人类分泌的以及膜结合的大多数蛋白质都有共价连接的寡糖链或聚糖。糖基化影响着蛋白质的物理和化学性质及其生物功能。不难理解，蛋白质糖基化的改变与越来越多的人类疾病有关，而聚糖也越来越多地被视为潜在的治疗靶点、治疗药物的重要组成部分和生物标志物。尽管糖基化途径在生化方面被研究得很透彻，但人们对指导人类体内这些生化反应的细胞和组织特异性调节的基因网络知之甚少。由于缺乏对糖组变化的调控机制以及糖组与人类健康和疾病之间联系的详细了解，人类糖生物学的临床应用进展缓慢。人类遗传学和基因组学是用于提供人类体内糖生物学知识的两种亟待开发的工具，它们为剖析复杂性状的生物学特性提供了一种强大的数据驱动型不可知方法。本文总结了人类群体糖原组学的现状。在第1节中，简要概述了N-聚糖的结构组织；在第2节中，介绍了主要的血浆糖蛋白。接下来，在第3节中，总结、分类并归纳了当前N-糖基化全基因组关联研究（GWAS）的结果，这些研究提供了有关糖基化群体变异遗传调控的新知识。迄今为止，此类研究仅限于分析人体血浆N-糖组以及免疫球蛋白G和转铁蛋白的N-糖基化。虽然与不同组织和糖蛋白的大量糖组相比，这三种糖组只构成了相当有限的集合，但这三种糖组的研究确实可以提供有力的分析和归纳。然后，在第4节中讨论已确定位点中的基因，并在第5节中特别关注具有强支持作用的基因。最后，在第6节和第7节中介绍新发现的特殊案例，重点关注与人类蛋白质N-糖基化有关的基因变异的潜在作用机制和生物靶标。
异常糖基化被认为是结直肠癌（CRC）的一个标志。虽然细胞系和血清的N-糖基化已经被广泛研究，但由于肿瘤的异质性和N-聚糖结构的复杂性，组织中肿瘤相关N-聚糖的分析受到阻碍。为了克服这些障碍，本文提出了一项使用激光捕获显微切割技术的研究，该研究可以在很大程度上分解来自异质性组织，包括癌细胞、间质细胞和健康黏膜细胞不同区域的不同N-糖组特征。采用多孔石墨化碳液相色谱-电喷雾电离串联质谱法对N-聚糖糖醇进行分析，实现了对同分异构体的分化和结构表征。总共鉴定出116 个N-聚糖，它们在癌症、间质和正常黏膜中呈现显著的表达差异。与健康黏膜相比，癌细胞显示α2-6 唾液酸化和单触角的N-聚糖增加，以及平分型N-聚糖减少。此外，特异性唾液酸化和携带(sialyl-)LewisA/X抗原的N-聚糖只在癌症中表达。与癌症相比，间质显示出较低水平的寡聚甘露糖苷和单触角N-聚糖、LewisA/X表位和硫酸盐化，以及（核心）岩藻糖基化和α2-3 唾液酸化表达的增加。本研究揭示了CRC和对照组织中不同细胞类型的不同N-糖组谱，并证明为发现癌症相关聚糖而对它们进行单独分析的必要性。
免疫球蛋白G（immunoglobulin G, IgG）的N-糖基化在炎症性疾病的发展中起着重要作用。本研究旨在评价IgG N-糖基在消化道（GI）癌症亚型中的诊断效能。从中国医学科学院肿瘤医院招募749 名消化道癌症患者，包括食管癌（esophageal cancer, EC）、胃癌（gastric cancer, GC）、结直肠癌（colorectal cancer, CRC）和胰腺癌（pancreatic cancer, PC）患者。采用亲水交互高效液相色谱-超高效液相色谱（Hydrophilic interaction liquid chromatography using ultra-performance liquid chromatography, HILIC-UPLC）分析血浆中IgG 的N-糖基构成。采用Bio-Plex 悬液芯片系统检测方法（Bio-Rad）进行炎症因子检测。采用典型相关分析（canonical correlation analysis, CCA）探索糖基和炎症因子之间的相关性。采用Lasso 回归和logistic回归模型，基于检测到的糖基谱建立可用于区分消化道癌症患者和健康人群的诊断模型。