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我们致力于细胞增殖、分化，以及个体发育过程中细胞结构与功能的动态变化及其调控机制等方面的研究。特别关注细胞骨架对细胞极性化形态结构以及生命活动过程的组织作用；神经系统的发育与细胞分化；细胞内膜系统的动态行为与信号转导、肿瘤细胞的增殖、细胞自噬和细胞凋亡等的关系。
我们的研究集中于干细胞与转化医学中的RNA生物学。
在干细胞研究方面，实验室最近的研究通过对于剪接体（splicesoeme）的抑制，实现了迄今为止分化潜能最高的人类和小鼠的全能性胚胎干细胞的捕获和培养 (Cell, 2021; Cell, 2024)。在此基础上，我们将进一步对该培养条件进行优化，以期最终获得不同物种来源的全能性干细胞的体外培养。继而全能性干细胞为起始细胞，探索其分化到不同种类的功能细胞及类器官的分化体系，并进行动物个体的从头合成和重构，从而最终获得可应用于再生医学的高质量细胞和器官。
实验室也利用基础的生物化学和分子生物学的手段鉴定和发现新型的RNA调控通路。实验室最新的研究发现了一种通过基因转录起始事件介导的的微小RNA（microRNA）的整体剂量调控机制，以及该机制在早期胚胎发育三胚层命运决定中的关键作用 (Nature, 2021)。未来我们继续致力于发现和鉴定决定细胞分化命运及肿瘤发生过程中的核心RNA介导的调控通路，并解析其生理学功能。
我们在尝试利用已知相关知识进行跨物种基因工程应用的相关研究。比如我们最近利用一种植物特异免疫蛋白RDR，实现了对于肿瘤细胞中有缺陷的miRNA的特异编辑和修复，恢复了miRNA对于肿瘤细胞增值的广谱抑制，开发了肿瘤治疗的新方案 (Cell, 2022)。
最后我们也广泛利用单细胞转录组及空间转录组等高通量测序技术，解析早期胚胎发育过程及儿童肿瘤发生过程中发育及肿瘤微环境的建立及稳态维持，并试图找到决定早期胚胎发育及疾病发生过程的决定的关键环境因子及事件（Cell Stem Cell, 2022; Cell, 2023a; Cell, 2023b)。
实验室围绕着生命科学的核心内容，主要运用冷冻电镜技术研究与重大生命过程相关的分子机器的结构和功能，探索重要的基础生物学机制问题及相关的人类重大疾病的发生机制。近年来,实验室的科研工作聚焦于核酸-蛋白复合物分子机器及组成复杂的大型蛋白复合物。实验室的重要研究领域包括：
（1）病原体的核糖体是很多抗菌药物的天然靶点，同时人源核糖体生物生成（ribosome biogenesis）也在多种人类肿瘤细胞中异常上调，并且和肿瘤转移的能力正相关。实验室以细菌、酵母、人源细胞系作为模型，研究人类病原体、模式生物以及人类核糖体的生物组装机制，不同核糖体结合蛋白在蛋白翻译中的新颖调控功能和分子机制，以及潜在药物靶标的发现；
（2）DNA复制是分子生物学的核心环节，DNA复制的紊乱也是众多肿瘤的一项标志性特征。实验室研究真核生物DNA复制起始过程的蛋白质分子机器的结构和工作机制。
（3）实验室同时也和众多课题组紧密合作，包括临床科学家，研究人类重大疾病治疗靶点的结构和机制。
我们是原位结构生物学实验室。关注“细胞建筑学”：各个亚细胞结构是如何搭建成一个具有完整生物学功能的细胞，以及“生物大分子社会学”：细胞内的细胞器、生物大分子之间的相互关系。
原位结构生物学是基于冷冻光电联用（CLEM）、冷冻电子断层扫描（cryo-ET）等技术的新兴结构生物学分支，是一种可以在细胞生理状态下，对生物大分子和亚细胞结构在分子分辨率（1 ~ 10 nm）水平进行原位的结构分析和功能研究的技术手段。我们主要研究方向包括：
细胞是生物体的基本单元，每个细胞都是一个复杂而精密的生态系统，在内外环境中都有着精心维护的平衡。细胞内部有着复杂的亚细胞结构，细胞核作为遗传物质的容器，其染色质环境同样复杂，包括染色质的多级复杂结构和表观遗传信息。而在细胞外部，细胞间的相互作用是生物系统维系的关键。虽然以免疫系统和神经系统为研究对象，对细胞之间的信号与功能进行了比较充分的研究，但目前我们所知道的只是其中的冰山一角。在免疫系统中，存在一类特异性超高的分子──淋巴细胞B和T细胞表面的受体，也即我们熟悉的B细胞受体和T细胞受体，前者的分泌形式即抗体。随着研究技术的快速发展和科学数据的不断积累，研究的焦点将逐渐从低等模式生物逐渐转移到人本身，而研究的层次也将更趋于系统性和整体性。我们实验室将以小鼠和人的免疫细胞为主要研究对象，研究方向集中在：
1. 在哺乳动物复杂的染色质环境下研究DNA复制、DNA损伤和DNA代谢与基因组稳定性和肿瘤发生之间的关系；
2. 在时间和空间尺度上研究衰老过程或不同组织中淋巴细胞功能的变化以及相关的DNA代谢变化；
3. 深入挖掘抗体的发育和成熟机理，并利用合成生物学技术改造细胞，促使其实现抗体生产和抗体进化。
主要研究方向：
1、 蛋白质组学新技术新方法-蛋白质高可信度鉴定、定量及翻译后修饰位点的质谱鉴定
2、 肿瘤细胞表面新生抗原和免疫多肽组的大规模鉴定及其在肿瘤发生、发展与转移中的作用机制
3、 基于肿瘤细胞表面新生抗原的特异性抗体、抗体药物偶联物、免疫多肽组的制备与体内作用机制
4、 神经系统退行性病变相关蛋白与小胶质细胞激活的调控作用机制
主要研究进展：
实验室主要利用生物质谱技术大规模鉴定与发现重大疾病发生发展相关蛋白及其动态变化，特别关注蛋白质翻译后修饰（单磷酸化及多磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化、糖基化、组蛋白组合修饰等）对其生物学功能的影响。针对神经系统退行性病变中小胶质细胞激活、Aβ清除与降解、神经元死亡、肿瘤细胞表面新生抗原、免疫细胞和肿瘤微环境相关巨噬细胞表面等发现并鉴定关键蛋白及其修饰变化，发现新的关键靶标和标志物；结合分子生物学、生物化学、细胞生物学和蛋白质组学技术等多重手段，利用细胞与动物模型和临床人类标本分析，对肿瘤细胞表面特异蛋白和基因融合蛋白进行体内外功能研究，同时制备特异性抗体、多肽和抗体药物偶联物，阐明药物体内调控机制。此外，我们还开展了蛋白质与抗体药物等电点、纯度、全序列、二硫键、糖基化、氧化等修饰的质谱分析研究，建立蛋白药物相关质量标准。近期主要开展了Cdk5和Sds3调控小胶质细胞激活调控神经系统炎症，以及外泌体临床检测新型标志物、结直肠癌和乳腺癌肿瘤细胞表面蛋白新靶标的大规模筛选与功能研究。
研究领域：“感染-免疫-肿瘤”及其相关的细胞信号转导
