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1、化学造镜，读透细胞！浙大超分辨化学显微镜登《自然》

北京时间8月12日晚，浙江大学冯建东教授团队与哈尔滨工业大学赵唯淞教授团队在国际顶级期刊《自然》发表题为“基于化学反应发光的超分辨成像方法”的研究论文。该工作彻底摆脱了经典显微镜对“光激发”的依赖，转而利用化学反应产生的光信号，开发出一套全新的、无需外部光源的超分辨成像方法，为光学显微成像领域推开了一扇新的大门。

化学反应发光非常微弱很难进行高分辨显微成像。为了能通过细胞发出的微弱的光看清楚细胞的结构，团队经历了一场漫长的科研马拉松。2018年冯建东回国后，开始从无到有一步步搭建自己的实验室。2021年，团队首次证明了“用电化学发光反应实现单分子超分辨成像”的可行性。该成果被国际同行在《Nature》专文评价为“开创了基于化学途径的超分辨显微镜全新成像概念”。然而，新方法虽然具有开创性意义，但电化学发光场景有限。

RIED显微镜观察细胞骨架

又经过五年的深入探索，团队在原有研究基础上持续攻关，推出了一套通用的化学反应发光超分辨成像框架，将成像模态从单一的电化学发光拓展至化学发光、生物发光三类反应体系，首次实现了活细胞多种细胞器的三维、高时空分辨成像，空间分辨率达100纳米，可与当前主流活细胞荧光超分辨技术相媲美。审稿人评价这个工作“证明了一个新的范式：基于（生物）化学的超分辨显微镜”。

SIM-RIED的成像效果对比

更具突破性的是，这套新方法不仅解决了“看得清”的问题，同时也解决了荧光显微镜所面临的底层制约逻辑：高分辨率的获得需要强激光激发，而激光会杀死细胞。新方法得益于无外部激光激发的天然优势，活细胞成像不用再面临光漂白、光毒性等风险，其连续成像时长较同等条件下的荧光显微技术提升了上百倍。团队通过这个新方法首次完整追踪了单个线粒体跨细胞转移的动力学过程。

冯建东团队与哈尔滨工业大学赵唯淞教授团队合作，赵唯淞教授与博士生桂家辉为成像分辨率的突破提供了化学发光定制化的算法支撑。这次跨学科的成功合作，让化学、光学、生物学和计算科学彼此赋能，最终催生了这项颠覆性的显微技术。 （RIED，Reaction-enabled super-resolutionImaging viaEntropy-weighted correlation combined withDeconvolution，结合熵加权关联与反卷积的反应驱动超分辨成像）

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10889-7

2、华东师大团队登《自然》：让益生菌“感知血糖、按需产药”

全球糖尿病患病人数已突破5.3亿。对于患者而言，每日注射、定时服药是常态，即便以司美格鲁肽为代表的GLP-1类药物显著改善了疗效，“开环式”持续给药仍无法根据实时血糖自我调节，伴随低血糖风险与不良反应。

如何让药物像人体自身器官一样“感知-响应”？2026年8月12日，华东师范大学生命科学学院、上海尚思自然科学研究院、上海市调控生物学重点实验室、华东师范大学医学合成生物学研究中心叶海峰、管宁子研究员团队在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表题为"Glucose-responsive probiotics for glycaemic modulation in mice and monkeys"的研究论文。

这项名为GIFT（葡萄糖感知与功能性响应益生菌）的研究，首次将合成生物学的基因线路编程与体内生理调控逻辑相融合，改造了拥有百年安全史的益生菌，在糖尿病小鼠和猴子模型中实现了血糖的闭环精准调控。

给益生菌装上“分子开关”

合成生物学的核心，是将复杂生命系统拆解为可标准化的功能模块，再通过基因线路重新组装。GIFT平台正是这一方法论的典型实践。

研究团队以安全性较高的益生菌大肠杆菌Nissle 1917（EcN）为工程底盘，为其植入了一套“感知-计算-执行”基因线路。传感模块源自恶臭假单胞菌的HexR转录调控蛋白，它如同一把“分子锁”。当血糖升高，细菌代谢葡萄糖产生KDPG分子（一种代谢产物），KDPG作为“分子钥匙”与HexR结合并打开“分子锁”，解除抑制并启动治疗基因GLP-1的表达；当血糖回落，KDPG减少，HexR重新锁合，药物输出同步停止。这一“高糖触发、低糖关闭”的模式，被定义为Sense-and-Respond（感知-响应）模式，构建出类似人体胰岛反馈的闭环系统。

从小鼠到猴子：

跨物种验证“上海智造”

工程微生物能否成药，关键在于复杂生物体内的稳定性与安全性。

在db/db糖尿病小鼠模型中，连续30天口服GIFT，血清GLP-1随血糖波动精准变化，空腹血糖、糖耐量、胰岛素敏感性及糖化血红蛋白均显著改善，肝脏脂肪变性、肾脏损伤和肠道炎症同步缓解。