与健康对照组相比，EC、GC、CRC和PC 患者的唾液酸化和半乳糖基化水平降低，而二等分N-乙酰葡萄糖胺糖基化水平在消化道癌症患者中升高。此外，只有PC患者具有低水平的岩藻糖基化。消化道癌症组的白介素（IL）-1β、IL-31 和可溶性CD40 配体（sCD40L）水平均高于对照组。IgG N-糖基的组成与炎症因子相关（r = 0.556）。基于糖基的模型表现出良好的诊断效能，EC、GC、CRC和PC 的受试者工作特征曲线下面积（AUC）分别为0.972、0.871、0.867 和0.907。这些研究结果表明，IgG N-糖基化在调节消化道肿瘤的发病机制中发挥了重要作用。血清IgG N-糖基可以作为潜在的非侵入性辅助消化道癌症临床诊断的方法。
如果不了解与可结晶片段（Fc）结构域天冬酰胺297 相连的N-聚糖发生的变化，就无法充分认识免疫球蛋白G（IgG）在免疫系统调节和对抗传染病中的重要作用。这些聚糖影响抗体稳定性、半衰期、分泌、免疫原性和效应子功能。因此，本研究分析并比较了64 名流感患者、77 名新冠病毒肺炎（COVID-19）患者和56 名健康对照者的总IgG 糖组——在单个聚糖结构和衍生糖基化特征[唾液酸化、半乳糖基化、岩藻糖基化和平分型N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）]的水平上。本研究显示，已故的COVID-19 患者中IgG 半乳糖基化、唾液酸化和平分型GlcNAc 显著减少（其中平分型GlcNAc 显示出最显著的减少），而IgG 岩藻糖基化则增加。另外，流感患者和COVID-19 幸存者中IgG 半乳糖基化保持稳定。流感患者的IgG 糖基化更具时间依赖性：在疾病的前7 天，唾液酸化增加，岩藻糖基化和平分型GlcNAc减少；在接下来的21 天内，唾液酸化减少，岩藻糖化增加（而平分型GlcNAc保持稳定）。COVID-19 幸存者和流感患者IgG糖基化变化的相似性可能是对包膜病毒产生充分免疫反应的结果，而在已故COVID-19 患者中观察到的变化可能表明其偏差。
既往研究已发现免疫球蛋白G（immunoglobulin G, IgG）N-糖基化与代谢特征之间存在关联，但对于它们之间是否存在因果关联尚有待研究。本研究使用孟德尔随机化（Mendelian randomization, MR）研究方法，整合全基因组关联研究（genome-wide association studies, GWAS）和数量性状基因座（quantitative trait loci, QTL）数据，探究IgG N-糖基化与代谢特征之间的双向因果关联。在正向MR分析中，通过整合IgG N-糖基-QTL遗传变异与GWAS数据和代谢特征进行分析，分别发现59 个[包括影响体质指数（body mass index, BMI）的9 个IgG N-糖基（GP1 和GP7 等）和影响空腹血糖（fasting plasma glucose, FPG）的7 个IgG N-糖基（GP1 和GP5 等）等]和15 个[包括影响BMI的5 个IgG N-糖基（GP2 和GP11 等）和影响FPG的4 个IgG N-糖基（GP1 和GP10 等）等]由遗传决定的IgG N-糖基在单样本和两样本MR研究中与代谢特征存在因果关联（全部P < 0.05）。相应地，对整合代谢特征-QTL-遗传变异与GWAS结果和IgG N-糖基进行MR分析的结果显示，在单样本和两样本MR研究中，分别发现72 个[包括影响GP1 的一个因果代谢特征，即高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C）和5 个影响GP2 的因果代谢特征（FPG、收缩压（systolic blood pressure, SBP）等]和 4 个[包括影响GP3 的一个因果代谢特征（HDL-C）和影响GP9的一个代谢特征（HDL-C）等]由遗传决定的代谢特征与IgG N-糖基之间存在因果关联（全部P < 0.05）。