识别细胞内DNA的cGAS-STING通路对抗感染和抗肿瘤的免疫监视及治疗至关重要。蒋争凡实验室是发现STING蛋白重要功能的三个实验室之一（命名为ERIS，PNAS, 2009）及其二聚化（寡聚化）的重要作用，并对其进行了深入系统的研究：发现转录因子NFkB和STAT6对该通路介导的免疫反应非常重要（JI, 2017a；Cell, 2011）；硫酸化糖胺聚糖是STING活化必需的第二类配体及其高尔基体转运的原因（Immunity, 2021）；ARMH3-PI4KB合成的PI4P驱动STING的内体转运并维持活化（Immunity, 2023）；STING通过形成“相分离器”调节天然免疫（Nature Cell Biology, 2021）；Caspases负调控天然免疫反应，包括炎症小体活化的Caspases（Immunity, 2017；JI, 2017b）及凋亡活化的Caspases（Molecular Cell, 2019），避免过度免疫反应并保证细胞凋亡“免疫沉默”；锰离子对于机体抗感染重要（Immunity, 2018；PNAS, 2021），Mn2+是细胞内cGAS的第二个激活剂，以独特方式激活cGAS（Cell Reports, 2020），以此为基础发明了可激活细胞免疫、体液免疫和黏膜免疫的锰佐剂（CMI, 2021）及增强肿瘤免疫治疗的“锰免疗法”（Cell Research, 2020）；发现3`3`-cGAMP特异性磷酸二酯酶（Cell Research, 2015）。此外，发现PCBPs-AIP4介导的蛋白质降解途径负调控天然免疫关键分子MAVS降低或避免RNA病毒感染引发的过度反应（Nature Immunology, 2009; Cell Research, 2012）以及NEMO-IKKα/β对于RIG-I-MAVS通路中激活TBK1/IKKε至关重要（PLoS Pathogens, 2017）。
以昆虫为传毒介体的病毒病害一直是造成水稻产量损失最严重的病毒病害之一。水稻矮缩病毒 (Rice dwarf virus, RDV) 和水稻条纹叶枯病毒 (Rice stripe virus, RSV)是对我国水稻产生过严重产量损失的病毒病害。RDV由叶蝉以持久增殖型方式传播, RSV由灰飞虱以持久方式传播，且可经卵传播。迄今，对病毒如何引起病害研究很多，但是，病毒与介体传毒昆虫的相互作用研究的很少。本实验室主要研究方向：1）病毒与植物宿主的相互作用以及病毒侵染对宿主发育的影响和致病机制；2）植物宿主对病毒的防御机制与病毒的反防御机制；3）病毒与传播介体昆虫宿主的相互作用以及介体传播病毒机制；4）病毒对昆虫介体免疫系统的干扰和介体的抗病毒免疫机制。
你是否想要近距离接触来自海底的神秘智慧生物，观察它们炫目的变色能力和繁复的触手运动，运用前沿的神经科学与人工智能技术窥探它们的内心世界？加入我们吧！我们研究头足类动物（包括乌贼和章鱼）的行为与神经。
头足类动物拥有无脊椎动物中最复杂的神经系统。他们的脑比很多与之体型相当的哺乳动物都还要大（神经元数量比小鼠多一个数量级），也表现出很多复杂的行为和高级的认知功能：如模仿学习，工具使用，有显著个性等。在演化历程上，头足类和我们在6亿年前就已经分开了。我们的共同祖先才刚刚演化出神经元，还没有聚集成可称之为‘脑’的中枢神经系统。头足类与脊椎动物各自沿着不同的路径独立演化。头足类神经系统是动物界里采取和人脑不同的发展路径所能到达的智力巅峰。研究头足类另类的智能，既可以发现趋同演化的神经机制，将会揭示在神经计算层面的普遍规律；也可研究人类所不具备的独特技能背后的神经机制：比如变色伪装的能力和复杂的触手运动控制。
（1）乌贼变色伪装行为的神经机制
乌贼可以改变全身的颜色和图案来模拟环境并隐藏其中。研究其变色行为有两个重要意义：一、乌贼的皮肤像一个覆盖全身的显示器，通过神经-肌肉系统实时并行控制上百万个色素细胞的大小来组成不同的图案，可从该系统中发现控制超高维度的运动输出的复杂神经算法。二、可以通过乌贼体表图案的实时变化读取动物的主观视知觉和內隐状态；且由于变色伪装可以瞒过包括人类在内的捕食者，研究此系统亦可揭示人类视知觉区别物体与背景的原理。研究乌贼控制变色伪装的神经环路与算法将有助于启发和革新人工智能的诸多领域。此外，随近年来卫星与无人机侦察技术的发展，军事单位的迷彩与伪装也亟需来自动物伪装策略的仿生学借鉴。
（2）章鱼复杂触手运动的分布式控制
去中心化的系统由大量分布式的控制节点组成，相比于集中式的控制系统，往往能兼具更好的稳定性和更好的灵活性。头足类神经系统很大程度上是一个去中心化的控制系统，超过2/3的神经元分布于外周，相比之下人类只有1%的神经元分布于外周。因此，头足类动物外周神经系统是研究行为分布式控制的独特对象。
章鱼的触手运动十分复杂，可以用以操纵复杂的工具。它的触手可以在任意地方朝任意方向弯曲，也可以在任意地方伸长、缩短、变软、变硬。相比于人类四肢运动的自由度受限与关节的数目，而章鱼的触手几乎有着无限的自由度。章鱼采取一种分布式的方式进行这种超高维度的运动控制，有超过60%的神经元分布于触手上；在切断中枢控制之后，触手自身的神经网络也能产生协调而复杂的运动。研究章鱼触手运动的分布式控制，将为仿生软体机器人系统提供独特的运动控制理论，也将有助于设计出更好的具自适应能力的神经仿生义肢。
神经科学的核心目标是阐明感知、行为和意识等产生的神经机制。
利用果蝇、小鼠和非人灵长类等多种模式动物，我们研究以上过程：1) 视觉“暗光”的分子机制 (Science, 2011; Nature Neuroscience，2008； Current Biology, 2020); 2) 嗅觉编码机制 (PNAS, 2016； Nature Communications, 2017); 3) 机械感知对进食决策的调控 (Science Advances, 2019); 4) 生物钟的神经机制 (Nature Communications, 2018； Science Advances, 2022; Nature 2023)。
我们发展了国际前沿的神经电生理技术（包括活体动物脑的多电极膜片钳记录），结合分子遗传、光遗传和双光子钙成像等，揭示大脑产生感知和行为的基本规律。目前，正在进行的研究课题包括：(1) 感觉信号编码和加工的神经机制；(2) 进食等本能行为的神经机制; (3) 生物钟和睡眠的神经机制。
基因组多样性和演化实验室成立于2009年，以猫科动物基因组学和保护生物学研究为核心，具备分子生物学和生物信息学干湿实验综合实力。实验室建有生物样品库及数据库管理系统、古DNA超净平台、基因组数据处理计算服务器等硬件设施；在高通量数据分析、动物基因组组装与注释、群体基因学、基因与性状关联性分析、连锁遗传定位等有丰富的数据分析经验；且能有效开展分子生物学、生化和细胞水平的功能实验。
我们课题组主要致力于探索干细胞谱系内细胞命运及时、精确决定的分子调控机理，以及这些关键决策事件发生错误如何导致发育异常和疾病发生。
1. 神经元细胞命运及时锁定机制研究 - 终末分化是前体细胞退出细胞周期并分化为功能细胞的过程。异染色质区域在细胞终末分化过程中如何凝聚和扩展一直以来都是悬而未决的重要科学问题。我们近期的研究发现一个在进化上高度保守的转录因子通过液-液相分离得以植入神经前体细胞有丝分裂染色体的异染色质区域，进而通过促进异染色质区的凝聚和扩展形成转录抑制环境，最终确保神经元终末分化命运的锁定。这项研究出乎意料的结果揭示了转录因子通过其生物物理特性的变化引起异染色质结构重塑，进而驱动细胞终末分化的新机制。同时，这项研究首次建立了转录因子的液-液相变与生理条件下一系列重要生物学事件之间的因果关系，为相分离在动物发育过程中的重要生理学意义提控了强有力的证据。作为亮点推荐文章（featured article) , 这一研究成果于2020年2月发表于国际知名学术期刊 Developmental Cell。杂志同期还配发了评述文章和亮点推荐。
