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马炯

青年研究员。1999-2003年在复旦大学物理系完成本科学习。2003-2008年在复旦大学物理系光学专业硕博连读,获得理学博士学位,期间于2007-2008年作为分别访问南非Rhodes University及挪威University of Oslo,研究纳米荧光颗粒用于光动力治疗的研究。2008年,加入美国鲍灵格林州立大学(Bowling Green State University)生物系及光化学中心,在单分子测量研究组进行博士后研究工作。2012年,随课题组搬迁至美国天普大学(Temple University)生物系,并晋升研究助理教授。2015年至今在复旦大学光科学与工程系工作,研究方向是从事光学技术在生物学中的应用与发展,其中在光学技术研究上集中在新型超分辨显微技术的开发和应用,在生物学研究上主要集中在细胞核孔复合物对基因相关物质运输的选择机制。

课题组现今招收本科生、研究生,若有生物背景的博士生可以按生命科学院的要求来攻读博士。有兴趣的同学直接email联系:jiongma at fudan.edu.cn。

教育经历

2003-2008年,复旦大学,物理系,光学博士(硕博连读)。

2007-2008年,挪威University of Oslo,生理系,访问学者。

2007年6-9月,南非Rhodes University,化学系,访问学者。

1999-2003年,复旦大学,物理系,理学学士。

工作经历

2015年至今,复旦大学,光科学与工程系,青年研究员。

2012-2015年,美国Temple University,生物系,研究助理教授。

2008-2012年,美国Bowling Green State University,生物系及光化学中心,博士后。

科研方向

我们实验室的目标是立足于生物课题需求,开发各类光学显微镜探测与分析技术。近期将主要集中在解决新型超分辨显微技术在生物医学领域的开发和应用。具体的方向有:

1、新型实时三维高速超分辨显微镜的开发及相关的生物应用。将致力于开发一系列不基于点扩散函数操作的实时三维单分子荧光跟踪技术,用于快速的单分子定位追踪、长距离追踪、结合光开关技术的超分辨成像等。其中会开发数种对应不同要求的技术及相应的显微镜插件。

2、单点斜入射快速超分辨显微技术(SPEED Microscopy)在各类对称生物系统内的应用。SPEED显微技术是马炯博士在美国为探测细胞核孔复合物(NPC)中的分子运动路径开发的超分辨显微技术,该技术可以在400微妙的时间分辨率下,以9纳米的空间定位精度追踪分子,并利用NPC系统的对称性开发了一种退卷积计算方法,获得了三维的分子运动路径。这种技术适用于各类有对称体系的分子运动系统中,不仅可以推广到如纤毛及胞间连丝等生物系统,也可以用于研究各类分子通过纳米管道的流体力学问题。

3、荧光的时间分辨光谱(FLIM)在生物医学研究中的应用。除了基于FLIM开发癌症诊断技术外,还将结合FLIM和超分辨单分子跟踪技术,在追踪分子的同时获取时间分辨信号。

4、细胞核孔复合物(NPC)对基因相关物质运输的选择性机制。NPC是连接细胞核及细胞质间的主要通道,其对基因相关的各类物质运输的调控,是细胞基因调控的重要一环节。实验室研究NPC将分成三个方向:一、基于SPEED技术,研究各类蛋白、RNA及病毒在核孔内的传输路径及调控机理;二,开发几纳米精度的单分子荧光技术并结合冷冻电镜(Cryo-EM)研究细胞核孔结构蛋白的组成;三、开发适合的单分子追踪技术,研究核孔内非折叠蛋白的分布及性质。

5、腺相关病毒(AAV)在基因治疗中的相关机理及应用。AAV病毒是现今唯一用于实用的基因治疗技术,但其感染细胞的机理仍处于探索阶段,实验室将与四川大学合作,开发和结合光学及生物化学标记手段,研究AAV感染细胞的七个过程中的机理,并以此改造和增加AAV基因治疗的效果。

6、光动力治疗(PDT)。在PDT的研究中,光学将不再只是用于探测,而将直接作用于生物体起到作用,该研究在欧洲被广泛的用于皮肤癌症的治疗中。我们实验室在这方面的主要工作将集中在:结合纳米材料技术用于探测和杀伤肿瘤细胞的研究以及利用超分辨技术研究PDT诱发细胞凋亡的机理研究中(与挪威奥斯陆大学合作)。

科研成果

1.         Ma J., Goryaynov A., Sarma A., Liu Z. and Yang W. (2015) Three-Dimensional Mapping of the FG-Barrier in the Nuclear Pore Complex” Submited .