值得注意的是，在单样本和两样本的MR分析中均发现了由遗传决定的高水平的GP11 与BMI水平增高存在因果关联[固定效应模型-Beta (SE)：0.106 (0.051) 和 0.010 (0.005)]，高水平的HDL-C与GP9 水平降低存在因果关联[−0.071 (0.022)和−0.306 (0.151)]，且这一结果在单样本和两样本的meta 汇总分析中得到了进一步验证[固定效应模型-Beta（95%置信区间）分别为：0.0109 (0.0012, 0.0207) 和−0.0759 (−0.1186, −0.0332)]。综上所述，本研究全面的双向MR分析提供了IgG N-糖基化与代谢特征之间双向因果关联的证据，在一定程度上揭示了IgG N-糖基化与代谢特征之间的生物学机制。
系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus, SLE）是一种发病机制不明、临床表型异质性大的自身免疫性疾病。目前已有的SLE血清生物标志物灵敏度或特异性有限，使得SLE的早期精准诊断存在困难。在本研究中，通过对389 例SLE患者及304 例健康对照者进行深入的糖组学分析，鉴定出血清免疫球蛋白G（IgG）上的两种N-糖链能够作为SLE的诊断生物标志物。在容易与SLE混淆的其他系统性自身免疫性疾病（如类风湿性关节炎、原发性干燥综合征或系统性硬化症）中，这两种生物标志物没有出现显著变化，提示这两种N-糖链生物标志物对诊断SLE具有特异性。值得注意的是，这两种N-糖链生物标志物被证
明是自身抗体非依赖性的，并且适用于所有阶段的SLE患者。基于片段特异性糖链分析和糖肽分析，发现这两种N-糖链生物标志物位于IgG 上的Fc 区域，并与疾病活动性密切相关。而酶学分析结果则提示，SLE 患者体内一系列糖转移酶的失调可能是观察到的糖链产生变化的原因。研究结果为基于血清IgG糖基化和SLE潜在的新致病因素的高效人群筛查提供了新的思路。
亚临床动脉粥样硬化和代谢紊乱是心血管健康的重要风险因素，已有研究报道了应用免疫球蛋白G（IgG）N-聚糖模式作为炎症指标表征其发病风险。然而，对IgG N-糖基谱在心血管疾病（CVD）风险分层中的能力仍然未知。本研究旨在利用IgG N-糖基标志物开发追踪心血管疾病风险的年龄指数。本研究基于横断面调查，从Busselton 健康和老龄研究中共招募1465 名40~70 岁之间的个体。使用机器学习递归特征消除和惩罚回归算法逐步筛选特征糖基，并开发IgG N-糖基化心血管年龄（GlyCage）指数，以反映归因于心血管风险的与真实年龄间的偏差。结果显示，对GlyCage 指数贡献最大的是具有双分叉N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）的岩藻糖基化N-聚糖（GP6, FA2B）和具有双分叉GlcNAc 的双半乳糖基化N-聚糖（GP13, A2BG2）。GlyCage 独立于真实年龄，与较高的Framingham 十年心血管风险[优势比（OR）为1.09；95% CI: 1.05~1.13]和心血管疾病患病概率（OR: 1.07; 95% CI: 1.01~1.13）显著相关。GlyCage 大于真实年龄三年及以上的个体，其心血管风险和心血管疾病患病概率增加，调整后的OR值分别为2.22（95% CI: 1.41~3.53）和2.71（95% CI: 1.25~6.41）。GlyCage 指数区分十年心血管风险和事件的ROC 曲线下面积（AUC）值分别为0.73 和0.65，而真实年龄为0.65 和0.63。因此，本研究开发的GlyCage 指数利用IgG N-糖基谱追踪心血管健康水平。GlyCage 和真实年龄之间的差距能够独立地表征心血管风险，提示IgG N-糖基化在心血管疾病的发病机制中起作用。GlyCage 指数对心血管风险的预测能力需要在其他人群中进行外部和纵向验证。
