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跟中方合作被起诉的哈佛院士 Charles Lieber 有多厉害?曾培育出多名优秀的中国学者

1 月 28 日,Science 在一篇报道中称:美国司法部宣布对现年 60 岁的哈佛大学化学系主任 Charles Lieber 因涉嫌在接受中国资助的问题上向美国国防部、美国国…


1 月 28 日,Science 在一篇报道中称:美国司法部宣布对现年 60 岁的哈佛大学化学系主任 Charles Lieber 因涉嫌在接受中国资助的问题上向美国国防部、美国国立卫生研究院做伪证以及与中国大学签订有利可图的合同而提起刑事指控。

美国指控哈佛化学家未能披露与中国的关系

图片来源:Science


Charles Lieber 是享誉世界的纳米医学科学家、美国国家科学院院士、美国艺术科学院院士、美国国家医学院院士、中国科学院外籍院士。

图片来源:哈佛大学官网


2009 年 Lieber 获得中国政府友谊奖。除了在哈佛大学的教职,Lieber 也是武汉理工大学-哈佛大学纳米联合重点实验室主任,并参与了中国千人计划,他发表了 400 多篇文章,被引用超过 105,000 次。

Lieber 教授对中国一直以来怀有美好的感情,是中国人民的好朋友。Lieber 课题组里经常能见到好多中国学生的面孔,他门下的精英弟子里中国学生占到了近七成,为培养中国高级科学人才和推动中国科技事业的发展做出了重要贡献。

自 1987 年以来,Lieber 教授先后培养出 60 多名中国籍博士和学者,包括清华大学范守善教授、中国国家纳米中心的方英博士和宫建茹博士等等。

Lieber 课题组近年来将研究方向聚焦在脑细胞和相关疾病的研究中。

Charles Lieber 团队取得了纳米电子学和医学跨学科的突破性进展,开发了可无缝整合到大脑中的三维纳米电子阵列、可注射型网状电子装置、用于大脑科学研究的即插即用输入/输出接口。

这些概念上的方法如果得以实现的话,可以解决神经科学上的一些世界难题,能够通过脑机接口治疗神经和神经退行性疾病、创伤性大脑和脊髓损伤,造福人类社会。

Charles Lieber 成为中美博弈以及美国打压中国策略的受累者令人可惜,那么究竟 Charles Lieber 教授课题组的研究有多厉害,以致于被美国政府盯上呢?

今天笔者为大家盘点了一下其近两年 Lieber 教授课题组的代表性成果,笔者注意到其中 90% 以上的顶尖期刊上的成果第一作者都是中国学生。


1. NanoToday(IF = 16.582):Nanowire probes could drive high-resolution brain-machine interfaces(纳米线探针可驱动高分辨率脑机接口)

纳米线使活体细胞内实时记录成为可能

图片来源:NanoToday


人类大脑包含大约 860 亿个神经元,它们连接到复杂的生物电路中,处理由电信号传达的信息,科学家们需要记录并研究脑内的大量神经细胞内的电信号。

传统的膜片钳电极方法受到其针尖尺寸较大的限制,而且一次只能读取少数神经元。

作者团队开发的最新纳米线细胞内探针技术已经实现了纳米线 FET 阵列的并行记录,从而解决了如何以最小侵入性进行可伸缩细胞内电记录的长期困扰,实现了对大脑动力学的实时记录及研究,并推动了脑机接口的发展。


2. Neuron(IF = 14.403):Single-Cell Profiles of Retinal Ganglion Cells Differing in Resilience to Injury Reveal Neuroprotective Genes(抗损伤能力不同的视网膜神经节细胞单细胞谱揭示神经保护基因)

对中枢神经系统(CNS)无论是急性(例如创伤性损伤)还是慢性(例如神经退行性疾病)的损伤,都会导致不可逆转的神经元损害甚至死亡,而那些存活下来的神经元通常不能长出新的轴突并重新建立突触连接。

作者建立了成年小鼠视网膜神经节细胞(RGC)的全面分子图谱,记录了变性前的细胞和分子变化,从 > 35,000 个 RGC 转录组中生成了 46 种分子不同类型的综合图谱,并使用组织学方法将转录组与不同 RGC 类型相关联分析了创伤性轴突损伤模型小鼠 RGC 对视神经挤压(ONC)的反应。

scRNA-seq 显示成年小鼠中 45 种不同的 RGC 类型

图片来源:Neuron


分析发现不同类型的视网膜神经节细胞(RGC)对轴突损伤的耐受性不同,一些基因可改善 ONC 后神经元存活和轴突再生。

这项研究提供了分析损伤类型特异性反应的实例,并证明了差异基因表达可用于揭示干预的分子靶标,本文方法还可用于鉴定新的神经保护机制。


3. Nano Letters(IF = 12.279):Nanoenabled Direct Contact Interfacing of Syringe-Injectable Mesh Electronics(可注射型纳米级网状电子产品的直接接触接口开发)