原文链接：https://www.cell.com/developmental-cell/pdf/S1534-5807(19)30990-6.pdf
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/14899.html
2. 神经祖细胞命运及时锁定机制研究 - 我们随后的研究发现 Retromer 复合体作为“拆弹部队”将神经祖细胞内可能被“引爆”的 Notch 受体及时“拆除”并运离，从而确保神经祖细胞命运的及时锁定。该研究揭示的由 Retromer 复合体介导的保护机制可能代表了一种普适规律：通过该机制，潜在有害或有毒的蛋白受体可以被及时清除，从而避免不良的后果。该研究也为解析 Retromer 复合体失活与多种人类癌症相关性的分子机制提供了重要线索。该研究发现于2018年9月发表于eLife 杂志，获得了同期杂志的特别新闻推送。
原文链接：https://elifesciences.org/articles/38181
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/4039.html
3. 神经干细胞命运及时锁定机制研究 - 干细胞自我更新与分化间精妙平衡的打破会引起组织稳态失衡，进而导致发育缺陷和癌症发生。我们的研究发现由神经干细胞不对称分裂最初建立的子细胞间的微小差异需要经过一个快速放大的阶段才能被最终锁定为两个截然不同的子细胞命运，并揭示超级延伸复合物 SEC 通过“信号放大器”机制，驱动这一放大过程快速、精确、稳健地完成。这项研究所揭示的细胞内放大器机制代表了一种细胞自主调控不对称分裂后子细胞命运锁定过程精确性与稳健性的普适规律。此外，该研究也为超级延伸复合体的过度激活与多种人类癌症的相关性提供了全新的理论解释。该研究发现于2017年3月作为封面文章 (cover article) 发表于发育生物学领域顶级期刊Developmental Cell。杂志同期还配发了评述文章和亮点推荐。
原文链接：https://www.cell.com/developmental-cell/pdf/S1534-5807(17)30118-1.pdf
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/4151.html
4. 时空信号耦合分子机制探究 - 我们近期的研究还揭示了时间信号和空间信号如何通过调控关键开关分子基因的染色质成环得以耦合，从而实现细胞谱系自然重编程的时空精确性和高效性。这项研究从一个新颖的细胞谱系自然转变的现象入手，层层深入，揭示了谱系自然转变高度时空精确性的分子基础。这为通过谱系重编程的方法在体高效产生大量有功能的特定体细胞提供了新思路和新策略。该研究成果于2018年5月发表于 eLife 杂志。
原文链接：https://elifesciences.org/articles/33934
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/4072.html
视觉是高等动物最重要的感知通道，人类获取的信息80%以上来自视觉。视觉认知神经机制研究对于理解大脑智能的奥秘，构建类脑计算、实现人工智能技术突破，均有重要科学意义。视觉系统的复杂性，源于视觉皮层神经环路的复杂性。由于技术的限制，我们对人类视觉系统环路机制的了解仍然非常有限。
精确到单个神经元的神经环路解析，将能提供脑皮层神经元编码功能及其相互间的连接和计算关系，这是系统神经科学家长久以来的梦想，也是实现类脑计算、突破人工智能的关键和基础。近几年，随着在体双光子成像、光遗传等新技术涌现，使得这一梦想有可能成为现实，2015年，美国脑计划斥资1亿美元，启动首个专项脑皮层网络计划（MICrONS），使得精细的神经线路绘制成为脑科学竞争新的至高点。
我们实验室建立了首个清醒猴双光子成像系统，能以单细胞分辨率检测大量神经元对视觉刺激的反应，分析其视觉信息编码。该项技术，可以应用在各个不同脑区，包括初级到高级视皮层、前额叶等，以及各种脑认知功能研究，比如客体识别、选择性注意、工作记忆等的神经机制研究。双子显微镜还可以进行高分辨率的树突成像，获得目标神经元在视觉信息处理中的输入输出和计算关系。利用树突成像、光遗传等新技术，可以获得单个神经元的局部神经线路，并绘制猕猴视觉皮层的精细神经线路，最终理解脑认知信息处理基本原理，并为类脑计算及新一代人工智能研究提供有突破性的概念和生物学基础。
主要的研究方向在于运用数学和大规模科学计算的方法去模拟、数值仿真、分析神经生物学中神经元网络的动力学特性，通过数学分析了解哺乳动物皮层的生物功能是如何在神经元网络各组分之间的相互作用中产生的。在神经生物学领域中最有意义的贡献是揭示了神经元网络动力学和网络结构之间的可能联系，而此联系已有神经生理学上的实验证据。并且通过模拟哺乳动物视皮层的大规模神经元网络，利用数学方法找到了一个可能的分岔结构确定了一个视皮层动力学上的运行点，从而发现了哺乳动物视觉朝向选择性的一个新机制。回国之后，课题组已经 (1) 利用数据时空分解方法研究大规模神经元网络的动力学性质并进行数据驱动式降维; (2) 应用数学降维方法，开拓分析光学成像数据的技术，发展预测神经元功能网络和功能连通性(functional connectivity)的算法，(3) 开展同时具有高空间分辨率和高时间分辨率的光学成像技术，研发线虫行为及其神经环路同步成像的光学成像系统。
本实验室招收对如下课题感兴趣的本科生、博士生和博士后（请随时联系：wsq@pku.edu.cn）：
1. 钙通道和通道型钙信号蛋白的电生理学
2. 钙信号转导相关蛋白的冷冻电镜结构生物学
3. 细胞局部钙信号（钙火花、钙火星）的时空动态和分子机制
4. 细胞钙稳态和钙信号转导的转录调控机制
5. 细胞钙紊乱及心脏疾病的分子机制和早期干预对策
6. 自主神经系统对心肌细胞钙稳态和钙信号转导的调控
7. 心脏及其神经支配的发育、再生和类器官模拟
8. 冬眠动物细胞钙稳态和代谢调控机制及冬眠的人工诱导
我实验室致力于探究与人体疾病紧密相关的蛋白质机器的功能基础。自2014年入职北京大学并建立独立实验室以来，首先集中研究了激酶的分子机制，特别是对人体内分泌系统中新发现的激酶进行了深入研究。近年来，研究重点转向了免疫球蛋白的分子机制，特别是通过解析人源IgM的系列结构，阐明了其组装机制，并揭示了其与特异性受体及疟原虫蛋白的相互作用机制。还研究了人源分泌型IgA的结构，并揭示了其被肺炎链球菌特异性识别的机制。在新冠疫情期间，积极参与抗疫研究，系统地分析了新冠病毒IgG抗体的表位、分类、配对策略及其对不同病毒突变株的免疫应答。还对IgE进行了研究，揭示了IgE高亲和力受体复合物的组装机制。作为通讯作者或共同通讯作者在Nature、Science、Cell等学术期刊发表30余篇论文。未来将继续深化对免疫相关蛋白的研究，旨在为药物开发和疾病治疗提供坚实的理论基础和创新思路。
团队成员主要荣誉：
1 人次国家自然科学基金青年科学基金
1 人次国家自然科学基金外国青年学者研究基金
4 人次中国博士后科学基金
1 人次国家资助博士后研究人员计划
1 人次北京市自然科学基金青年项目
1 人次北京市自然科学基金外籍学者项目
4 人次北京大学CLS优秀博士后基金
