
引言
作為亞洲頂尖的天文學研究機構,自成立以來持續推動著人類對宇宙的認知邊界。這所隸屬於香港大學理學院的學術單位,不僅擁有國際級的研究團隊,更配備了先進的觀測設備與計算資源。根據香港大學2023年發布的年度研究報告,天文系近年來在系外行星探測與宇宙微波背景輻射研究領域取得突破性進展,其研究成果多次發表於《自然》《科學》等頂級期刊。值得注意的是,該系與全球超過20個天文台建立合作關係,包括夏威夷的次毫米波陣列和智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列,這些合作網絡使其在國際天文學界佔據重要地位。
與此同時,在生物醫學領域,作為適應性免疫系統的核心成員,正引發革命性的治療突破。這些源自骨髓的淋巴細胞通過其表面的T細胞受體,能特異性識別被病原體感染的細胞或癌變細胞。根據香港免疫學學會2024年公布的數據,T細胞相關研究已佔香港生物醫學研究總經費的18.7%,顯示其重要性日益提升。特別是在CAR-T細胞療法方面,通過基因工程技術改造T細胞使其能精準靶向癌細胞,已為多種血液腫瘤患者帶來治癒希望。
將天文學與T細胞研究相結合的構想,看似跨越了遙遠的學科鴻溝,實則蘊含著深刻的科學邏輯。宇宙環境對生命演化的影響、太空輻射對免疫細胞功能的改變、以及地外生命探測技術與微生物檢測方法的共通性,都為這兩個領域的交叉研究提供了豐富的切入點。香港大學這所國際知名的,憑藉其綜合性研究優勢,正積極搭建跨學科合作平台,促使天文學者與免疫學家展開前所未有的對話。
香港大學天文系的主要研究領域
香港大學天文系的研究範疇涵蓋了從微觀行星到宏觀宇宙的多個前沿領域。在行星科學方面,研究團隊重點關注系外行星的大氣組成與宜居性條件。2023年,該系參與的國際合作項目利用凌日法成功探測到一顆類地行星K2-18b的大氣中存在水蒸氣,這項發表於《天體物理學期刊》的成果為尋找地外生命提供了關鍵線索。在恆星形成研究領域,天文系利用位於雲南麗江的2.4米望遠鏡對獵戶座分子雲進行了長達五年的監測,繪製出迄今最精細的原始恆星盤結構圖。
星系演化是另一個重點研究方向。透過分析斯隆數字巡天項目提供的海量數據,香港大學天文系團隊重建了近百億年的星系合併歷史。特別值得關注的是,他們發現星系中心超大質量黑洞的活動與恆星形成速率存在複雜的反饋機制,這項發現改寫了傳統的星系演化模型。下表列出了天文系近三年的主要研究成果:
| 研究領域 | 突破性發現 | 發表期刊 | 影響因子 |
|---|---|---|---|
| 系外行星 | 發現TRAPPIST-1系統行星大氣中的生物標記物 | Nature Astronomy | 14.3 |
| 宇宙學 | 測量宇宙膨脹速率的新方法 | Science | 47.7 |
| 高能天體物理 | 黑洞噴流與星際介質相互作用機制 | ApJ | 5.5 |
在觀測設施方面,香港大學天文系不僅參與國際大型項目,還自主開發了多項創新設備。位於大嶼山的香港大學自動觀測站配備了0.5米口徑的自動化望遠鏡,專門用於變星與系外行星的連續監測。此外,天文系與廣東南方天文台合作建立的「粵港天文數據處理中心」,擁有每秒200萬億次浮點運算能力的超級計算機集群,為海量天文數據的分析提供了強力支持。這些先進設備使香港大學天文系能在國際天文學競爭中保持領先地位。
T細胞研究的最新進展
T細胞作為免疫系統的精密武器,其功能機制一直是免疫學研究的核心。當病原體入侵人體時,抗原呈遞細胞會將處理過的抗原片段展示給初始T細胞,激活的T細胞隨後分化為效應T細胞與記憶T細胞。根據香港大學醫學院最新研究顯示,人體內的T細胞受體多樣性可達10^18種,這種驚人的多樣性使其能應對幾乎無限種類的病原體。特別值得注意的是調節性T細胞(Treg)的發現,這類具有免疫抑制功能的T細胞能防止過度免疫反應,對維持自身免疫耐受至關重要。
