一周前沿科技盘点〔147〕｜干细胞工程突破：延缓衰老并逆转生物年龄；高精度地表建模迈入厘米级时代

随着人口老龄化加剧，如何延缓衰老、改善老年健康成为科学界关注的重点。近年来，科学家通过干细胞工程技术，构建出具有抗衰能力的新型细胞，并在灵长类模型中验证其有效性。

无人机遥感技术的发展，为地表高精度三维建模提供了新手段。近期研究团队在飞行方案与模型优化方面取得突破，推动该技术向更高精度迈进。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第147期。

1《Cell》丨干细胞工程突破：延缓衰老并逆转生物年龄

SRC长寿基因遗传改造原理

随着年龄增长，干细胞储备减少导致组织再生与稳态维持能力下降，是机体衰老的重要标志。然而，干细胞耗竭是衰老的原因还是结果，以及外源性干细胞是否能有效延缓衰老，仍是未解难题。此外，人类干细胞在衰老微环境中植入效率低、驻留时间短且存在致瘤风险，限制了其临床应用。

中国科学院动物研究所刘光慧、曲静团队联合首都医科大学宣武医院王思课题组，构建出具有抗衰老、抗应激和抗恶性转化能力的工程化人类抗衰型间充质祖细胞（SRC），并在灵长类动物模型中验证其延缓衰老的效果。

研究团队自2011年起开展系列研究，逐步建立SRC技术体系。SRC 1.0通过编辑NRF2基因增强抗氧化能力；SRC 2.0则对FOXO3基因进行双位点改造，重构信号调控网络，提升移植功能。结果显示，SRC 2.0具备良好的抗衰活性、适应性和安全性。

在相当于60至70岁人类的老年食蟹猴模型中，SRC静脉注射未引发不良反应，且可显著改善认知功能、减少组织退行病变、提升基因组稳定性。系统生物学分析显示，SRC干预使多种组织的衰老基因表达年轻化，机器学习评估显示神经元和卵母细胞的生物学年龄分别逆转6至7岁和5岁。

进一步机制研究表明，SRC释放的外泌体在促进细胞年轻化、抑制炎症及维持基因组稳定方面发挥关键作用。该成果为人类衰老干预提供了新的细胞治疗策略。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.05.021

2《ISPRS》丨高精度地表建模迈入厘米级时代

区域空谱自适应泛化驱动的无人机载遥感大区域高精度BRDF建模流程

随着无人机遥感技术的不断成熟，现实场景中三维光场建模效率大幅提升。利用机载多光谱或高光谱相机获取多角度影像，可实现对地表区域的高精度建模，推动地表参数反演理论发展。相比传统手段，无人机具备覆盖广、灵活性强、成像快和适应复杂地形等优势。然而，在飞行规划、多角度影像采集及模型适应性改进等方面仍存在瓶颈，限制了其在大范围高分辨率应用中的表现。

中国科学院西安光学精密机械研究所副研究员李海巍与研究员王爽团队提出创新解决方案。他们首创“无人机多矩形嵌套飞行方案”，并基于多角度影像计算出单像素类别、坡度、坡向等地表属性，构建了多角度信息库。在此基础上，团队对Hapke、Kernel、RPV等经典反射模型进行适应性改进，将建模精度细化至厘米级像素层面。

此外，研究人员提出“自适应扩散理论”，结合感知扩散窗口，将单像素建模结果扩展到最优观测区域，实现整体建模精度提升。实验结果显示，地物分类精度由91.65%提高至97.23%。

该成果不仅拓展了无人机遥感的应用边界，也为低空经济发展提供了新的技术支持路径。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2025.05.032

3《Advanced Science》丨近冰点染色法大幅提升脑组织成像质

NFT高尔基染色法示意图

在人脑成像领域，获取大体积脑组织中神经元的精细结构信息长期面临挑战。传统高尔基染色方法需在较高温度下进行以促进染料扩散，但容易引发组织自溶，破坏神经纤维结构，尤其在刚离体后迅速退化的人脑样本中更为明显。如何在低温条件下实现高效染色并保持神经元完整性，是当前研究的关键难题。

中国科学院上海高等研究院联合上海大学、上海交通大学团队，提出一种创新的近冰点温度（NFT）高尔基染色方法，成功实现了对冷冻尸检人脑样本中神经元的高保真染色。该方法在冰水浴条件下采用氯化汞基染色液处理样本，有效抑制了组织自溶，显著提升了染色效率与结构保真度。

定量结果显示，相比传统37℃染色方法，NFT方法在同一视野内神经元计数提高5.5倍，树突棘密度增加22倍。研究人员进一步结合同步辐射X射线成像技术，完成了人脑小脑和额叶皮质区域的微米级分辨率三维重构。