1 人次 Boehringer-Ingelheim Postdoc Fellowship Award
1 人次北京市高校优秀博士毕业生
1 人次北京大学优秀博士毕业生
1 人次北京大学优秀博士学位论文
3 人次“国家奖学金”
10 人次“校长奖学金”
3 人次“专项学业奖学金”
2 人次“廖凯原奖学金”
1 人次“秦宛顺靳云汇奖学金”
1 人次“吕义长奖学金”
2 人次“苏州工业园区奖学金”
1 人次“学院奖学金”
1 人次 Keystone Symposia Scholarship（美国）
1 人次 Society for Neuroscience Trainee Professional Development Award（美国）
毕业博士研究生：
2024年：2 名（2020级生科院、2019级PTN项目）
2023年：3 名（2017级生科院、2018级CLS项目）
2021年：2 名（2016级CLS项目、2016级生科院）
2020年：2 名（2015级CLS项目）
分子生态学 & 生物多样性
本课题组研究领域为分子生态学及生物多样性，利用分子生物学、遗传学、生物信息学等方法研究生态学问题，近年来研究方向主要为利用环境DNA方法解析生物多样性分布模式、群落构建机制及环境影响因素，基于分子宏条形码的动物精准食性分析和食物网关系研究，以及多种受威胁野生动物的种群遗传学。
实验室致力于RNA/DNA修饰的新生物学通路、新功能和新机制研究以及基因编辑新方法的开发。我们综合运用包括化学生物学、表观遗传学、RNA修饰、基因编辑、单细胞组和基因组学等多学科手段，尤其关注RNA生物学在人类疾病诊断与治疗当中的应用。
实验室关注动物的行为，目前，我们最感兴趣的是反应时间，抑制控制（如等待），时间感知（如运动计时）和物体识别。以大鼠为行为模式，通过训练动物执行相关任务来了解这些行为形成和输出的神经机制，包括对学习过程的了解，以及学习后神经活动与行为的关系。我们用大量的精力通过损伤，化学遗传学和光遗传学的方法来干扰指定脑区，并研究这种操作对动物行为的影响，其中，会通过统计学和机器学习进行详细姿态分析。为了解神经元在行为中的功能，我们主要采用慢性多通道电生理记录，同时监测几十甚至上百个神经元的放电活动，并结合高频录像解析神经元与肢体活动的精细关系。长远看来，通过对脑基本功能的机制解析，实验室或许能帮助人们进一步理解导致认知或运动障碍的神经系统疾病，如帕金森氏症，冲动，和多动症。
古代基因组学是利用考古或古生物样本中获取的遗传信息，研究其遗传背景和种群历史的技术。本实验室的研究方向为人和动物的古代基因组学，致力于探究东亚地区人群遗传背景的历史变迁、与欧亚大陆不同地区人群之间的遗传交流；以及家养动物的起源、扩散、和这些与人类存在密切联系的动物所反映的人类群体历史。
以斑马鱼（Danio rerio）为模式动物，开发并完善以CRISPR/Cas为基础的基因组编辑技术，结合单细胞测序等技术，研究心血管、胰腺等组织器官发育与再生的遗传基础及其基因表达调控机制，建立人类疾病的斑马鱼模型并进行发病机制研究。
I. 本实验室长期以来主要以细胞生物学、分子生物学和生物化学等为研究手段，在分子水平、细胞和亚细胞水平以及组织和个体水平上，从事干细胞增殖与分化、细胞周期调控、细胞核结构和动态变化及功能、Ran GTP酶功能调控等方面的研究。实验材料主要包括：培养细胞，小鼠，非洲爪蟾，果蝇等。
II. 已取得如下主要成绩：
1，发现Ran GTPase 控制核膜装配(Science, 2000; Curr Biol, 2011; J Cell Sc, 2012）。10，发现Aurora A/B, Plk1, Cdk1等激酶综合调控纺锤体装配(PNAS，2009，2013；Cell Res, 2008, 2011; J Cell Sci, 2009, 2013a, 2013b)。
11，发现CDK1, Aurora A/B和TPX2等综合调控纺锤体装配的新机制（J Cell Biol, 2015a; J Cell Sci, 2015；J Biol Chem, 2015)。
12, 发现去泛素化酶Ups16和Plk1综合调控动粒与纺锤体微管的结合及纺锤体装配的调控机制（J Cell Biol，2015b；CMLS，2017）。
13，发现细胞周期调控因子调控初级纤毛动态变化及其细胞信号转导功能（J Cell Sci, 2013， 2014；PLoS Biol, 2015; J Biol Chem, 2017a）。
14，发现DNA复制起始调控因子CDC6调控rDNA转录的新机制（J Cell SCI，2016）和调控中心体复制的新机制（NatureCommunications，2017）。
15，发现CDK4-Cyclin D1激酶调控细胞周期起始的新机制（J Biol Chem，2017b）。
III. 在研经费主要来源：科技部干细胞专项；科技部蛋白质机器专项；基金委重点课题；基金委重大国际合作等。
IV. 热烈欢迎有志从事相关基础研究的优秀博士后、博士研究生和本科生加盟。
本实验室的研究集中在探讨阿尔茨海默病等神经退行性疾病中细胞死亡的机制。我们发现了胞内淀粉样沉积具有毒性并且在阿尔茨海默病早期引起神经元死亡。另外，我们还发现了一种细胞和细胞之间的称为纳米连接的结构，纳米连接可以将细胞联体并转运包括淀粉样沉积在内的胞内物质。纳米连接可能在神经退行性疾病中传递细胞死亡信号并且造成细胞级联性死亡。在另一方面，我们发现在阿尔茨海默病的动物中，轴突和轴突起始节部位的可塑性产生改变。在将来的研究中，我们将继续探讨这种可塑性改变的机制和其对阿尔茨海默病的发生的影响。
张泽民实验室致力于用前沿的基因组学和生物信息学技术来解决癌症生物学中的重要问题，利用计算和实验相结合方法来揭示肿瘤发生过程、肿瘤微环境和对药物响应中的系统变化和重要遗传因素，以推进癌症免疫治疗和靶向治疗的发展。主要的研究方向包括：一，应用单细胞测序技术来研究肿瘤微环境特别是肿瘤浸润免疫细胞的精确组成、相互作用、以及功能状态；二，研究肿瘤的异质性、基因组机制、及其对耐药性的影响；三，开发原创的生物信息学工具和数据库，来进行单细胞基因组数据和癌症基因组大数据的整合、分析和可视化，以揭示癌症的亚型、驱动基因以及其他致癌因素的遗传基础，从而发现新型癌症靶点和标记物。
主要研究方向包括鉴定影响肿瘤发生发展和转移调控的新蛋白，揭示泛素化、类泛素化、乙酰化等蛋白质翻译后修饰在DNA损伤应答、肿瘤细胞耐药、肿瘤代谢、免疫调控中的作用和分子机制。先后主持和承担了国家自然科学基金生命学部和医学部重点项目（3）、面上项目（7），国际合作ICGEB课题（2），教育部博士点优先发展基金、科技部863、973、国家重大科学研究计划近二十个项目的研究。
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我们的研究集中于干细胞与转化医学中的RNA生物学。
在干细胞研究方面，实验室最近的研究通过对于剪接体（splicesoeme）的抑制，实现了迄今为止分化潜能最高的人类和小鼠的全能性胚胎干细胞的捕获和培养 (Cell, 2021; Cell, 2024)。在此基础上，我们将进一步对该培养条件进行优化，以期最终获得不同物种来源的全能性干细胞的体外培养。继而全能性干细胞为起始细胞，探索其分化到不同种类的功能细胞及类器官的分化体系，并进行动物个体的从头合成和重构，从而最终获得可应用于再生医学的高质量细胞和器官。