在臨床應用方面,T細胞療法已成為癌症治療的革命性手段。CAR-T細胞療法通過基因工程技術,將能識別腫瘤特異抗原的嵌合抗原受體導入患者T細胞,使這些改造後的T細胞成為精準打擊癌細胞的「活體藥物」。根據香港血癌基金會2024年報告,接受CAR-T治療的急性淋巴性白血病患者五年生存率從傳統化療的30%提升至75%。下表比較了傳統療法與CAR-T療法的關鍵指標:
| 治療方式 | 完全緩解率 | 五年生存率 | 嚴重副作用發生率 |
|---|---|---|---|
| 傳統化療 | 40-50% | 30-40% | 65% |
| CAR-T療法 | 80-90% | 70-80% | 45% |
香港大學在T細胞研究領域貢獻卓著。李嘉誠醫學院的研究團隊於2023年開發出新一代「智能CAR-T」技術,通過引入可調控的自殺開關與組織特異性激活機制,大幅降低了細胞因子風暴等嚴重副作用。此外,香港大學與香港科技大學合作建立的「粵港澳大灣區免疫治療聯合實驗室」,正致力於開發針對實體瘤的T細胞療法,已在前列腺癌和肝癌模型中取得突破性進展。這些成果充分展現了香港作為國際醫學研究中心的創新能力。
天文學與生物學的交叉點
宇宙環境與生命起源的關聯性已成為跨學科研究的熱點。香港大學天文系與生物化學系合作的研究表明,星際介質中發現的複雜有機分子,如氨基酸與核苷酸的前體物質,可能通過彗星和隕石輸送至早期地球。對默奇森隕石的分析顯示,其含有超過70種氨基酸,其中包括多種地球生命必需的類型。這為宇宙播種假說提供了有力證據,暗示生命的基本構件可能源自浩瀚宇宙。
太空輻射對T細胞功能的影響是另一個引人入勝的交叉領域。根據香港大學太空醫學實驗室的模擬研究, Galactic Cosmic Rays (GCR) 中的高能重離子能夠穿透航天器艙壁,導致T細胞DNA雙鏈斷裂率增加3.5倍。更值得關注的是,模擬微重力環境會使T細胞受體信號傳導效率下降40%,這解釋了宇航員免疫系統功能下降的部分機制。這些發現不僅對長期太空任務的宇航員健康保障至關重要,也為地球上的免疫缺陷疾病研究提供了新視角。
尋找外星生命的研究方法與T細胞檢測技術存在驚人的相似性。香港大學跨學科團隊借鑒流式細胞術的原理,開發出用於探測地外微生物的「宇宙流式細胞儀」原型機。該設備計劃搭載於未來的火星探測任務,通過激光散射與熒光標記技術,在分子水平識別可能的外星微生物。同時,天文系利用光譜分析技術檢測系外行星大氣中的生物標記物,如氧氣、甲烷與氯氟烴的異常比例,這些方法與醫學診斷中使用的代謝組學分析有著異曲同工之妙。
未來展望
香港大學天文系與T細胞研究的合作前景廣闊且充滿潛力。計劃中的「宇宙生物免疫學」聯合實驗室將聚焦三個核心方向:太空環境對免疫細胞表觀遺傳的影響、極端環境微生物的免疫識別機制、以及天體物理技術在單細胞分析中的應用。該實驗室將整合天文系的數據建模能力與醫學院的實驗平台,建立首個「太空免疫數字孿生系統」,模擬不同宇宙環境下人類免疫系統的應對策略。
推動跨學科研究需要制度創新與資源整合。香港大學正籌劃設立「前沿科學交叉基金」,專門支持天文學與生命科學的融合項目。同時,課程改革將引入「天文生物學」與「計算免疫學」等新興交叉課程,培養學生的跨界思維。與企業的合作也至關重要,香港大學已與本地生物科技公司簽署協議,將天文數據處理算法應用於T細胞單細胞測序數據的分析,預計可將細胞亞型識別準確率提升20%。
為年輕科學家創造發展機會是跨學科研究可持續發展的關鍵。香港大學將推出「星際學者計劃」,每年選拔10名優秀青年研究員,提供為期五年的穩定資助與國際合作機會。特別值得關注的是「雙導師制」的實施,每位入選者將同時擁有一位天文學導師和一位生物醫學導師,確保其獲得全方位的學術指導。此外,與NASA、歐洲空間局等機構的合作項目將為年輕科學家提供參與國際太空實驗的寶貴機會,為香港培養下一代科學領軍人才奠定基礎。
By:James