免疫球蛋白G（IgG）是最丰富的血浆糖蛋白，也是重要的体液免疫介质。聚糖组成影响IgG 对配体的亲和力以及随之而来的免疫反应。IgG N-糖基化的修饰被认为是性激素调节免疫系统的各种机制之一。虽然月经周期是大多数育龄妇女中与性激素相关的中枢生理过程，但月经周期中的IgG N-糖基化动力学尚未得到研究。为了填补这一空白，本研究使用亲水相互作用超高效液相色谱（HILIC-UPLC）分析了70 名绝经前健康妇女在月经周期的12 个时间点（每7 天一次，持续3 个月）的血浆IgG N-聚糖。研究观察到IgG N-糖基化的周期性变化与月经周期阶段和血浆中的性激素浓度有关。在综合队列水平上，每种性状的模拟平均月经周期对IgG N-糖基化性状丰度的影响较低，无半乳糖基化N-聚糖的峰值为1.1%。然而，在某些情况下，个体自身变化相对较高；例如，月经周期中唾液酸化N-聚糖的最小值和最大值之间的最大差异高达21%。在所有测量中，月经周期阶段可以解释单半乳糖基化的单个IgG 糖基化性状丰度高达0.72%的变化。相比之下，高达99%的双半乳糖基化丰度变化可归因于IgG N-糖基化的个体差异。总之，月经周期中发生的IgG N-聚糖模式变化的平均程度很小；因此，无论月经周期阶段如何，都可以在大样本量研究中对女性进行IgG N-聚糖谱分析。
酮基-脱氧壬酮糖酸（Kdn）是哺乳动物中相当少见的唾液酸。然而，已经发现游离或偶联Kdn浓度升高与人类癌症进展之间存在关联。迄今为止，还缺乏确凿的证据表明Kdn发生在（特定的）人类糖蛋白（偶联的Kdn）上。本文首次报道了Kdn 在来自人类精浆和尿液的前列腺特异性抗原（PSA）N-连接聚糖上表达。有趣的是，仅在触角半乳糖α2,3-连接结构中发现了Kdn，表明Kdn具有高度特异性的生物合成。在与前列腺癌（PCa）相关的尿PSA队列中也发现了这种不寻常的糖基化特征，尽管在PCa和非PCa患者之间没有发现差异。需要进一步研究游离Kdn和偶联Kdn在人类中的发生、生物合成、生物作用和生物标志物的潜力。
随着聚糖在健康和疾病中的作用不断被阐明，很明显，聚糖的巨大复杂性也不可被忽视。为了充分描述聚糖结构，本文开发了一种综合方法，结合了一套成本效益好、应用广泛和易于操作的分析方法。本文工作流程的关键特点是利用可移动荧光标记——以氯甲酸-9-芴基甲酯（Fmoc）为例——来弥补不同糖组学分析方法之间的差距，特别是毛细管电泳-激光诱导荧光检测（xCGE-LIF）和基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）。通过对从鸡卵白蛋白、马血清和牛转铁蛋白中选择的复杂N-聚糖的详细结构进行分析，说明了本文所提方法的分析能力。此外，这种方法“可视化”了迄今为止难以识别的N-聚糖——如人类免疫球蛋白A上的硫酸化聚糖——包括聚糖结构的微小变化，期望为生物标志物的发现提供有用的新靶点。