实验室也利用基础的生物化学和分子生物学的手段鉴定和发现新型的RNA调控通路。实验室最新的研究发现了一种通过基因转录起始事件介导的的微小RNA（microRNA）的整体剂量调控机制，以及该机制在早期胚胎发育三胚层命运决定中的关键作用 (Nature, 2021)。未来我们继续致力于发现和鉴定决定细胞分化命运及肿瘤发生过程中的核心RNA介导的调控通路，并解析其生理学功能。
我们在尝试利用已知相关知识进行跨物种基因工程应用的相关研究。比如我们最近利用一种植物特异免疫蛋白RDR，实现了对于肿瘤细胞中有缺陷的miRNA的特异编辑和修复，恢复了miRNA对于肿瘤细胞增值的广谱抑制，开发了肿瘤治疗的新方案 (Cell, 2022)。
最后我们也广泛利用单细胞转录组及空间转录组等高通量测序技术，解析早期胚胎发育过程及儿童肿瘤发生过程中发育及肿瘤微环境的建立及稳态维持，并试图找到决定早期胚胎发育及疾病发生过程的决定的关键环境因子及事件（Cell Stem Cell, 2022; Cell, 2023a; Cell, 2023b)。
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G
实验室围绕着生命科学的核心内容，主要运用冷冻电镜技术研究与重大生命过程相关的分子机器的结构和功能，探索重要的基础生物学机制问题及相关的人类重大疾病的发生机制。近年来,实验室的科研工作聚焦于核酸-蛋白复合物分子机器及组成复杂的大型蛋白复合物。实验室的重要研究领域包括：
（1）病原体的核糖体是很多抗菌药物的天然靶点，同时人源核糖体生物生成（ribosome biogenesis）也在多种人类肿瘤细胞中异常上调，并且和肿瘤转移的能力正相关。实验室以细菌、酵母、人源细胞系作为模型，研究人类病原体、模式生物以及人类核糖体的生物组装机制，不同核糖体结合蛋白在蛋白翻译中的新颖调控功能和分子机制，以及潜在药物靶标的发现；
（2）DNA复制是分子生物学的核心环节，DNA复制的紊乱也是众多肿瘤的一项标志性特征。实验室研究真核生物DNA复制起始过程的蛋白质分子机器的结构和工作机制。
（3）实验室同时也和众多课题组紧密合作，包括临床科学家，研究人类重大疾病治疗靶点的结构和机制。
我们是原位结构生物学实验室。关注“细胞建筑学”：各个亚细胞结构是如何搭建成一个具有完整生物学功能的细胞，以及“生物大分子社会学”：细胞内的细胞器、生物大分子之间的相互关系。
原位结构生物学是基于冷冻光电联用（CLEM）、冷冻电子断层扫描（cryo-ET）等技术的新兴结构生物学分支，是一种可以在细胞生理状态下，对生物大分子和亚细胞结构在分子分辨率（1 ~ 10 nm）水平进行原位的结构分析和功能研究的技术手段。我们主要研究方向包括：
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细胞是生物体的基本单元，每个细胞都是一个复杂而精密的生态系统，在内外环境中都有着精心维护的平衡。细胞内部有着复杂的亚细胞结构，细胞核作为遗传物质的容器，其染色质环境同样复杂，包括染色质的多级复杂结构和表观遗传信息。而在细胞外部，细胞间的相互作用是生物系统维系的关键。虽然以免疫系统和神经系统为研究对象，对细胞之间的信号与功能进行了比较充分的研究，但目前我们所知道的只是其中的冰山一角。在免疫系统中，存在一类特异性超高的分子──淋巴细胞B和T细胞表面的受体，也即我们熟悉的B细胞受体和T细胞受体，前者的分泌形式即抗体。随着研究技术的快速发展和科学数据的不断积累，研究的焦点将逐渐从低等模式生物逐渐转移到人本身，而研究的层次也将更趋于系统性和整体性。我们实验室将以小鼠和人的免疫细胞为主要研究对象，研究方向集中在：
1. 在哺乳动物复杂的染色质环境下研究DNA复制、DNA损伤和DNA代谢与基因组稳定性和肿瘤发生之间的关系；
2. 在时间和空间尺度上研究衰老过程或不同组织中淋巴细胞功能的变化以及相关的DNA代谢变化；
3. 深入挖掘抗体的发育和成熟机理，并利用合成生物学技术改造细胞，促使其实现抗体生产和抗体进化。
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主要研究方向：
1、 蛋白质组学新技术新方法-蛋白质高可信度鉴定、定量及翻译后修饰位点的质谱鉴定
2、 肿瘤细胞表面新生抗原和免疫多肽组的大规模鉴定及其在肿瘤发生、发展与转移中的作用机制
3、 基于肿瘤细胞表面新生抗原的特异性抗体、抗体药物偶联物、免疫多肽组的制备与体内作用机制
4、 神经系统退行性病变相关蛋白与小胶质细胞激活的调控作用机制
主要研究进展：
实验室主要利用生物质谱技术大规模鉴定与发现重大疾病发生发展相关蛋白及其动态变化，特别关注蛋白质翻译后修饰（单磷酸化及多磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化、糖基化、组蛋白组合修饰等）对其生物学功能的影响。针对神经系统退行性病变中小胶质细胞激活、Aβ清除与降解、神经元死亡、肿瘤细胞表面新生抗原、免疫细胞和肿瘤微环境相关巨噬细胞表面等发现并鉴定关键蛋白及其修饰变化，发现新的关键靶标和标志物；结合分子生物学、生物化学、细胞生物学和蛋白质组学技术等多重手段，利用细胞与动物模型和临床人类标本分析，对肿瘤细胞表面特异蛋白和基因融合蛋白进行体内外功能研究，同时制备特异性抗体、多肽和抗体药物偶联物，阐明药物体内调控机制。此外，我们还开展了蛋白质与抗体药物等电点、纯度、全序列、二硫键、糖基化、氧化等修饰的质谱分析研究，建立蛋白药物相关质量标准。近期主要开展了Cdk5和Sds3调控小胶质细胞激活调控神经系统炎症，以及外泌体临床检测新型标志物、结直肠癌和乳腺癌肿瘤细胞表面蛋白新靶标的大规模筛选与功能研究。
研究领域：“感染-免疫-肿瘤”及其相关的细胞信号转导
识别细胞内DNA的cGAS-STING通路对抗感染和抗肿瘤的免疫监视及治疗至关重要。蒋争凡实验室是发现STING蛋白重要功能的三个实验室之一（命名为ERIS，PNAS, 2009）及其二聚化（寡聚化）的重要作用，并对其进行了深入系统的研究：发现转录因子NFkB和STAT6对该通路介导的免疫反应非常重要（JI, 2017a；Cell, 2011）；硫酸化糖胺聚糖是STING活化必需的第二类配体及其高尔基体转运的原因（Immunity, 2021）；ARMH3-PI4KB合成的PI4P驱动STING的内体转运并维持活化（Immunity, 2023）；STING通过形成“相分离器”调节天然免疫（Nature Cell Biology, 2021）；Caspases负调控天然免疫反应，包括炎症小体活化的Caspases（Immunity, 2017；JI, 2017b）及凋亡活化的Caspases（Molecular Cell, 2019），避免过度免疫反应并保证细胞凋亡“免疫沉默”；锰离子对于机体抗感染重要（Immunity, 2018；PNAS, 2021），Mn2+是细胞内cGAS的第二个激活剂，以独特方式激活cGAS（Cell Reports, 2020），以此为基础发明了可激活细胞免疫、体液免疫和黏膜免疫的锰佐剂（CMI, 2021）及增强肿瘤免疫治疗的“锰免疗法”（Cell Research, 2020）；发现3`3`-cGAMP特异性磷酸二酯酶（Cell Research, 2015）。此外，发现PCBPs-AIP4介导的蛋白质降解途径负调控天然免疫关键分子MAVS降低或避免RNA病毒感染引发的过度反应（Nature Immunology, 2009; Cell Research, 2012）以及NEMO-IKKα/β对于RIG-I-MAVS通路中激活TBK1/IKKε至关重要（PLoS Pathogens, 2017）。
