀長，看細(xì)節(jié)，保證準(zhǔn)確；長讀長，搭骨架，確保在整個(gè)“地圖”中的定位精準(zhǔn)。這就像是用“高清局部特寫”（短讀長）配合“廣角全景圖”（長讀長）給基因組“拍照”，既保證了畫面的準(zhǔn)確度、清晰度，又大幅降低了拍攝成本。

這種新方法，不僅顯著降低了測序成本（比對(duì)傳統(tǒng)測序和組裝策略，單個(gè)樣本的測序成本降低了數(shù)倍），還有效解決了先前基因組在組裝過程中的技術(shù)難題，為未來全球大規(guī)模人群泛基因組和其他物種泛基因組研究提供了新的技術(shù)路徑。

圖1.基于泛基因組的聯(lián)合組裝流程

由此，楊劍團(tuán)隊(duì)與合作團(tuán)隊(duì)聯(lián)手，成功構(gòu)建了目前全球最大的人類泛基因組，包含1116個(gè)二倍體基因組的泛基因組，平均質(zhì)量值QV達(dá)46。這意味著，他們成功組裝了上千人的基因組高質(zhì)量“全景地圖”，錯(cuò)誤率低至約五萬分之一（一個(gè)人的基因組包含約30億個(gè)堿基對(duì)；這套方法生成的基因組序列中，平均每讀取5萬個(gè)堿基對(duì)，才會(huì)出現(xiàn)1個(gè)錯(cuò)誤）。

03

將泛基因組的樣本量一口氣擴(kuò)展到千人級(jí)別，絕不僅僅是為了打破一項(xiàng)技術(shù)紀(jì)錄。

“大樣本量泛基因組可以極大地賦能罕見病診斷，尤其是針對(duì)那些之前未知的復(fù)雜變異，”楊劍解釋道，“只有樣本量足夠大，我們才能準(zhǔn)確估計(jì)某個(gè)復(fù)雜變異在人群中的頻率。這能幫助我們判斷，它究竟是人群中普遍存在的正常差異，還是極少數(shù)人才攜帶的潛在致病突變。其次，許多關(guān)鍵的復(fù)雜變異發(fā)生概率極低，如果像過去那樣只有幾十人的小樣本，這些變異極大概率會(huì)成為‘漏網(wǎng)之魚’；只有將樣本規(guī)模擴(kuò)大到千人級(jí)別，我們才能真正把它們打撈上來。”

那么，借由這把探索基因組的“新利器”，研究團(tuán)隊(duì)究竟在龐大的遺傳信息中打撈到了什么？

他們比對(duì)發(fā)現(xiàn)，原來的“標(biāo)準(zhǔn)地圖”竟然漏掉了超過4億堿基對(duì)的未知序列（即非參考序列）！這相當(dāng)于人類基因組總大小的13%。也就是說，人類基因組有超過十分之一的內(nèi)容，一直是“盲區(qū)”。

這些新序列，在發(fā)揮什么作用？研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用多組學(xué)方法，在其中發(fā)現(xiàn)了2620萬堿基對(duì)的功能基因及其潛在調(diào)控元件：它們不僅能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，還有可能控制著基因何時(shí)、何地、以何種強(qiáng)度表達(dá)。

楊劍團(tuán)隊(duì)長期關(guān)注人類基因組在群體內(nèi)和群體間的變異，這次，他們繪制了一套迄今為止最詳盡的遺傳變異圖譜。該圖譜不僅包含了3540萬個(gè)小變異，還破譯了大量難以檢測的復(fù)雜變異，包括結(jié)構(gòu)變異（SVs）、串聯(lián)重復(fù)序列（TRs），以及嵌套變異，等等。

這就好比以前的地圖上根本沒有標(biāo)注的“隱藏街區(qū)”，現(xiàn)在我們不僅把這些街區(qū)找了回來，連里面錯(cuò)綜復(fù)雜的每一條“小巷子”都標(biāo)得一清二楚。

乘勝追擊，團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)看清了與一些遺傳性疾病息息相關(guān)的變異（圖2），包括成功鎖定了3256個(gè)能直接操控基因“開關(guān)”與“強(qiáng)度”的關(guān)鍵復(fù)雜變異（圖3）。換句話說，這些變異指揮著哪些基因該工作，以及該以多大的強(qiáng)度去工作。

這些新發(fā)現(xiàn)，為未來復(fù)雜變異的遺傳診斷提供了重要參考。

圖2.HP -HPR 基因簇圖形泛基因組、結(jié)構(gòu)變異及其相關(guān)復(fù)雜性狀

圖3.泛變異eQTL分析及與嵌套變異關(guān)聯(lián)的基因表達(dá)

現(xiàn)在，我們終于能夠書寫生命更完整的基因組“百科全書”。

“這項(xiàng)研究極大地深化了我們對(duì)復(fù)雜遺傳變異及其功能的認(rèn)知，彰顯了基于大規(guī)模基因組組裝的分析方法在填補(bǔ)傳統(tǒng)測序研究空白方面的巨大潛力，為人類健康研究和其他物種泛基因組研究提供了新范式。”楊劍說。