本研究的目的是探讨血清N-聚糖模型在285 例丙氨酸转移酶（alanine aminotransferase, ALT）水平正常（< 40 IU·L−1）的慢性乙型肝炎（慢性乙肝）患者中诊断显著肝纤维化和肝硬化的临床意义。对每位入组患者进行肝脏组织活检，并使用Ishak 评分系统评估患者肝脏组织纤维化程度。应用基于DNA测序仪的荧光糖电泳技术检测患者血清N-聚糖图谱，每例患者的血清样本中共鉴定出9 个N-聚糖峰。利用机器学习算法，即随机森林（random forest, RF）构建更理想的血清N-聚糖模型，以诊断显著肝纤维化（≥ F3）和肝硬化（≥ F5），并比较血清N-聚糖模型和其他纤维化标志物的诊断效能。肝脏组织活检结果显示，有显著肝纤维化和肝硬化的患者分别占63.86%（182/285）和16.49%（47/285），有显著炎症的患者为4.91%（14/285）。血清N-聚糖RF-A模型具有很好的诊断显著肝纤维化（≥ F3）的效能，其受试者工作特征曲线下面积（area under receiver operating characteristic curve, AUROC）为0.94，与肝脏组织活检的符合率为90.45%。在诊断肝硬化（≥ F5）时，血清N-聚糖RF-B模型的AUROC为0.97，与肝脏组织活检的符合率为88.94%。血清N-聚糖模型（RF-A 和RF-B）的诊断效能优于肝硬度值测量（liver stiffness measurement, LSM）、基于4 因子的纤维化指数（fibrosis index based on the four factors, FIB-4）和天冬氨酸转氨酶与血小板比率指数（aspartate aminotransferase-to-platelet ratio index, APRI）。在ALT 水平正常的慢性乙肝患者中，血清N-聚糖模型可作为诊断显著肝纤维化或肝硬化的潜在生物标志物。
本文聚焦核能的环境影响，将阐述与核能发电相关的四个主要环境问题：①控制正常运行条件下核设施的放射性释放，评估其非放射性环境影响（取水与非放射性水的排放等）；②乏燃料与放射性废物的长期管理，特别是将在地质处置库处理的乏燃料与放射性废物；③防止和缓解严重核事故及其放射性释放；④改善核安全水平，以限制核能的环境影响，提升公众对核能的接受度。核能的温室气体排放水平非常低，可以提供大规模、随需应变的可调度电力，在气候变化的背景下，核能在此方面具有独特的优势。在正常运行工况下，核电站对周围公众的年有效剂量影响可以忽略不计。人们已经做出了相当大的努力，以确保可持续地管理高放射性长寿命废物，并使其在地质结构中得到最终处置。从严重核事故中获得的经验促成了许多方面的重要的安全改进，其中包括反应堆的设计、运行管理方面的改善，以及事故管理指南的制定等。事实证明，这些是相当有价值的。严重事故的环境风险已经被大幅降低，确保即使发生事故，也可以最大程度地减少放射性物质的释放，并避免大规模的人员疏散。还需要继续采取措施，改善反应堆的安全性，提升核工业与核监管机构的透明度，以进一步降低核能的环境影响。
采用相分离调控技术解决了粉末冶金制备纳米结构钨铜（W-Cu）复合材料的难题。以铝（Al）作为媒介体，通过缓慢的异步相分离制备出具有多级纳米结构（HN）的W-Cu 复合材料。该复合材料不仅包含由Cu相和W-Cu 纳米结构组成的双重网络，在W基体中还弥散分布着体心立方结构的含Al 纳米颗粒。与
本征W/Cu界面相比，Al 调制的W/Cu界面和共格W/含Al 颗粒界面可有效转移电子并且产生电子间强耦合作用，使得界面具有更低的能量和更高的键合强度。由于具有大量的稳定异质界面以及界面的“自锁”结构，HN W-Cu 复合材料表现出优异的抵抗塑性变形能力。该复合材料的硬度和压缩强度显著优于其他烧结制备的具有相同Cu含量的W-Cu 复合材料。在往复滑动载荷作用下，高化学活性的Al 可避免基体过度氧化，由摩擦作用转变的表层结构具有良好的硬度和韧性匹配，因此表现出优异的耐磨性。本研究为不互溶组元金属基复合材料的结构设计、界面调控以及服役性能提升提供了一种新的策略。