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以昆虫为传毒介体的病毒病害一直是造成水稻产量损失最严重的病毒病害之一。水稻矮缩病毒 (Rice dwarf virus, RDV) 和水稻条纹叶枯病毒 (Rice stripe virus, RSV)是对我国水稻产生过严重产量损失的病毒病害。RDV由叶蝉以持久增殖型方式传播, RSV由灰飞虱以持久方式传播，且可经卵传播。迄今，对病毒如何引起病害研究很多，但是，病毒与介体传毒昆虫的相互作用研究的很少。本实验室主要研究方向：1）病毒与植物宿主的相互作用以及病毒侵染对宿主发育的影响和致病机制；2）植物宿主对病毒的防御机制与病毒的反防御机制；3）病毒与传播介体昆虫宿主的相互作用以及介体传播病毒机制；4）病毒对昆虫介体免疫系统的干扰和介体的抗病毒免疫机制。
你是否想要近距离接触来自海底的神秘智慧生物，观察它们炫目的变色能力和繁复的触手运动，运用前沿的神经科学与人工智能技术窥探它们的内心世界？加入我们吧！我们研究头足类动物（包括乌贼和章鱼）的行为与神经。
头足类动物拥有无脊椎动物中最复杂的神经系统。他们的脑比很多与之体型相当的哺乳动物都还要大（神经元数量比小鼠多一个数量级），也表现出很多复杂的行为和高级的认知功能：如模仿学习，工具使用，有显著个性等。在演化历程上，头足类和我们在6亿年前就已经分开了。我们的共同祖先才刚刚演化出神经元，还没有聚集成可称之为‘脑’的中枢神经系统。头足类与脊椎动物各自沿着不同的路径独立演化。头足类神经系统是动物界里采取和人脑不同的发展路径所能到达的智力巅峰。研究头足类另类的智能，既可以发现趋同演化的神经机制，将会揭示在神经计算层面的普遍规律；也可研究人类所不具备的独特技能背后的神经机制：比如变色伪装的能力和复杂的触手运动控制。
（1）乌贼变色伪装行为的神经机制
乌贼可以改变全身的颜色和图案来模拟环境并隐藏其中。研究其变色行为有两个重要意义：一、乌贼的皮肤像一个覆盖全身的显示器，通过神经-肌肉系统实时并行控制上百万个色素细胞的大小来组成不同的图案，可从该系统中发现控制超高维度的运动输出的复杂神经算法。二、可以通过乌贼体表图案的实时变化读取动物的主观视知觉和內隐状态；且由于变色伪装可以瞒过包括人类在内的捕食者，研究此系统亦可揭示人类视知觉区别物体与背景的原理。研究乌贼控制变色伪装的神经环路与算法将有助于启发和革新人工智能的诸多领域。此外，随近年来卫星与无人机侦察技术的发展，军事单位的迷彩与伪装也亟需来自动物伪装策略的仿生学借鉴。
（2）章鱼复杂触手运动的分布式控制
去中心化的系统由大量分布式的控制节点组成，相比于集中式的控制系统，往往能兼具更好的稳定性和更好的灵活性。头足类神经系统很大程度上是一个去中心化的控制系统，超过2/3的神经元分布于外周，相比之下人类只有1%的神经元分布于外周。因此，头足类动物外周神经系统是研究行为分布式控制的独特对象。
章鱼的触手运动十分复杂，可以用以操纵复杂的工具。它的触手可以在任意地方朝任意方向弯曲，也可以在任意地方伸长、缩短、变软、变硬。相比于人类四肢运动的自由度受限与关节的数目，而章鱼的触手几乎有着无限的自由度。章鱼采取一种分布式的方式进行这种超高维度的运动控制，有超过60%的神经元分布于触手上；在切断中枢控制之后，触手自身的神经网络也能产生协调而复杂的运动。研究章鱼触手运动的分布式控制，将为仿生软体机器人系统提供独特的运动控制理论，也将有助于设计出更好的具自适应能力的神经仿生义肢。
神经科学的核心目标是阐明感知、行为和意识等产生的神经机制。
利用果蝇、小鼠和非人灵长类等多种模式动物，我们研究以上过程：1) 视觉“暗光”的分子机制 (Science, 2011; Nature Neuroscience，2008； Current Biology, 2020); 2) 嗅觉编码机制 (PNAS, 2016； Nature Communications, 2017); 3) 机械感知对进食决策的调控 (Science Advances, 2019); 4) 生物钟的神经机制 (Nature Communications, 2018； Science Advances, 2022; Nature 2023)。
我们发展了国际前沿的神经电生理技术（包括活体动物脑的多电极膜片钳记录），结合分子遗传、光遗传和双光子钙成像等，揭示大脑产生感知和行为的基本规律。目前，正在进行的研究课题包括：(1) 感觉信号编码和加工的神经机制；(2) 进食等本能行为的神经机制; (3) 生物钟和睡眠的神经机制。
基因组多样性和演化实验室成立于2009年，以猫科动物基因组学和保护生物学研究为核心，具备分子生物学和生物信息学干湿实验综合实力。实验室建有生物样品库及数据库管理系统、古DNA超净平台、基因组数据处理计算服务器等硬件设施；在高通量数据分析、动物基因组组装与注释、群体基因学、基因与性状关联性分析、连锁遗传定位等有丰富的数据分析经验；且能有效开展分子生物学、生化和细胞水平的功能实验。
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我们课题组主要致力于探索干细胞谱系内细胞命运及时、精确决定的分子调控机理，以及这些关键决策事件发生错误如何导致发育异常和疾病发生。
1. 神经元细胞命运及时锁定机制研究 - 终末分化是前体细胞退出细胞周期并分化为功能细胞的过程。异染色质区域在细胞终末分化过程中如何凝聚和扩展一直以来都是悬而未决的重要科学问题。我们近期的研究发现一个在进化上高度保守的转录因子通过液-液相分离得以植入神经前体细胞有丝分裂染色体的异染色质区域，进而通过促进异染色质区的凝聚和扩展形成转录抑制环境，最终确保神经元终末分化命运的锁定。这项研究出乎意料的结果揭示了转录因子通过其生物物理特性的变化引起异染色质结构重塑，进而驱动细胞终末分化的新机制。同时，这项研究首次建立了转录因子的液-液相变与生理条件下一系列重要生物学事件之间的因果关系，为相分离在动物发育过程中的重要生理学意义提控了强有力的证据。作为亮点推荐文章（featured article) , 这一研究成果于2020年2月发表于国际知名学术期刊 Developmental Cell。杂志同期还配发了评述文章和亮点推荐。
原文链接：https://www.cell.com/developmental-cell/pdf/S1534-5807(19)30990-6.pdf
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/14899.html