或許，在不久的將來，這套組裝基因組的新方法，也將成為科學(xué)家們破解人類疾病密碼、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的關(guān)鍵利器。

西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生王逸飛、助理研究員段忠取博士為本文的共同第一作者，楊劍教授為最后通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目以及新基石科學(xué)基金會(huì)的經(jīng)費(fèi)支持。同時(shí)感謝西湖大學(xué)高性能計(jì)算中心對(duì)本研究的大力支持。

段忠取、王逸飛、楊劍（從左至右）

楊劍課題組簡介與招聘信息

楊劍教授課題組致力于開發(fā)統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)與生物信息學(xué)方法，通過深度解析大規(guī)模人群隊(duì)列的基因組及多組學(xué)數(shù)據(jù)，揭示復(fù)雜疾病的遺傳架構(gòu)與分子機(jī)制，進(jìn)而將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為疾病診斷、藥物靶點(diǎn)預(yù)測及精準(zhǔn)治療的新策略。課題組長期招收具有相關(guān)專業(yè)背景的博士研究生、博士后和研究系列人員，歡迎有興趣的青年學(xué)者加入！

楊劍團(tuán)隊(duì)網(wǎng)站：

https://yanglab.westlake.edu.cn/

3、Nature！“十五五”首篇！福州大學(xué)李福山教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表研究成果

福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院李福山教授團(tuán)隊(duì)在超高分辨率量子點(diǎn)顯示領(lǐng)域開展研究并取得重大進(jìn)展。4月2日，該團(tuán)隊(duì)在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature在線發(fā)表題為“Nanoscaletransfer-printed full-colourultrahigh-resolution quantum dot LEDs”（《納米轉(zhuǎn)印實(shí)現(xiàn)全彩超高分辨量子點(diǎn)發(fā)光二極管》）的研究論文。福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院青年教師林立華為第一作者，李福山教授為通訊作者，這是福州大學(xué)信息類學(xué)科首次以第一單位在Nature發(fā)表研究成果。

圖案化RGB QD器件的光電性能和有源矩陣驅(qū)動(dòng)演示

隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的快速發(fā)展，顯示系統(tǒng)正朝著超高分辨率、高色彩還原度及長壽命方向演進(jìn)。其中，實(shí)現(xiàn)像素密度超過10000PPI的“視網(wǎng)膜級(jí)”顯示被認(rèn)為是關(guān)鍵目標(biāo)。然而，當(dāng)像素尺寸縮小至微米乃至納米尺度時(shí)，傳統(tǒng)制備方法面臨圖案精度不足、顏色串?dāng)_嚴(yán)重以及器件效率與穩(wěn)定性顯著下降等問題，成為制約高端顯示技術(shù)發(fā)展的核心瓶頸。

針對(duì)上述難題，研究團(tuán)隊(duì)從納米制造工藝與器件物理機(jī)制兩個(gè)層面開展系統(tǒng)性研究。在工藝方面，創(chuàng)新性構(gòu)建了“硬質(zhì)納米壓印—整體倒置轉(zhuǎn)印”技術(shù)體系，通過引入可重復(fù)使用的高精度硅模板，實(shí)現(xiàn)了紅、綠、藍(lán)量子點(diǎn)像素陣列在納米尺度上的高保真復(fù)制；同時(shí)提出“雙作用力”調(diào)控策略，使量子點(diǎn)在微納像素中實(shí)現(xiàn)致密均勻排布，從而顯著提升發(fā)光均勻性與器件性能。此外，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了新型保護(hù)層結(jié)構(gòu)，有效避免材料殘留與顏色串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)了高純度、高一致性的全彩像素陣列構(gòu)建。

在此基礎(chǔ)上，研究進(jìn)一步在物理機(jī)制層面取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)首次系統(tǒng)揭示了納米尺度像素結(jié)構(gòu)中電場分布不均勻這一關(guān)鍵限制因素，發(fā)現(xiàn)像素邊緣區(qū)域存在顯著的電場集中效應(yīng)，從而引發(fā)能量損失與器件性能衰減。基于上述發(fā)現(xiàn)，研究提出通過引入納米級(jí)氧化鈦材料調(diào)控器件內(nèi)部介電特性，實(shí)現(xiàn)電場分布均勻化，從而從根本上提升器件效率與穩(wěn)定性。

得益于工藝與機(jī)制的協(xié)同優(yōu)化，研究團(tuán)隊(duì)還成功實(shí)現(xiàn)了高性能全彩量子點(diǎn)發(fā)光器件。其中，紅光器件外量子效率達(dá)到26.1%，工作壽命超過6萬小時(shí)；綠光與藍(lán)光器件性能顯著提升。紅綠藍(lán)像素化白光器件效率達(dá)到10.1%，刷新了高分辨率量子點(diǎn)顯示的性能紀(jì)錄。進(jìn)一步地，團(tuán)隊(duì)將該技術(shù)與集成電路相結(jié)合，成功制備出可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)像素的主動(dòng)矩陣顯示原型，驗(yàn)證了其在實(shí)際顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力。