电子封装行业坚信，摩尔定律还将持续存在几年，原因是最近的异构集成封装技术的研发。异构集成（HI）可以在芯片级（具有多个热点的单个芯片）、多芯片模块或垂直堆叠的三维（3D）集成电路中实现。通量值呈指数级增加，同时芯片尺寸减少和性能显著增加，导致散热增加。电子行业和学术研究界已经
研究了各种解决方案，以应对急剧增加的热管理挑战。与可分离的冷板/散热器不同，嵌入式冷却技术消除了从芯片到环境的大多数连续传导电阻。尽管将冷却方案嵌入电子芯片上会产生高传热潜力，但技术风险和复杂性仍然与这些技术的实施以及关于采用哪些技术的这种不确定性有关。本文讨论了嵌入式冷却、流体选择考虑因素，以及传统、浸没和基于增材制造的嵌入式冷却技术的最新进展。
人们对环境问题和可再生能源（RES）增长的认识在不断深入，使得能源生产领域开始转向RES如光伏发电（PV）系统，并朝着分布式发电（DG）的能源生产模式迈进，这种模式要求能源在本地产生、储存和消耗。本研究提出了一种将基于地理信息系统（GIS）的光伏发电潜力评估程序与能源生产和消费概况估算模型相结合的方法。特别地，创建了一种新的基础设施，可在分析家庭用电需求的同时，协同仿真建筑物屋顶的光伏发电集成。本文所提出的模型基于高时空分辨率，并考虑了阴影的影响以及真实天空条件下的太阳辐射估算。该模型结合了多种以高时间分辨率估算能源需求的方法，并考虑了真实人口的现实消费情况。这套方案提出具体建议，以促进对城市能源系统的了解，并在未来智慧城市的背景下整合RES。在意大利都灵市对所提出的方法进行了测试和验证。估算了整个城市居住区（仿真现实人口）消耗的电能，以及在建筑物屋顶安装光伏系统可产生的电能（考虑了两种不同的方案，前者仅适用于住宅建筑物的屋顶，后者适用于所有可用的屋顶）。通过对所得结果进行深入分析，考察了该平台的功能。介绍了生成的电力和能源概况，强调了时空分辨率结果的灵活性。此外，还介绍了其他能源指标，如生产能源中的自我消耗和避免二氧化碳排放。
新型冠状病毒肺炎（COVID-19）在200 多个国家迅速传播，对人类健康构成重大威胁。引起COVID-19 的新型冠状病毒可随粪便排入排水系统。然而，人们对SARS-CoV-2 在社区下水道中的分布、存留和传播仍缺乏全面的了解。本研究在疫情暴发期间，调查了我国武汉某社区的通风立管、化粪池和主要下水道出口的病毒核酸分布情况。结果表明，在确诊患者住院后，SARS-CoV-2 通过建筑物的通风立管向环境中长期排放的风险较低。相较于气溶胶，SARS-CoV-2 主要在液相样品中检出，并且在确诊患者住院4 天后才能在化粪池污水中检测到病毒核糖核酸（RNA）。病毒浓度在排入下水道后可被稀释10 倍以上[根据大肠杆菌（Escherichia coli）测试结果]，污水中SARS-CoV-2 的检出可能指示了社区存在潜在无症状患者。对社区污水排水系统中SARS-CoV-2 的全面调查，有助于了解其通过粪便排入污水后的分布和传播特征，以及污水监测对COVID-19 大流行监测的可行性。
针对不断增加的大气CO2含量，膜技术被认为是一种有前景的碳捕集策略，其中亲CO2分离膜已经展示出显著的应用潜力，特别是在CO2/轻质气体分离方面。以聚环氧乙烷（PEO）为代表的CO2亲和材料因与CO2的特殊偶极-四极矩相互作用而吸引了广泛的关注。本文报道了一种简便的一步合成方案，通过原位聚合高度柔性的小分子PEO来克服其高结晶度和低机械强度的局限性。得益于短链PEO与聚合物基体之间的复杂链缠绕，使线性PEO的负载高达90%（质量分数）。因此，分离性能轻松超过了分离上限。此外，高结构稳定性使得分离膜在高进料压力[高达20 bar（1 bar = 105 Pa）]下表现出更好的CO2渗透系数和气体选择性。本研究同时改善了全聚合物膜的力学性能和气体分离性能，在工业碳捕集和气体净化领域展现出显著潜力。