不代表国家数学水平,拓扑物理学即将迎来爆发
分类:生命科学

这个“副作用”能救命!卵巢癌耐药问题有新解
领队回应数学竞赛中国丢金:没刻意追求成绩,不代表国家数学水平
最新研究表明,自然界中约24%的材料可能具有拓扑结构——
拓扑物理学即将迎来爆发吗

马女士是在中国医学科学院肿瘤医院就诊的卵巢癌患者。仅仅持续化疗一个多月后,她就出现了严重的耐药反应。她的腹腔、盆腔因肿瘤细胞的扩散变得硬梆梆的,还伴随着胸闷、发烧、下肢肿胀等症状。令人遗憾的是,这种耐药反应并不罕见,已经成为制约卵巢癌治疗的一大障碍。

据中国之声《新闻纵横》报道,罗马尼亚布加勒斯特当地时间2月25号,第十一届罗马尼亚大师杯数学竞赛闭幕。最终中国队6名参赛者有4人获得银牌,1人获得铜牌,1人获得鼓励奖。团体总分方面,中国队获得第六名。前五名分别是美国、韩国、塞尔维亚、以色列和俄罗斯队。而2017年的本赛事中,中国选手曾获得个人第一名,团队第三名。这个比赛结果,引发了一场舆论讨论。#数学大赛中国队全军覆没#这样一个话题一度登上微博热搜榜。6名参赛者获得4银1铜,被描述成了“全军覆没”,显然是夸张了。但是,跟中国孩子在历年世界重大数学赛事上取得的成绩比起来,跟过去拿金牌拿到手软的情况比起来,中国队本届比赛的成绩确实并不突出。有舆论认为,在数学竞赛中成绩下滑和取消部分竞赛类升学加分项有关。还有很多网友担忧,中国年轻人的数学水平,是不是已经被其他国家超过了?那么,到底参加此次大赛的中国团队是个什么情况?如何评价此类竞赛以及成绩?为此,中国之声采访到了这次中国团队的领队。图片 1领队:将大师杯看作锻炼队伍的机会并没有刻意地去追求成绩第十一届罗马尼亚大师杯数学竞赛网站提供的名单显示,这次中国团队有6名选手参赛,另外还有领队和副领队各1人。对比由中国数学会发布的《2019年中国数学奥林匹克国家集训队名单》来看,这次参赛的6名选手都在2019年中国数学奥林匹克国家集训队名单中,并且,都来自上海的学校。此次领队瞿振华介绍:“罗马尼亚大师杯赛邀请在国际数学奥林匹克中成绩较好的国家参赛,是想要给高水平的学生一个更具有挑战性的数学比赛。它的赛题有时比国际数学奥林匹克还要困难。我国选派在全国数学奥林匹克决赛中成绩较好的省份组队参赛,一方面是考虑到组队和签证的便利性,另一方面,我们只是把罗马尼亚大师杯看作锻炼队伍的机会,并没有刻意地去追求成绩。今年罗马尼亚大师杯由上海组队参加,参加的六名学生都是在刚结束的中国数学奥林匹克决赛中获得金牌进入国家集训队的选手。”大赛网站显示:个人成绩排名中,第一名是以色列选手,他获得了41分,差1分满分;包括他在内,共有9名参赛者获得金牌;来自中国的参赛者最高成绩是35分,共有3人获得这个分数,分别排在第15、第16和第18名;6名中国参赛者中,没有人获得金牌,4人获得银牌,1人获得铜牌,1人获鼓励奖。团体排名中,美国队第一,中国队排在第六位。对竞赛结果瞿振华表示:“总体来说,我们选手都发挥了自身的水平,虽然没有金牌有一些遗憾。有3名选手获得35分,与金牌线37分差之毫厘。主要问题是第三题我们没有一个同学做出来,显示出我们的学生在遇到具有一些高等背景的组合问题时视野不够宽阔,这是值得注意和改进的地方。”图片 2教育部全面清理规范令“竞赛热”退烧领队:应该让竞赛回归本质此外,有舆论认为,在数学竞赛中成绩下滑和取消部分竞赛类升学加分项有关。还有舆论提出,这是不是说明“不学奥数我们的数学教育效果是不是不好了?不能出顶尖人才了?”罗马尼亚大师杯也好,国际数学奥林匹克也好,都只是显示了在中学生中数学竞赛的普及程度和训练水平,并不能简单地将其等同于一个国家的数学科技水平和顶尖数学人才情况,瞿振华领队指出:“因为这些更多地是由高等院校的水平和整体国力决定的。法国是国际上的数学强国,有很多获得菲尔兹奖的法国数学家,但是数学竞赛在法国的中学生中并不是很普及。”图片 3等待人们去学习的东西有很多,学习这些学科竞赛的内容是为了什么?数学竞赛的本意是为了数学的普及与提高,发现有数学天赋的学生,激发他们学习数学的兴趣进而走向数学研究。这次竞赛的参赛领队瞿振华认为:“一方面,我们应该淡化对国际奥数竞赛成绩的过分看重,让其回归本质,它只是高中学生展示自我数学解题水平的一个活动。另一方面,我们也需要给数学有特长的学生一个平台,让数学竞赛发挥本来的作用:普及与提高,激发学习兴趣。”也许就像这次引起大家关注的罗马尼亚大师杯数学竞赛,它对自己的介绍是,为年轻人展示其数学能力、交流知识和加强高中教育中的跨文化交流提供机会。央广记者:刘飞来源:中国之声《新闻纵横》

