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內(nèi)容提要

1. CAR-T抗癌新突破|CAR-T療法治療血癌有奇效，但難以對(duì)付實(shí)體腫瘤?？茖W(xué)家設(shè)計(jì)新方法，通過給CAR-T細(xì)胞額外配備“炸彈”和“膠水”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小鼠體內(nèi)前列腺腫瘤的精準(zhǔn)爆破。相關(guān)人體試驗(yàn)已在計(jì)劃中。

2. 中國探索中微子征程 |位于廣東江門的新一代中微子探測器正式開展工作。其核心裝置是一個(gè)巨大球體，內(nèi)含液體閃爍體，球壁上有大量高靈敏度光探測器用于捕捉信號(hào)。研究人員將分析長期數(shù)據(jù)以求揭示中微子奧秘，例如不同類型中微子的質(zhì)量大小。

3. 芯片疊出41層 |中國學(xué)者設(shè)計(jì)出垂直堆疊了41層的芯片。這種堆疊結(jié)構(gòu)在制造上有節(jié)能優(yōu)勢，或許也將成為半導(dǎo)體行業(yè)突破摩爾定律的路徑。

“免疫炸彈”+“腫瘤膠水”，CAR-T細(xì)胞殺傷范圍拓展

CAR-T細(xì)胞療法應(yīng)該是近些年來癌癥治療領(lǐng)域最激動(dòng)人心的突破了。

從患者自身血液提取T細(xì)胞，進(jìn)行基因改造和體外擴(kuò)增，再回輸體內(nèi)，不久后即可見證神奇療效。比如，過去認(rèn)為“生存希望渺?！钡耐砥诎籽『土馨土龌颊?，在接受CAR-T治療后“數(shù)月內(nèi)就能重獲新生”。

這套革命性技術(shù)的最精妙處在于，改造而來的CAR-T細(xì)胞能精準(zhǔn)定位并摧毀癌細(xì)胞。當(dāng)然，它尚有不足：只對(duì)血癌成效顯著，對(duì)乳腺癌、肺癌、結(jié)腸癌等實(shí)體腫瘤束手無策。

不過根據(jù)《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》(

Nature Biomedical Engineering

CAR-T治療實(shí)體腫瘤的新格局似乎打開了。

免疫系統(tǒng)常被癌細(xì)胞蒙蔽，誤將腫瘤視為正常組織。從普通T細(xì)胞到CAR-T細(xì)胞的改造，簡單來說是給這名免疫士兵配備“嵌合抗原受體”，令其有能力識(shí)別癌細(xì)胞表面的抗原并定向清除之。

而實(shí)體瘤通過瘢痕組織和蛋白質(zhì)構(gòu)筑起物理屏障，即“腫瘤微環(huán)境”，會(huì)分泌導(dǎo)致T細(xì)胞失活的化學(xué)信號(hào)。因此，士兵總是沖不破堡壘。

摧毀堡壘最直接的方法，就是為CAR-T細(xì)胞配備炸彈——白細(xì)胞介素-12(IL-12)。白細(xì)胞介素-12能喚醒被麻痹的T細(xì)胞，召喚免疫援軍，實(shí)現(xiàn)殺傷力的超級(jí)加倍，從而炸掉腫瘤堡壘。

這個(gè)研究思路非常有吸引力，但在人體試驗(yàn)中表現(xiàn)糟糕，因?yàn)閿y帶IL-12的CAR-T細(xì)胞威力太猛了，攻擊癌細(xì)胞的同時(shí)也會(huì)傷害健康組織。

怎樣讓炸彈只炸癌細(xì)胞而不傷及正常部位？新研究的作者團(tuán)隊(duì)想出一計(jì)：讓CAR-T細(xì)胞變得對(duì)膠原蛋白有親和力。

膠原蛋白是人體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)，構(gòu)成皮膚、骨骼和肌腱的支撐框架。腫瘤也利用膠原蛋白強(qiáng)化自己的結(jié)構(gòu)，就像混凝土通過鋼筋加固?？梢哉f，腫瘤微環(huán)境內(nèi)充滿了膠原蛋白?；诖?，CAR-T細(xì)胞只要足夠親和膠原蛋白，就能鎖定、緊貼腫瘤堡壘。

研究團(tuán)隊(duì)先將白細(xì)胞介素-12與一種善于結(jié)合膠原蛋白的蛋白質(zhì)的部分結(jié)構(gòu)作融合。文章主要作者石原淳(Jun Ishihara)解釋稱：“該蛋白通常作用于損傷血管中暴露的膠原蛋白以促進(jìn)愈合，而腫瘤組織同樣有暴露的膠原蛋白?！?/p>

接著，石原等人對(duì)CAR-T細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使其能在識(shí)別出前列腺癌細(xì)胞特定突變蛋白后，立即合成這種融合蛋白。融合蛋白猶如癌細(xì)胞專用膠水，一旦釋放，就精準(zhǔn)“粘”住腫瘤內(nèi)部的膠原蛋白；白細(xì)胞介素-12則啟動(dòng)免疫攻勢。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，新療法完全清除了80%的小鼠體內(nèi)的大型前列腺腫瘤。即便后期再注入癌細(xì)胞，也不再有腫瘤形成，這表明CAR-T細(xì)胞激發(fā)了有效的免疫應(yīng)答。

