2017年過去1/3，北大發表Nature、Science和Cell已達8篇！

《自然》（Nature）、《科學》（Science）和《細胞》（Cell）作為目前國際上最頂尖的學術期刊，每期發表文章數量都很少，發表文章基本也代表了相關領域的頂尖研究成果。

值得關注的是，2017年僅僅過去1/3，北京大學已經發表Nature、Science和Cell8篇，其中第一單位發表Nature、Science和Cell各2篇，此外北大教師作為通訊作者合作發表的Nature共2篇。從國內高校和科研機構2017年以來發表頂尖論文的統計情況來看，北京大學目前發表的NSC論文數穩居首位。

如果按照前幾個月的速度，北大2017年全年發表的NSC論文數將很可能超過20篇。本期我們就來一起看看北大發表的這8篇頂尖論文。

北大鄧宏魁研究組發表一篇Cell

2017年4月6日，國際著名學術期刊Cell在線發表北京大學生命科學學院鄧宏魁研究組題為「Derivation of Pluripotent Stem Cells with In Vivo Embryonic and Extraembryonic Potency」的研究論文。該研究在國際上首次建立了具有全能性特徵的多潛能幹細胞系，獲得的細胞同時具有胚內和胚外組織發育潛能。

北京大學鄧宏魁教授為本文的通訊作者，合作課題組Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授以及北京大學人民醫院生殖中心的沈浣教授為共同通訊作者；楊楊、劉蓓、徐君、王金琳、吳軍為本文共同第一作者。本工作獲得了國家重點研發計劃、國家自然科學基金創新研究群體、北大-清華生命科學聯合中心、北昊幹細胞與再生醫學研究院等的大力支持。

鄧宏魁個人簡歷：

1963 年出生，現為北京大學教授、博士生導師，教育部「長江學者」特聘教授、國家傑出青年基金獲得者、「973 計劃」首席科學家、國家自然基金委創新研究群體項目首席科學家。擔任國際幹細胞學會(ISSCR)理事，Cell、Stem Cell Rep.、Cell Res.等雜誌編委。

主要從事誘導多能幹細胞及細胞重編程的分子機理、人多潛能幹細胞的定向誘導分化以及建立人源化小鼠疾病模型的研究。在SCI 收錄雜誌發表論文90 余篇，論文被國際引用7000 余次，發表的文章獲選為2007 年，2008 年 和2009 年中國百篇最具影響優秀國際學術論文。

北大化學院馬丁課題組Nature發表最新研究成果

2017年3月23日，北京大學化學與分子工程學院馬丁課題組與中國科學院大學周武、中國科學院山西煤化所/中科合成油溫曉東以及大連理工大學石川等課題組合作，針對甲醇和水液相制氫反應的特點，發展出一種新的鉑-碳化鉬雙功能催化劑，在低溫下（150-190oC）獲得了極高的產氫效率。

該研究工作構建了新的化學高效儲放氫體系，為燃料電池的原位供氫提供了新的思路，並有望作為下一代高效儲放氫新體系得到應用。該研究成果以「Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts」為題發表於2017年3月23日的Nature上（doi:10.1038/nature21672）。

馬丁個人簡歷：

北京大學化學與分子工程學院研究員、博士生導師，入選中科院百人計劃，2012年國家優青獲得者。1996年畢業於四川大學，獲學士學位。2001年獲中科院大連化學物理研究所博士學位。現任北京大學化學與分子工程學院先進催化實驗室研究員。

馬丁研究員的研究方向主要集中於能源催化，非貴金屬催化和仿生催化三個方面。目前已在相關學術刊物發表SCI論文200餘篇，其中包括Science、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Engerg. Environ. Sci.等國際重要核心刊物，引用達4000餘次，並擔任國際期刊Catal. Sci. Techonol.副主編。

北大化學院張錦課題組Nature發表研究成果

2017年2月15日，北京大學化學與分子工程學院、納米化學研究中心張錦教授課題組提出了一種利用碳納米管與催化劑對稱性匹配的外延生長碳納米管的新方法，通過對碳納米管成核的熱力學控制和生長速度的動力學控制，實現了結構為（2m, m）類碳納米管水平陣列的富集生長。他們選用碳化鉬為催化劑，製備了純度高達90%，結構為（12, 6）的金屬性碳納米管水平陣列，密度為20根/微米。他們還用碳化鎢做催化劑，製備了結構為（8, 4）的半導體性碳納米管水平陣列，其純度可達80%。該研究為單壁碳納米管的單一手性可預測生長提供了一種新方案，也為碳納米管的應用，尤其是碳基電子學的發展奠定了基礎。