2.         Ma J., Goryaynov A. and Yang W. (2015) Nanobody based single molecular detection for nuclear pore complex structurein preparation.

3.         Ma J., Kelich J. and Yang W. (2015) “SPEED microscopy and its application in nucleocytoplasmic transport”  In: Shackleton S., Collas P and Schirmer E (ed) Methods in Molecular Biology on the Nuclear Envelope. Spinger. Submited.

4.         Ma J., Dong B., Xiao W. and Yang W. (2015) “Single molecular study the adeno-associated virus transport through the nuclear pore complex” in preparation.

5.         Mudumbi K., Ma J. and Yang W. (2015) “The location and distribution of transmembrane proteins along the nuclear envelope determined by super-resolution microscopy” Submited to Nature Method.

6.         Kelich J., Goryaynov A., Ma J. and Yang W. (2015) “Super-resolution high-speed microscopy reveals a specific nuclear export mechanism for pre-ribosomal subunits” in preparation.

7.      Sarma A., Ma J. and Yang W. (2015) “Single-Molecule Study of the Calcium-Regulated Nucleocytoplasmic Transport” Submited to JCB.

8.      Schnell, S.,Ma, J.,Yang, W.,"Three-Dimensional Mapping of mRNA Export through the Nuclear Pore Complex" Genes,2014,5(4):1032-1049.

9.      Ma J., Liu Z., Michelotti N., Veerapaneni R., Pitchiaya S., Walter N. and Yang W. (2013) “High-resolution three-dimensional mapping of mRNA export through the nuclear pore” Nature Communication, 4:2414 doi:10.1038/ncomms3414. 

10.      Ma J., Goryaynov A., Sarma A. and Yang W. (2012) “Self-Regulated Viscous Channel in the Nuclear Pore Complex” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109 (19) 7326-7331. (21 times cited)

11.      Goryaynov A., Ma J., and Yang W. (2012) “Single-Molecule Studies of Nucleocytoplasmic Transport: from One Dimension to Three Dimensions” Integrative Biology, 4(1), 10-21. (Cover story)

12.      Ma J. and Yang W. (2010) “Three-dimensional distribution of transient interactions in the nuclear pore complex obtained from single-molecule snapshots” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107, 7305-7310. 

13.      Goryaynov A., Sarma A., Ma J., and Yang W. (2010) “Single-Molecule Imaging of Nuclear Transport”, J. Vis.   Exp. (http://www.jove.com/index/Details.stp?ID=2040).

14.      Lu SJ, Chen JY, Zhang Y, Ma J, Wang PN, Peng Q. (2008) “Fluorescence detection of protoporphyrin IX in living cells: a comparative study on single- and two-photon excitation”. Journal of Biomedical Optics 13(2):024014. 

15.      Ma J, Chen JY, Idowu M and Nyokong T. (2008) “Generation of singlet oxygen via the composites of water-soluble thiol-capped CdTe quantum dots – sulfonated aluminium phthalocyanines”. Journal of Physical Chemistry B 112 (15): 4465-4469. 

16.      Zhang Y, Mi L, Wang PN, Ma J, Chen JY. (2008) “pH-dependent aggregation and photoluminescence behavior of thiol-capped CdTe quantum dots in aqueous solutions”. Journal of Luminescence 128(12): 1948-1951. 

17.      Ma J, Chen JY, Yu Zhang, Wang PN, Guo J, Wang CC, Yang WL and Cheung NH. (2007) “Photochemical Instability of Thiol-Capped CdTe Quantum Dots in Aqueous Solution and Living Cells: Process and Mechanism”. Journal of Physical Chemistry B 111 (41): 12012-12016. 