CAR-T療法一般要求先用化療藥物清除患者體內(nèi)的部分免疫細(xì)胞，為輸入改造細(xì)胞“騰空間”，代價(jià)則是副作用風(fēng)險(xiǎn)，例如影響生育能力。但石原等人竟用不到任何化療預(yù)處理。團(tuán)隊(duì)目前計(jì)劃于2年內(nèi)啟動(dòng)人體臨床試驗(yàn)。

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我國新一代中微子探測器投入使用

在粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中，最神秘的粒子恐怕要數(shù)中微子了，因?yàn)樗鼈儤O難探測。雖說來自太陽的中微子以每秒400萬億的規(guī)模不斷貫穿我們身體，但它們幾乎不與普通物質(zhì)相互作用，因此相關(guān)研究舉步維艱。中國物理學(xué)界希望打開此神秘領(lǐng)域的格局。

2025年8月，位于廣東江門的江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)正式運(yùn)行取數(shù)。JUNO是目前全世界規(guī)模最大的液體閃爍體中微子探測器，預(yù)計(jì)未來十年間每日可捕獲40～60個(gè)中微子觀測數(shù)據(jù)。

與多數(shù)中微子裝置一樣，JUNO也深居地下——700米處。厚實(shí)的地殼巖層可有效阻擋μ子等大多數(shù)其他粒子。此類屏蔽設(shè)計(jì)效果極佳，典型案例之一是南極冰層的冰立方中微子天文臺(tái)。

JUNO的選址落在陽江核電站與臺(tái)山核電站之間，與二者的距離均為大約53公里。除卻太陽產(chǎn)生的中微子，兩座核電站也會(huì)產(chǎn)生人造中微子，因此整片區(qū)域?qū)⒊涑獯罅繋缀醪话l(fā)生相互作用的粒子。

JUNO核心部分是巨大的球形結(jié)構(gòu)，直徑35.4米，泡在超純水池里，內(nèi)含2萬噸液體閃爍體，球壁上密密麻麻地分布著4萬多個(gè)高靈敏度光探測器，它們能捕捉單個(gè)光子信號(hào)。通過整合所有光探測器的數(shù)據(jù)，研究人員可以解析中微子的某些物理特性，包括三種“類型”中微子之間的差異。

JUNO中心探測器是個(gè)“巨球”，位于水池內(nèi)(尚未灌水)

巨球內(nèi)部含液體閃爍體

三種類型分別為電子中微子、μ子中微子和τ子中微子，特性上彼此略有不同，但可以在不同類型之間轉(zhuǎn)換——用粒子物理學(xué)的術(shù)語來說，這就是“振蕩”。

JUNO的主要任務(wù)之一是測定每種中微子的質(zhì)量，但考慮到其巨大難度，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)定了最低目標(biāo)：至少給三者做出質(zhì)量排序。另一重要問題也有望獲得答案：不同類型中微子之間相互轉(zhuǎn)換的頻率，即中微子振蕩概率。

理解中微子的原理將助我們對(duì)多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域有更深洞察。宇宙學(xué)研究者認(rèn)為中微子驅(qū)動(dòng)了宇宙大爆炸早期的膨脹。在天體物理學(xué)中，中微子是超新星形成之謎的線索。

江門中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由中國科學(xué)院高能物理研究所領(lǐng)銜，凝聚了全球74個(gè)研究機(jī)構(gòu)與700名科研人員的心血。如今新一代探測器開啟探索新征程，讓我們期待它捉住粒子物理學(xué)的神秘幽靈。

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摩爾定律失效，芯片向上生長41層

自1960年代以來，提升電子設(shè)備性能的核心策略一直是縮小晶體管尺寸+提高芯片集成度——正如摩爾定律所預(yù)測的“微芯片上元件數(shù)量每年翻倍”。不過從2010年左右開始，該定律就失效了。

如今芯片制造商仍在努力縮小產(chǎn)品尺寸，但傳統(tǒng)模式下，單顆芯片可容納的計(jì)算能力正逼近物理極限。現(xiàn)任職于沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)的中國學(xué)者李曉航與同事們另辟蹊徑，選擇往高處做文章，垂直構(gòu)建芯片。

他們的新設(shè)計(jì)垂直向上堆疊兩種不同類型的半導(dǎo)體材料，共41層，層與層之間由絕緣材料隔開，堆棧高度達(dá)過往同類設(shè)計(jì)的近10倍。

為測試性能，團(tuán)隊(duì)制造出600個(gè)副本，結(jié)果所有樣品均展現(xiàn)穩(wěn)健、一致的性能。

其中部分堆疊芯片還被用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)或傳感設(shè)備所需的多種不同基本運(yùn)算。

總體來說，新式“高樓”與傳統(tǒng)“平房”性能相當(dāng)。

李曉航表示，相較于傳統(tǒng)芯片工藝，制造垂直堆疊結(jié)構(gòu)所需的能耗更低。另有學(xué)者認(rèn)為，新型堆疊芯片未必會(huì)催生超級(jí)計(jì)算機(jī)，但若能落地于智能家居電子產(chǎn)品、可穿戴健康設(shè)備等日常應(yīng)用，將極大助力電子行業(yè)減少碳足跡。

至于“高樓”究竟可以疊多高，目前我們還無需討論上限問題——只管努力堆疊就好。倒是散熱問題比較棘手。每疊一層，熱量多積聚一分。眼下堆疊芯片的耐熱極限為50攝氏度，需再調(diào)高至少30度，方可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室外的應(yīng)用。相關(guān)研究成果2025年10月17日刊載在《自然-電子學(xué)》（

Nature Electronics volume

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