2. 神经祖细胞命运及时锁定机制研究 - 我们随后的研究发现 Retromer 复合体作为“拆弹部队”将神经祖细胞内可能被“引爆”的 Notch 受体及时“拆除”并运离，从而确保神经祖细胞命运的及时锁定。该研究揭示的由 Retromer 复合体介导的保护机制可能代表了一种普适规律：通过该机制，潜在有害或有毒的蛋白受体可以被及时清除，从而避免不良的后果。该研究也为解析 Retromer 复合体失活与多种人类癌症相关性的分子机制提供了重要线索。该研究发现于2018年9月发表于eLife 杂志，获得了同期杂志的特别新闻推送。
原文链接：https://elifesciences.org/articles/38181
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/4039.html
3. 神经干细胞命运及时锁定机制研究 - 干细胞自我更新与分化间精妙平衡的打破会引起组织稳态失衡，进而导致发育缺陷和癌症发生。我们的研究发现由神经干细胞不对称分裂最初建立的子细胞间的微小差异需要经过一个快速放大的阶段才能被最终锁定为两个截然不同的子细胞命运，并揭示超级延伸复合物 SEC 通过“信号放大器”机制，驱动这一放大过程快速、精确、稳健地完成。这项研究所揭示的细胞内放大器机制代表了一种细胞自主调控不对称分裂后子细胞命运锁定过程精确性与稳健性的普适规律。此外，该研究也为超级延伸复合体的过度激活与多种人类癌症的相关性提供了全新的理论解释。该研究发现于2017年3月作为封面文章 (cover article) 发表于发育生物学领域顶级期刊Developmental Cell。杂志同期还配发了评述文章和亮点推荐。
原文链接：https://www.cell.com/developmental-cell/pdf/S1534-5807(17)30118-1.pdf
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/4151.html
4. 时空信号耦合分子机制探究 - 我们近期的研究还揭示了时间信号和空间信号如何通过调控关键开关分子基因的染色质成环得以耦合，从而实现细胞谱系自然重编程的时空精确性和高效性。这项研究从一个新颖的细胞谱系自然转变的现象入手，层层深入，揭示了谱系自然转变高度时空精确性的分子基础。这为通过谱系重编程的方法在体高效产生大量有功能的特定体细胞提供了新思路和新策略。该研究成果于2018年5月发表于 eLife 杂志。
原文链接：https://elifesciences.org/articles/33934
简介：http:/homes/Index/news_cont/22/4072.html
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视觉是高等动物最重要的感知通道，人类获取的信息80%以上来自视觉。视觉认知神经机制研究对于理解大脑智能的奥秘，构建类脑计算、实现人工智能技术突破，均有重要科学意义。视觉系统的复杂性，源于视觉皮层神经环路的复杂性。由于技术的限制，我们对人类视觉系统环路机制的了解仍然非常有限。
精确到单个神经元的神经环路解析，将能提供脑皮层神经元编码功能及其相互间的连接和计算关系，这是系统神经科学家长久以来的梦想，也是实现类脑计算、突破人工智能的关键和基础。近几年，随着在体双光子成像、光遗传等新技术涌现，使得这一梦想有可能成为现实，2015年，美国脑计划斥资1亿美元，启动首个专项脑皮层网络计划（MICrONS），使得精细的神经线路绘制成为脑科学竞争新的至高点。
我们实验室建立了首个清醒猴双光子成像系统，能以单细胞分辨率检测大量神经元对视觉刺激的反应，分析其视觉信息编码。该项技术，可以应用在各个不同脑区，包括初级到高级视皮层、前额叶等，以及各种脑认知功能研究，比如客体识别、选择性注意、工作记忆等的神经机制研究。双子显微镜还可以进行高分辨率的树突成像，获得目标神经元在视觉信息处理中的输入输出和计算关系。利用树突成像、光遗传等新技术，可以获得单个神经元的局部神经线路，并绘制猕猴视觉皮层的精细神经线路，最终理解脑认知信息处理基本原理，并为类脑计算及新一代人工智能研究提供有突破性的概念和生物学基础。
主要的研究方向在于运用数学和大规模科学计算的方法去模拟、数值仿真、分析神经生物学中神经元网络的动力学特性，通过数学分析了解哺乳动物皮层的生物功能是如何在神经元网络各组分之间的相互作用中产生的。在神经生物学领域中最有意义的贡献是揭示了神经元网络动力学和网络结构之间的可能联系，而此联系已有神经生理学上的实验证据。并且通过模拟哺乳动物视皮层的大规模神经元网络，利用数学方法找到了一个可能的分岔结构确定了一个视皮层动力学上的运行点，从而发现了哺乳动物视觉朝向选择性的一个新机制。回国之后，课题组已经 (1) 利用数据时空分解方法研究大规模神经元网络的动力学性质并进行数据驱动式降维; (2) 应用数学降维方法，开拓分析光学成像数据的技术，发展预测神经元功能网络和功能连通性(functional connectivity)的算法，(3) 开展同时具有高空间分辨率和高时间分辨率的光学成像技术，研发线虫行为及其神经环路同步成像的光学成像系统。
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本实验室招收对如下课题感兴趣的本科生、博士生和博士后（请随时联系：wsq@pku.edu.cn）：
1. 钙通道和通道型钙信号蛋白的电生理学
2. 钙信号转导相关蛋白的冷冻电镜结构生物学
3. 细胞局部钙信号（钙火花、钙火星）的时空动态和分子机制
4. 细胞钙稳态和钙信号转导的转录调控机制
5. 细胞钙紊乱及心脏疾病的分子机制和早期干预对策
6. 自主神经系统对心肌细胞钙稳态和钙信号转导的调控
7. 心脏及其神经支配的发育、再生和类器官模拟
8. 冬眠动物细胞钙稳态和代谢调控机制及冬眠的人工诱导
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我实验室致力于探究与人体疾病紧密相关的蛋白质机器的功能基础。自2014年入职北京大学并建立独立实验室以来，首先集中研究了激酶的分子机制，特别是对人体内分泌系统中新发现的激酶进行了深入研究。近年来，研究重点转向了免疫球蛋白的分子机制，特别是通过解析人源IgM的系列结构，阐明了其组装机制，并揭示了其与特异性受体及疟原虫蛋白的相互作用机制。还研究了人源分泌型IgA的结构，并揭示了其被肺炎链球菌特异性识别的机制。在新冠疫情期间，积极参与抗疫研究，系统地分析了新冠病毒IgG抗体的表位、分类、配对策略及其对不同病毒突变株的免疫应答。还对IgE进行了研究，揭示了IgE高亲和力受体复合物的组装机制。作为通讯作者或共同通讯作者在Nature、Science、Cell等学术期刊发表30余篇论文。未来将继续深化对免疫相关蛋白的研究，旨在为药物开发和疾病治疗提供坚实的理论基础和创新思路。
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团队成员主要荣誉：
1 人次国家自然科学基金青年科学基金