■本报记者 陆琦

近日,中国医学科学院肿瘤医院分子肿瘤学国家重点实验室教授刘芝华课题组发现了卵巢癌耐药的一个调控轴,并且据此提出联合使用两种抑制剂克服耐药的方法。相关成果发表在《PNAS》上,吴晓巍和罗擎宇共同为第一作者。

拓扑物理学领域可能即将迎来它的爆发。2月28日凌晨,来自中科院物理所、南京大学和美国普林斯顿大学的3个研究组分别在《自然》杂志发布了最新相关研究成果。

阻击耐药的罪魁祸首

他们的研究表明,数千种已知材料都可能具有拓扑性质,即自然界中大约24%的材料可能具有拓扑结构。

卵巢癌是女性最常见的妇科恶性肿瘤之一,5年生存率小于30%,病死率高居妇科肿瘤之首。以铂类为基础的化疗是维持患者生存期的主要手段,但较多患者都会在手术和化疗后出现耐药,肿瘤复发转移的问题。

这个数字让人震惊。因为在这之前,科学家知道的拓扑材料只有几百种,其中被详细研究过的只有十几种。

一旦出现耐药,临床治疗就只能退而求次,选择多西他赛、脂质体阿霉素等有效性低的药物治疗。

当物理遇见拓扑:打开一扇窗

探究卵巢癌的耐药机制,寻找有效的靶点和药物,提高卵巢癌细胞对化疗药物的敏感性,对于改善治疗和提高卵巢癌患者的5年生存率具有重要意义。

拓扑,描述的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的性质。对于普通人来说,这可能是让人云里雾里的科学名词。但当“拓扑”这一数学概念被引入物理学领域后,一方面推动了基础物理学研究的发展,另一方面也促使大量新颖拓扑材料出现。

化疗耐药是一个受多因素影响的复杂过程,肿瘤细胞的凋亡逃逸在其中起着非常关键的作用。MCL1是抗凋亡蛋白BCL-2家族中重要成员之一,其在包括卵巢癌在内的多种恶性肿瘤中表达较高,从而导致药物抵抗。

上世纪80年代初,物理学家第一次把宏观的观测量——霍尔电导和数学上的拓扑不变量联系起来,给出了量子霍尔效应的拓扑诠释。

但因MCL1的分子结构特殊,针对它的特异性抑制剂很少。目前仅有的一种抑制剂只在血液系统中有效,对于卵巢癌等实体瘤的抑制作用不明显。因此,研究人员想要找到它的上游分子,通过对上游分子的调控实现对MCL1的抑制。

在南京大学物理学院教授万贤纲看来,这为物理学打开了一扇全新的窗户。2016年诺贝尔物理学奖,就授予了在拓扑物理学方面有开创性贡献的3位理论物理学家。

“环环相扣”的调控轴

20多年间,科学家进一步发现在不同的维度和对称性下,还存在着各种各样的描述电子波函数结构的宏观量子数,即拓扑不变量。而具有非零的拓扑不变量的材料,就被称为拓扑材料。

泛素化和去泛素化都是蛋白的修饰类型,分别会促进和抑制蛋白降解的过程。因为它们能调控许多重要癌基因及抑癌基因的表达,因此是近年来肿瘤研究的热点。

“拓扑材料都有着新奇的表面态。”中科院物理所研究员方辰介绍说。

刘芝华课题组对泛素化及去泛素化酶有一定的研究基础。他们希望找到能够调控MCL1的去泛素化酶。

比如,二维拓扑绝缘体的表面态被称为螺旋表面态,当电子处在这样的状态时,它在前进过程中不会被杂质散射,因此原则上利用这一特点可以实现无能耗的传输。这让拓扑材料成为实现超低功耗电子元件的候选者。

研究人员利用文库筛选的方法,在人胚胎肾细胞中探究66个去泛素化酶对MCL1的调控作用。最终发现,DUB3能够显著上调MCL1蛋白水平,是稳定MCL1的最主要的去泛素酶。在9株卵巢癌细胞系中,DUB3与MCL1的表达水平也有显著的相关性。

又如具有拓扑性质的超导材料,这类材料的边界态被称为“马约拉纳零模”。它们在量子统计上具有特殊性质,被认为是实现量子计算机的可能的物理基础。

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