这一成果为解析大体积人脑组织中的神经元结构提供了全新技术路径，有望推动脑科学与脑疾病研究的发展。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202504468

4《The Astrophysical Journal》丨真实湍流环境也能促发尘埃聚集形成星子

三维全局多流体模拟展示垂直剪切不稳定性、穿流不稳定性、罗斯贝波不稳定性及开尔文–亥姆霍兹不稳定性在原行星盘中可共存，形成多处高密度尘埃团块，为星子形成提供条件。

原行星盘是行星诞生的摇篮，其中尘埃颗粒在复杂动力学环境中逐步聚集形成星子——一种尺度为103至105米的固态天体，被视为行星胚胎的前身。然而，在传统理论中存在一个被称为“米级障碍”的难题：厘米级尘埃因粘附力弱、气体扰动强，难以进一步增长成星子。

长期以来，科学家认为穿流不稳定性可能通过局部尘埃聚集引发引力坍缩从而形成星子，但盘内普遍存在的湍流会破坏这一过程。中国科学院紫金山天文台副研究员黄平辉团队与清华大学教授白雪宁合作，利用高分辨率三维全局多流体模拟技术，首次揭示了四种流体不稳定性可共存并协同促进尘埃聚集。

该研究基于Athena++磁流体代码和自主开发的多流体模块，结合自适应网格加密技术，模拟了垂直剪切不稳定性、穿流不稳定性、罗斯贝波不稳定性以及开尔文–亥姆霍兹不稳定性的相互作用。尽管后三种不稳定性会产生一定湍流扰动，但它们并不会抑制穿流不稳定性，反而显著增强尘埃团块的形成效率。

这项发现表明，在真实复杂的原行星盘环境中，尘埃仍能高效聚集并突破“米级障碍”，为星子乃至行星的形成提供新机制，推动了对行星起源的深入理解。

原文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/add345

5《PNAS》丨走神时大脑对刺激反应变弱，简单任务更容易“开小差”

内部和外部认知之间的相互平衡示意图

在日常生活中，人们常常出现注意力从当前任务转向内心思绪的现象，心理学称为“心智游移”。这种状态会削弱感觉和运动加工能力，影响行为表现。已有研究显示，人脑约有三分之一时间处于这种状态，但其如何影响大脑对外部刺激的神经同步，以及任务难度是否调节这一过程，尚不明确。

中国科学院心理研究所傅小兰研究员与加拿大渥太华大学Georg Northoff合作，采用思维探针法评估了被试在不同难度感觉和运动任务中是否出现心智游移。研究发现，无论是在感知还是动作任务中，心智游移仅在简单任务中显著降低大脑神经活动的相位一致性，而在困难任务中无明显影响。

这表明，任务难度调节着内部思维与外部任务之间的资源竞争：简单任务所需认知资源少，容易引发心智游移；而高难度任务则通过占用更多资源抑制“走神”。这种内外认知的动态平衡依赖于大脑对外部刺激的时间同步精度——即相位一致性。

该研究揭示了心智游移影响感觉与运动加工的共同神经基础，支持内外认知相互平衡的理论模型，并为探索人类认知统一机制提供了新证据。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2416387122%E2%80%82

6《Energy & Environmental Science》丨红外光也能发电，太阳能电池效率再突破

大连化物所发现光电-热电耦合效应可提升太阳电池效率

传统太阳电池能量转换效率受限于Shockley-Queisser理论极限，其长波区光子难以被光电转化利用。目前，如何利用长波区的能量来高效利用太阳全光谱能量是相关领域的研究难点之一。

针对上述问题，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿团队提出了光电-热电双效应耦合思路。研究人员基于钙钛矿材料热电性质和低热导率特性，在电池内部构建垂直温度梯度（ΔT），激发热电效应，进而将长波区红外光热能转化为电能。同时，短波区光子通过光伏效应将其转换为电能，以期实现太阳全光谱能量的利用。进一步，研究通过调控太阳电池结构与载流子传输特性，验证了光生载流子（光电效应）与热扩散载流子（热电效应）的耦合效应。结果表明，基于FAPbI₃的太阳电池在耦合热电效应后，能量转换效率从基准值25.65%提升至27.17%（ΔT=10℃）。这一结果初步验证了光电-热电双效应耦合策略在提升太阳电池性能方面的可行性。

该研究发现了光伏效应与热电效应耦合机制，实现了长波红外光热能利用，提升太阳电池能量转换效率至27%以上，为发展高效太阳电池提供了新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D5EE01548K

关于“科创热榜-前沿科技”

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