該成果於2017年2月15日在線發表在《自然》雜誌上（doi:10.1038/nature21051）。該工作得到了來自科技部和國家自然科學基金委等項目的資助。

張錦個人簡歷：

北京大學教授、博士生導師、國家傑出青年基金獲得者、教育部長江學者特聘教授、英國皇家化學學會會士、科技部中青年科技創新領軍人才入選者。1997年12月獲蘭州大學和北京大學聯合培養理學博士學位。1998－2000年在英國利茲大學從事博士後研究。2000年5月到北京大學工作至今，2006年晉陞為教授。

主要從事碳納米材料的控制合成、應用及其拉曼光譜學研究，已發表SCI收錄論文200餘篇，獲授權專利30餘項。在國際和各類雙邊會議上作大會或分會邀請報告60餘次。

現任北京大學化學院副院長，兼任北京大學「納米器件物理與化學」教育部重點實驗室副主任、北京大學納米化學研究中心副主任、中國化學會理事、Carbon雜誌副主編以及Nano Res.、《化學學報》、《物理化學學報》和《光散射學報》的編委。

北京大學青年千人李晴研究組在Science發表論文

2017年1月27日，北京大學生命科學學院、北京大學-清華大學生命科學聯合中心研究員李晴研究組在DNA複製偶聯的核小體組裝的機制方面做出重要突破，該成果在線發表在國際權威學術期刊《科學》（Science）上（RPA binds histone H3-H4 and functions in DNA replication–coupled nucleosome assembly ）。

該工作發現單鏈DNA結合蛋白RPA通過結合組蛋白H3-H4，形成一個高效的平台遞呈組蛋白到新合成子鏈起始核小體組裝。這一發現揭示一條全新的DNA複製和核小體組裝的偶聯機制，大大促進染色質複製領域的發展。

北京大學2011級PTN博士生劉少鋒、2014級生命科學學院博士生徐至韻和2014級前沿交叉學院博士生冷赫為本文的共同第一作者。生命科學學院李晴研究員為該論文的通訊作者。美國Weill Cornell Medical College和Houston Methodist Hospital的Kaifu Chen博士參與指導了這項研究的生物信息數據分析。該研究工作得到了國家自然科學基金委、國家青年千人計劃、北京大學-清華大學生命科學聯合中心、北京大學蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室等的經費支持。

李晴個人簡歷：

女，2001年及2006年分別獲北京大學學士及博士學位，2006年-2011年在美國梅奧醫學院癌症中心做博士後研究。2012年入選中央組織部第三批「青年千人計劃」人才項目。2012年至今任北京大學生命科學學院、北京大學-清華大學生命科學聯合中心研究員。

2008年以第一作者身份在Cell上發表了一篇關於H3K56乙醯化調控DNA複製偶聯的核小體組裝的重要論文，後來還以第一作者和通訊作者身份有在PLoS genetics（2009）、Gene & Development（2010）、Nature（2012）和Cell Reports、MCB（2016）等期刊發表論文，大部分研究工作都是與核小體組裝研究相關。

北京大學彭練矛-張志勇課題組在Science發表成果

北京大學彭練矛教授（左）和張志勇教授（右）

2017年1月20日，北京大學彭練矛-張志勇課題組在5nm碳納米管CMOS器件重要研究成果在線發表在著名學術期刊《科學》（Science）上。

碳納米管被認為是構建亞10 nm晶體管的理想材料，其原子量級的管徑保證器件具有優異的柵極靜電控制能力，更容易克服短溝道效應；超高的載流子遷移率則保證器件具有更高的性能和更低的功耗。理論研究表明，碳管器件相對於硅基器件來說，在速度和功耗方面具有5～10倍的優勢，有望滿足「後摩爾時代」集成電路的發展需求。可是，2014年國際商用機器公司（IBM）所實現的最小碳管CMOS器件僅停滯在20 nm柵長，性能也遠遠低於預期。

北京大學信息科學技術學院、納米器件物理與化學教育部重點實驗室彭練矛-張志勇教授課題組在碳納米管電子學領域進行了十多年的研究，發展了一整套高性能碳管CMOS晶體管的無摻雜製備方法，通過控制電極功函數來控制晶體管的極性。

北京大學信息學院博士後邱晨光為第一作者，張志勇、彭練矛為共同通訊作者。研究成果不僅表明在10 nm以下的技術節點，碳納米管CMOS器件較硅基CMOS器件具有明顯優勢，且有望達到由測不準原理和熱力學定律所決定的二進位電子開關的性能極限，更展現出碳納米管電子學的巨大潛力，為2020年之後的集成電路技術發展和選擇提供了重要參考。