更具突破意义的是非人灵长类验证。在自发性2型糖尿病食蟹猴模型中，单次口服GIFT后降糖效果持续长达3天；每3天给药一次，连续5周血糖维持稳态，动物体重稳定，未观察到炎症或毒性反应。

头对头比较：

闭环智能的范式优势

研究团队将GIFT与临床常用司美格鲁肽进行了系统比较。结果显示，司美格鲁肽注射后小鼠出现过敏反应、甲状腺指标异常及胃肠道不适；而与胰岛素联用时，司美格鲁肽显著增加低血糖风险。

口服GIFT均未出现上述问题。 其根本原因在于“血糖依赖性启动”构成了天然的安全屏障——仅在需要时产药，而正常时自动停工。这种“按需生产”模式，从根本上规避了持续高浓度暴露带来的风险。

从论文到产业：

打造合成生物学产教融合样本

GIFT的战略价值不止于糖尿病。其葡萄糖感应模块与治疗模块相互独立，意味着传感元件和治疗输出均可替换，形成一个模块化、可编程的下一代“智能药物”开发框架，未来有望拓展至肥胖、非酒精性脂肪肝等代谢疾病领域。

让前沿研究走出实验室，离不开产学研的深度融合。

据悉，为推动该技术的临床转化与产业化落地，叶海峰教授与孔德强博士联合创立了上海合生纪生物科技有限公司，GIFT相关核心技术已申请中国发明专利、PCT国际专利，并进入美国和欧洲。目前，团队正致力于底盘安全性改造和生产工艺优化，以符合GMP标准。

该论文的通讯作者为华东师范大学生命科学学院、上海尚思自然科学研究院叶海峰教授。华东师范大学生命科学学院管宁子研究员、孔德强博士后以及2025届硕士毕业生高纤云为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市科委等项目的资助。

相关论文：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10909-6

3、《科学》发文！科学家观测到核子内部奇特结构，中国科大发挥主导作用

近日，中国科学技术大学与美国肯特州立大学、布鲁克海文国家实验室等单位在STAR国际实验组中发挥主导作用，通过高能原子核-原子核对撞实验中净重子数和净电荷数的精确测量发现核子内部存在一种奇特结构，可能颠覆人们对核子内部结构的根本认识，该结果于北京时间2026年8月14日凌晨在《科学》杂志上在线发表。

核子是组成物质世界的基本粒子，宇宙中可见物质世界99%以上的质量由核子携带，理解核子内部结构对理解物质世界的基本组成和基本相互作用具有极其重要的意义。人们普遍认为核子由夸克（含反夸克）和胶子组成。夸克携带+2/3或-1/3电子电荷和1/3重子数，反夸克携带的电荷和重子数与夸克相反，而胶子既不携带电荷也不携带重子数。中国科学技术大学重离子碰撞物理课题组唐泽波教授及其合作者通过精确的实验测量发现核子内部需要一种携带重子数但不携带电荷和色荷的基本结构，对上述用来描述核子内部结构的朴素夸克模型提出了重大挑战。

核子内部奇特结构示意图。陈磊制图

该项研究从两个方面得到了自洽的结果。实验组首先测量了高速运动的原子核中核子被减速的程度。高速运动的核子被减速的程度与核子内部的基本结构及其相互作用密切相关。STAR国际实验组对高能原子核-原子核碰撞中核子被减速的程度进行了精确的测量，并进一步开展了光子-原子核碰撞中核子被减速程度的测量。实验结果与基于朴素夸克模型核子内部结构的理论计算结果存在很大差异，而与基于三个胶子相连组成的“Y”型胶子结的理论计算吻合。这种胶子结与单个胶子最大的差异是它携带一个单位的重子数，可以输运重子数，有利于重子的减速。

同时，实验组精确测量了被减速的重子数与电荷数的比值。在朴素夸克模型中，只有夸克携带重子数，通过测量被减速的重子的总数可以得到被减速的夸克总数，进而得到预期的电荷数。实验测得的电荷数只有预期的一半，表明核子中除了夸克和胶子，还需要一种携带重子数但是不携带电荷的基本结构。传统核子基本组分夸克和胶子均不具备上述特征，而上述“Y”型胶子结具备这一特征。

上述两类实验研究结果均不支持朴素夸克模型的核子内部结构图像，表明核子中存在一种奇特结构。 目前胶子结是唯一可以自洽地描述上述系统实验研究结果的理论。该项研究或开启粒子物理的新篇章。

中国科学技术大学重离子碰撞物理课题组受到国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和中国科学技术大学等部门的资助。该课题组唐泽波教授及其博士研究生李洋（已毕业）和吕文棣在该项实验研究中发挥核心作用。

相关链接：https://doi.org/10.1126/science.ads5962

来源：浙江大学、华东师范大学、中国科学技术大学