1 人次国家自然科学基金外国青年学者研究基金
4 人次中国博士后科学基金
1 人次国家资助博士后研究人员计划
1 人次北京市自然科学基金青年项目
1 人次北京市自然科学基金外籍学者项目
4 人次北京大学CLS优秀博士后基金
1 人次 Boehringer-Ingelheim Postdoc Fellowship Award
1 人次北京市高校优秀博士毕业生
1 人次北京大学优秀博士毕业生
1 人次北京大学优秀博士学位论文
3 人次“国家奖学金”
10 人次“校长奖学金”
3 人次“专项学业奖学金”
2 人次“廖凯原奖学金”
1 人次“秦宛顺靳云汇奖学金”
1 人次“吕义长奖学金”
2 人次“苏州工业园区奖学金”
1 人次“学院奖学金”
1 人次 Keystone Symposia Scholarship（美国）
1 人次 Society for Neuroscience Trainee Professional Development Award（美国）
毕业博士研究生：
2024年：2 名（2020级生科院、2019级PTN项目）
2023年：3 名（2017级生科院、2018级CLS项目）
2021年：2 名（2016级CLS项目、2016级生科院）
2020年：2 名（2015级CLS项目）
分子生态学 & 生物多样性
本课题组研究领域为分子生态学及生物多样性，利用分子生物学、遗传学、生物信息学等方法研究生态学问题，近年来研究方向主要为利用环境DNA方法解析生物多样性分布模式、群落构建机制及环境影响因素，基于分子宏条形码的动物精准食性分析和食物网关系研究，以及多种受威胁野生动物的种群遗传学。
实验室致力于RNA/DNA修饰的新生物学通路、新功能和新机制研究以及基因编辑新方法的开发。我们综合运用包括化学生物学、表观遗传学、RNA修饰、基因编辑、单细胞组和基因组学等多学科手段，尤其关注RNA生物学在人类疾病诊断与治疗当中的应用。
实验室关注动物的行为，目前，我们最感兴趣的是反应时间，抑制控制（如等待），时间感知（如运动计时）和物体识别。以大鼠为行为模式，通过训练动物执行相关任务来了解这些行为形成和输出的神经机制，包括对学习过程的了解，以及学习后神经活动与行为的关系。我们用大量的精力通过损伤，化学遗传学和光遗传学的方法来干扰指定脑区，并研究这种操作对动物行为的影响，其中，会通过统计学和机器学习进行详细姿态分析。为了解神经元在行为中的功能，我们主要采用慢性多通道电生理记录，同时监测几十甚至上百个神经元的放电活动，并结合高频录像解析神经元与肢体活动的精细关系。长远看来，通过对脑基本功能的机制解析，实验室或许能帮助人们进一步理解导致认知或运动障碍的神经系统疾病，如帕金森氏症，冲动，和多动症。
古代基因组学是利用考古或古生物样本中获取的遗传信息，研究其遗传背景和种群历史的技术。本实验室的研究方向为人和动物的古代基因组学，致力于探究东亚地区人群遗传背景的历史变迁、与欧亚大陆不同地区人群之间的遗传交流；以及家养动物的起源、扩散、和这些与人类存在密切联系的动物所反映的人类群体历史。
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以斑马鱼（Danio rerio）为模式动物，开发并完善以CRISPR/Cas为基础的基因组编辑技术，结合单细胞测序等技术，研究心血管、胰腺等组织器官发育与再生的遗传基础及其基因表达调控机制，建立人类疾病的斑马鱼模型并进行发病机制研究。
I. 本实验室长期以来主要以细胞生物学、分子生物学和生物化学等为研究手段，在分子水平、细胞和亚细胞水平以及组织和个体水平上，从事干细胞增殖与分化、细胞周期调控、细胞核结构和动态变化及功能、Ran GTP酶功能调控等方面的研究。实验材料主要包括：培养细胞，小鼠，非洲爪蟾，果蝇等。
II. 已取得如下主要成绩：
1，发现Ran GTPase 控制核膜装配(Science, 2000; Curr Biol, 2011; J Cell Sc, 2012）。10，发现Aurora A/B, Plk1, Cdk1等激酶综合调控纺锤体装配(PNAS，2009，2013；Cell Res, 2008, 2011; J Cell Sci, 2009, 2013a, 2013b)。
11，发现CDK1, Aurora A/B和TPX2等综合调控纺锤体装配的新机制（J Cell Biol, 2015a; J Cell Sci, 2015；J Biol Chem, 2015)。
12, 发现去泛素化酶Ups16和Plk1综合调控动粒与纺锤体微管的结合及纺锤体装配的调控机制（J Cell Biol，2015b；CMLS，2017）。
13，发现细胞周期调控因子调控初级纤毛动态变化及其细胞信号转导功能（J Cell Sci, 2013， 2014；PLoS Biol, 2015; J Biol Chem, 2017a）。
14，发现DNA复制起始调控因子CDC6调控rDNA转录的新机制（J Cell SCI，2016）和调控中心体复制的新机制（NatureCommunications，2017）。
15，发现CDK4-Cyclin D1激酶调控细胞周期起始的新机制（J Biol Chem，2017b）。
III. 在研经费主要来源：科技部干细胞专项；科技部蛋白质机器专项；基金委重点课题；基金委重大国际合作等。
IV. 热烈欢迎有志从事相关基础研究的优秀博士后、博士研究生和本科生加盟。
本实验室的研究集中在探讨阿尔茨海默病等神经退行性疾病中细胞死亡的机制。我们发现了胞内淀粉样沉积具有毒性并且在阿尔茨海默病早期引起神经元死亡。另外，我们还发现了一种细胞和细胞之间的称为纳米连接的结构，纳米连接可以将细胞联体并转运包括淀粉样沉积在内的胞内物质。纳米连接可能在神经退行性疾病中传递细胞死亡信号并且造成细胞级联性死亡。在另一方面，我们发现在阿尔茨海默病的动物中，轴突和轴突起始节部位的可塑性产生改变。在将来的研究中，我们将继续探讨这种可塑性改变的机制和其对阿尔茨海默病的发生的影响。
张泽民实验室致力于用前沿的基因组学和生物信息学技术来解决癌症生物学中的重要问题，利用计算和实验相结合方法来揭示肿瘤发生过程、肿瘤微环境和对药物响应中的系统变化和重要遗传因素，以推进癌症免疫治疗和靶向治疗的发展。主要的研究方向包括：一，应用单细胞测序技术来研究肿瘤微环境特别是肿瘤浸润免疫细胞的精确组成、相互作用、以及功能状态；二，研究肿瘤的异质性、基因组机制、及其对耐药性的影响；三，开发原创的生物信息学工具和数据库，来进行单细胞基因组数据和癌症基因组大数据的整合、分析和可视化，以揭示癌症的亚型、驱动基因以及其他致癌因素的遗传基础，从而发现新型癌症靶点和标记物。
主要研究方向包括鉴定影响肿瘤发生发展和转移调控的新蛋白，揭示泛素化、类泛素化、乙酰化等蛋白质翻译后修饰在DNA损伤应答、肿瘤细胞耐药、肿瘤代谢、免疫调控中的作用和分子机制。先后主持和承担了国家自然科学基金生命学部和医学部重点项目（3）、面上项目（7），国际合作ICGEB课题（2），教育部博士点优先发展基金、科技部863、973、国家重大科学研究计划近二十个项目的研究。
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