彭練矛個人簡歷：

男，1962年9月生，1982年北京大學電子學系畢業，1988年在美國獲物理學博士學位。1994年獲首屆國家傑出青年科學基金資助，1998年獲求是科技基金會「傑出青年學者獎」，1999年首批「長江學者獎勵計劃」特聘教授。從2001年起先後3次任國家「973」首席科學家，國家自然科學基金委員會創新研究群體負責人。2010年和2016年獲得國家自然科學二等獎。2015年7月31日，入選中國科學院院士增選初步候選人名單。

現任北京大學電子學系主任、納米器件物理與化學教育部重點實驗室主任、國際晶體學聯合會電子晶體學委員會主席、美國《應用物理雜誌》副主編。

主要研究領域為納電子及功能材料的合成與結構；基於納米材料的高性能電子、光電子器件的製備，器件物理，碳基集成電路的實現和系統；納米器件在化學、生物感測及能源方面的應用。迄今在國際學術刊物上發表SCI收錄論文300餘篇。

北京大學青年千人陳雷研究組發表一篇Cell

2017年1月12日，北京大學分子醫學研究所、北京大學-清華大學生命科學聯合中心研究員陳雷研究組與清華大學生命科學學院高寧研究組合作，在《細胞》雜誌發表題為《胰島細胞ATP敏感的鉀離子通道u結構》（Structure of a Pancreatic ATP-sensitive Potassium Channel）的文章，解析了ATP敏感的鉀離子通道（KATP）的中等解析度（5.6?）冷凍電鏡結構，揭示了KATP組裝模式，為進一步研究其工作機制提供了結構模型。

生物體進化出多種方式來感知細胞內能量狀態，從而維持能量穩態。KATP通道可以在細胞內ATP水平升高時關閉，從而使鉀離子無法外流，進而使膜的興奮性增加。通過這種方式，它們將細胞內的代謝水平轉化為電信號。這些離子通道廣泛地分布於很多組織中，並且參與多種生命過程。在胰島β細胞中，KATP可以間接地感受血糖濃度，控制胰島素的釋放：當血糖升高時，由於β細胞對血糖的主動攝取和代謝，細胞內ATP濃度升高，ATP直接結合在KATP上並抑制其活力，使鉀離子無法外流，導致細胞膜的去極化，從而激活電壓門控的鈣離子通道，進而導致鈣離子的內流。鈣離子濃度的升高會引起胰島素的釋放，從而降低血糖濃度。KATP的突變會導致很多遺傳性代謝疾病。例如，KATP的抑制劑可以用於治療二型糖尿病，其激活劑可以用於治療高胰島素症。

陳雷和高寧為本文共同通訊作者，北京大學CLS項目博士後李寧寧（生命科學學院）和吳驚香（分子醫學所）為本文的共同第一作者。該工作最終的冷凍電鏡數據採集在國家蛋白質科學設施（北京）的清華大學冷凍電鏡平台完成，數據處理在國家蛋白質科學設施（北京）清華大學高性能計算平台完成。部分的數據處理也得到了北京大學CLS計算平台的支持。此外，國家蛋白質科學設施（上海）和生物物理所冷凍電鏡平台在前期的工作中給予一定支持。本工作獲得國家自然科學基金委、科技部重點研發計劃、北京大學-清華大學生命科學聯合中心、青年千人計劃、北京市結構生物學高精尖創新中心等的經費支持。

陳雷個人簡歷：

2001-2005就讀於清華大學生物科學與技術系，獲理學學士學位；2005-2010年就讀於清華大學生命科學學院，獲理學博士學位。2010-2016在美國俄勒岡健康與科學大學沃勒姆研究所從事博士後研究，於2016年任北京大學分子醫學研究所膜蛋白結構實驗室主任，北大清華生命科學聯合中心研究員。2016年入選「青年千人計劃」。

陳雷實驗室主要以結構生物學手段為主，生物化學、生物物理等方法為輔研究這些離子通道的工作機理。在Nature、Science上發表數篇論文。

北大工學院席鵬課題組合作發表一篇Nature

2017年2月22，北京大學工學院席鵬課題組與澳大利亞麥考瑞大學、澳大利亞悉尼科技大學、上海交通大學合作，在超分辨顯微技術方面取得重要突破。該工作通過高摻稀土上轉換納米粒子，將傳統超分辨的光強降低了2-3個數量級，並揭示了由光子雪崩效應帶來的受激輻射增強機制。這一機制使得研究小組僅用30mW的連續激光，即可實現28nm的超分辨，僅為激發波長的1/36。該成果以Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy為題於2017年2月22日在線發表在國際權威學術期刊《自然》(Nature)期刊上。