該研究在超高分辨率量子點(diǎn)顯示的制造工藝與器件物理機(jī)制方面實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性突破，不僅解決了納米尺度下高質(zhì)量圖案構(gòu)建與性能退化的關(guān)鍵問題，還建立了“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—電場調(diào)控—性能提升”的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為新一代近眼顯示技術(shù)提供了重要理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。

該篇論文是福州大學(xué)“十五五”開局之年發(fā)表的首篇CNS主刊論文。“十四五”以來，我校教師以第一作者（含共同第一作者）或通訊作者發(fā)表CNS主刊論文累計(jì)已達(dá)11篇。站在“十五五”開局新起點(diǎn)，福州大學(xué)將持續(xù)對(duì)標(biāo)國家強(qiáng)化原始創(chuàng)新與關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)部署，深耕基礎(chǔ)研究，鍛造戰(zhàn)略科技力量，勇?lián)咚娇萍甲粤⒆詮?qiáng)時(shí)代使命，力爭產(chǎn)出更多引領(lǐng)性原創(chuàng)重大成果，以“福大之為”服務(wù)“國之大者”。

4、極簡主義！復(fù)旦團(tuán)隊(duì)Nature發(fā)表“造物”新范式

如何用最“簡單”的規(guī)則，搭建出最“復(fù)雜”的微觀結(jié)構(gòu)？ 這是材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)核心挑戰(zhàn)。復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系、 應(yīng)用表面物理全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室譚鵬教授與合作者于北京時(shí)間2026年4月1日晚間，以“Dual-symmetry-guided assembly of complex lattice”為題，在《自然》（Nature）聯(lián)合發(fā)表研究成果，提出一種全新的 “對(duì)偶對(duì)稱性引導(dǎo)（Dual-symmetry-guided，DSG）”設(shè)計(jì)范式。這一發(fā)現(xiàn)打破了 “復(fù)雜材料組裝必須依賴復(fù)雜基元”的傳統(tǒng)認(rèn)知，為利用多種物理和化學(xué)技術(shù)手段制備光子晶體、超導(dǎo)材料等 復(fù)雜對(duì)稱性材料與器件提供了新的思路。

DSG策略以及在二維膠體實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)模擬中的實(shí)現(xiàn)。圖片展示了9種阿基米德晶格和三種準(zhǔn)晶格，其結(jié)構(gòu)由3，4，6，8，10，12旋轉(zhuǎn)對(duì)稱單元按特定順序組裝而成，表現(xiàn)出復(fù)雜精巧的全局對(duì)稱性和多尺度結(jié)構(gòu)特性。

研究團(tuán)隊(duì)跳出了“用復(fù)雜相互作用構(gòu)筑復(fù)雜結(jié)構(gòu)”的傳統(tǒng)路徑，從數(shù)學(xué)與物理的深層幾何對(duì)稱性中汲取靈感，提出了一種“化繁為簡”的“對(duì)偶對(duì)稱性引導(dǎo)（DSG）”新范式。這一新范式在結(jié)合光鑷技術(shù)的二維膠體實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)模擬中均得到了驗(yàn)證。團(tuán)隊(duì)不僅成功實(shí)現(xiàn)了9種復(fù)雜阿基米德晶格的自組裝，還將該方法推廣到了具有8、10、12重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的二維非周期準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)中，證明了DSG策略的有效性和普適性。

“我們的成果為復(fù)雜晶格材料的制備提供了一種全新的設(shè)計(jì)思路。”論文共同第一作者、博士生孫雯思總結(jié)，“通過這一架構(gòu)，研究人員可以更高效地設(shè)計(jì)襯底，從而引導(dǎo)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的生成。這不僅降低了復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的制備難度，也顯著提高了結(jié)構(gòu)質(zhì)量。因此，該方法在二維材料、膠體體系、原子分子體系等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。”

譚鵬課題組合影

復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系、應(yīng)用表面物理全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室譚鵬教授，東京大學(xué)Hajime Tanaka教授與南京大學(xué)馬余強(qiáng)院士為論文共同通訊作者。復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系博士后方煌、博士畢業(yè)生李曉天、博士生孫雯思為論文的共同第一作者。復(fù)旦大學(xué)黃吉平教授，博士生王承鑫、陳諾和本科畢業(yè)生甘依寧共同參與。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國載人航天工程、上海市教育委員會(huì)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、江蘇省自然科學(xué)基金委員會(huì)及日本學(xué)術(shù)振興會(huì)的資助與支持。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10364-3

來源：西湖大學(xué)、福州大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)