18.      Yang Y, Ma J. Wang, YH, Yin, CH. (2007) “Studies on the compounds of 5-aminolevulinic acid and phospholipid”. Chinese Pharmaceutical Journal 42(1): 36-39. 

19.      Ma J, Chen JY, Guo J, Wang CC, Yang WL, Cheung NH and Wang PN. (2006) “Improvement of the photostability of thiol-capped CdTe quantum dots in aqueous solutions and in living cells by surface treatment”. Nanotechnology 17 (23): 5875-5881. 

20.      Ma J, Chen JY, Guo J, Wang CC, Yang WL, Xu L and Wang PN. (2006) “Photostability of thiol-capped CdTe quantum dots in living cells: the effect of photo-oxidation”. Nanotechnology 17 (9): 2083-2089. [Remark: this paper was selected as the highlight paper introduced in NanotechWeb 12 April 2006, and evaluated as one of most download papers in Nanotechnology (http://nanotechweb.org/cws/article/lab/24636) ] 

21.      Xue FL, Lu DR, Guo J, Ma J and Su Y. (2006) “Intracellular Delivery of CdTe Quantum Dots Conjugated with Polypeptide Tat”. Journal of Fudan University (Natural Science) 45(3): 298-302.

22.      Ma J, Chen JY, Guo J, Wang CC, Xu L, Wang, PN. (2005) “Photo-stability of water-soluble quantum dots in living cells”. Chinese Optics Letters 3: S208-S209. 

23.      Ma J, Cen Y and Chen JY. (2005) “An in vitro study on transition from NO-hemoglobin to methemoglobin: Oxygen effect”. Chinese Journal of Chemistry 23 (5): 637-639.

24.      Cen Y, Zhang R, Yao WH, Ma J and Chen JY. (2005) “Raman spectral study of nitrosyhemoglobin and several other hemoglobins”. Spectroscopy and Spectral Analysis 25 (3): 405-408. 

25.      Cen Y, Ma J, Zhu RY, Lu JJ, Qian SX and Chen JY. (2004) “Femtosecond time-resolved absorption of oxyhaemoglobin photolysis in living erythrocytes”. Chinese Physics Letters 21 (8): 1636-1639. 

小组成员

马炯生物光学实验室(MJ’s Bio-Optic Lab)于2015年秋在复旦大学信息学院光科学与工程系成立,欢迎有兴趣的同学前来报名加入!请联系jiongma at fudan.edu.cn。

我们对学生的要求:

  1. 积极、喜欢新事物、喜欢动手操作、喜欢挑战。
  2. 对生物或光学有兴趣。如果你还在迷茫不知道怎么选择,只要有一点点兴趣就好,我们希望把这点兴趣培养并扩大。
  3. 具备分子生物学或光学基础知识。有编程能力者优先。

 

学生培养计划:

  1. 光学硕博连读生:要求全面掌握各类显微镜的知识,并精通1-2种先进显微镜的操作、改造和设计,熟悉一种生物研究体系或课题。博士期间待遇从优。学习优良并提前完成毕业要求的学生将有机会在学习期间推荐到美国或欧洲相联系的实验室交流学习半年到一年。成绩优良者可推荐到蔡司、莱卡及奥林巴斯等各家显微镜公司就职,或推荐国外博士后职位。
  2. 生物学硕博连读生:可按照复旦大学生命科学院的课程及要求完成博士学位。要求理解各类显微镜知识,并精通1-2种先进显微镜的操作,精通1-2种生物学研究体系。其他条件同光学硕博连读生。
  3. 光学硕士或工程硕士:要求理解各类显微镜知识,并精通2种以上显微镜的操作。学习期间将实习操作各类不同的显微镜,并完成一种显微镜技术的改造工作。允许每周1-2天的相关企业实习工作(可推荐)。
  4. 本科生:实验室对年龄和资历无限制,任何知识量及操作能力达标的学生,都可以获得独立课题或参与相关研究生课题的资格。文章发表作者序列按贡献大小排序,童叟无欺。欢迎低年级的同学早些加入实验室。

 

 

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