在本工作中，研究者採用了一種粒徑僅為40nm的稀土納米粒子，利用其能級特性，通過中間能級淬滅實現了超低功率超分辨。傳統的STED由於限制在熒光的兩個能級上，因此需要的功率較強。而稀土納米粒子具有極為豐富的中間能級，通過適當選擇中間能級，可以達到「四兩撥千斤」的效果，用極低功率即可誘導淬滅。同時，研究者發現，只有在高摻納米粒子上才會體現這一效應，而低摻納米粒子則無法有效消光。通過對摻雜濃度和消光比的研究，科學家揭示了其中的光子雪崩效應。與共振能量傳遞相比，這一效應體現了更高的非線性。

結合稀土上轉換納米粒子的熒光特性和中間能級受激輻射淬滅的機理，研究者在40nm和13nm的單顆粒樣品上，均實現了28nm的超高光學解析度。這一解析度將有助於揭示細胞在不同生命周期中的結構與功能變化、病毒入侵細胞等過程。同時，由於上轉換納米粒子採用近紅外光實現激發，這一發現將有助於其在深層組織上實現三維超分辨。

本工作的共同第一作者劉宇嘉是上海交通大學和澳大利亞麥考瑞大學的聯合培養博士（導師：席鵬、金大勇教授），共同第一作者楊旭三是北京大學工學院博士生（導師：席鵬）。共同通訊作者分別為席鵬、陸怡青（麥考瑞大學，共同第一作者）、金大勇教授。該工作得到了國家自然科學基金委、國家科技部重大科學儀器專項（國內部分）和澳洲ARC基金的資助。

席鵬個人簡歷：

北京大學工學院研究員。致力於光學超分辨成像技術的研究，發展了一系列新型超分辨技術。2015年當選美國光學學會資深會員，和中國光學學會生物醫學光學分會常務委員。

在Nature Nanotechnology，Light: Science&Applications, ACS Nano, Laser & Photonic Research, Opt. Expr., Opt. Lett.等國際一流期刊發表SCI收錄期刊論文49篇，總影像因子超過240。2013年獲得綠葉生物醫藥傑出青年學者獎。2016年獲得中國光學重要成果獎。已授權美國專利2項，中國專利8項，編輯專著2部。多次被OSA和SPIE組織的國際會議邀請作大會邀請報告。

北大物理學院林金泰研究組合作發表一篇Nature

2017年3月30日，北京大學物理學院大氣與海洋科學系林金泰課題組與清華大學地球系統科學系張強課題組、環境學院賀克斌課題組及國際合作研究團隊在《自然》（Nature）期刊發表題為《全球大氣污染輸送和國際貿易的跨界健康影響》（Transboundary health impacts of transported global air pollution and international trade）的論文，首次定量揭示了全球貿易活動中隱含的PM2.5跨界污染的健康影響。

本次在《自然》雜誌發表的研究將全球劃分為十三個區域，通過耦合排放清單模型、投入產出模型、大氣化學模型和健康效應模型，首次定量揭示了全球多邊貿易引起的PM2.5跨界污染的健康影響。研究揭示了空氣污染在經濟全球化背景下已成為一個全球問題。發展中國家應該加速減排；國際社會應當提倡可持續消費，並通過建立相關合作機制促進技術轉移，從而降低貿易中隱含的污染水平，推動空氣污染全球治理。

張強教授及其研究組博士後江旭佳、四年級博士生同丹為論文共同第一作者，張強教授、賀克斌院士、林金泰長聘副教授和美國加州愛爾文分校Steven Davis副教授為論文共同通訊作者。本研究工作得到了國家自然科學基金委和國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目的支持。

林金泰個人簡歷：

北京大學物理學院大氣與海洋科學系百人計劃研究員，新體制長聘副教授，2014年獲國家優青資助。研究方向為大氣化學與衛星遙感 。2008年獲美國伊利諾伊大學大氣科學博士學位，2008-2010年哈佛大學博士後，2010年起在北京大學大氣物理系工作。

在Nature Geoscience、PNAS、JGR、ACP等期刊發表多篇學術論文，SCI引用超過1000次；2013至今，全球大氣化學模型GEOS-Chem科學指導委員會成員、源與匯『工作組共同主席；2015年至今氣象學報（英文版）編輯，2015年獲美國科學院院刊（PNAS）Cozzazelli獎、涂長望青年氣象科技獎一等獎等。（來源：北京大學新聞網）

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