聚合物电子器件具有低弯曲刚度和高弹性,在活体动物大脑中神经电路的长时间研究中显示出巨大前景。

利用这些高度柔韧的材料进行活体研究的一个中心挑战是开发外部接口的高效输入/输出 (I/O) 连接,该接口需要有高效率、低粘合电阻和长期稳定性。

作者报告了一种新的聚合物电子器件,它利用了纳米级厚度的双面金属 I/O 盘的高度灵活性,可以高效率地变形并接通标准接口电缆。

植入活体老鼠体内的网状电子探针实验证明了直接接触界面的长期稳定性,它能够在至少 2 个月的时间内持续跟踪单个神经细胞的神经活动,而不会丢失电生理记录。

这项研究为用于神经记录和调制的多路网状电子神经探针的可扩展长期连接奠定了基础。

直接接触性 I/O 界面的体外展示

图片来源:Nano Letters



4. Nature Nanotechnology(IF = 33.407):Scalable ultrasmall three-dimensional nanowire transistor probes for intracellular recording(可扩展的超小型三维纳米线晶体管探针可用于细胞内记录)

用于细胞内电生理学的新工具

图片来源:Nature Nanotechnology


作者开发了利用基于纳米线固态半导体-金属转换的可伸缩超小型 U-NWFET 探针阵列能够记录来自初级神经元和其他生电细胞的全幅细胞内动作电位,并且具有多路复用记录的能力。

U-NWFET 探针不仅可以提高时空分辨率的极限,还可以减少侵袭性,可以使人们对组织中的电源细胞及其网络有更深入的了解,并推动脑机接口领域的发展。


5. Nature reviews Neuroscience(IF = 33.162)Novel electrode technologies for neural recordings(用于记录神经信号的新型电极技术)

作者概述了最近开发的高度空间集成、长期稳定的多功能神经记录电极技术。

通过模仿大脑的错综复杂的设计和功能,新开发的电极技术具有前所未有的大批量信号记录能力、类似神经元和类似神经组织的设计、在单个神经元水平上形成长期稳定的记录界面、以及通过多功能的电、光和生化信号输入来实现信息的双向流动的特性。

图片来源:Nature reviews Neuroscience



6. Nature Materials(IF = 38.887):Bioinspired neuron-like electronics(受生物启发的类神经元电子产品)

作者提出了一种针对神经探针的生物启发性设计,即类神经元电子(NeuE),其中的关键构件模拟了神经元的亚细胞结构特征和机械特性,有望成为无移植再生医学的电活性平台。

时间依赖性组织学和电生理学研究进一步揭示了 NeuE 植入后接口功能稳定、兼容性好,此外 NeuE 还能显示促进内源性神经新生细胞的迁移。

NeuE 的设计和表征以及其神经接口的三维映射

图片来源:Nature Materials


NeuE 促进 NPC 驱动内源性神经新生细胞的迁移

图片来源:Nature Materials



7. Science:A method for single-neuron chronic recording from the retina in awake mice(在醒着的小鼠中长期地追踪视网膜细胞的放电模式)

小鼠视网膜非共轴玻璃体内注射和网状电子器件的保形涂层

图片来源:Science


Charles Lieber 团队开发出了一种超微型网状电极,这种超微型网状电极可以通过眼角注射入活鼠眼睛内之后在视网膜上展开,并通过微丝传递视网膜接受刺激反应后的电信号。

这种超微型网状电极对小鼠视力的影响很小,研究人员能够在几周内连续追踪特定细胞的活性。


8. Acc. Chem. Res. 封面文章(IF = 21.7)Mesh nanoelectronics: seamless integration of electronics with tissues(网状纳米电子学之电子设备与组织的无缝集成)

网状纳米电子设备注射进入小鼠体内

图片来源:Acc. Chem. Res.


Charles Lieber 团队开发了一种具有与脑组织相似的尺寸特征和机械特性的超柔性网状纳米电子设备,以及一种新颖的注射方法,该方法可使网状纳米电子设备以微创的方式精确地传递到目标脑区域,并在至少 8 个月内可对相同的单个神经元和局部神经回路进行稳定跟踪。

Lieber 教授为世界及中国学界做出了许多贡献,如今却因美国的极端政策面临牢狱之灾,实在是令人惋惜。

参考资料:
Charles Lieber 课题组官网:
https://cml.harvard.edu/publicationposts/
封面来源:哈佛大学官网截图

本篇文章来源于微信公众号: 生物学霸

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