【活力中國調研行】6500噸鮮奶的智慧旅程
2026-03-03 12:26 4,586次浏览北京8月4日電 (記者 孫自法)在生命科學領域，基因組編輯技術的迅速發展和廣泛應用，為基礎研究和應用開發提供強大的技術支撐。不過，大片段DNA(脫氧核糖核酸)編輯一直面臨重大挑戰，對數千乃至數百萬鹼基的精準操縱更是基因編輯領域的核心難題，備受關注。 育種和基因治療有巨大應用潛力 來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所(遺傳發育所)的消息說，該所高彩霞研究員團隊最新研發出一種新型可編程的染色體編輯技術(Programmable Chromosome Engineering，PCE)。該技術在動植物中實現了從千鹼基到兆鹼基級別DNA的多類型染色體精準操縱，顯著提升了真核生物基因組的操縱尺度和能力。 利用大片段DNA精準操縱技術，研究人員不僅能實現多基因疊加編輯，還可通過操控基因組結構變異，為作物性狀改良和遺傳疾病治療開闢新路徑。同時，該技術有望推動新型育種策略的發展，例如通過操縱遺傳連鎖、調控重組頻率實現育性控制，以及消除連鎖累贅，充分釋放野生種質資源中優異等位基因的育種潛力。此外，精準染色體編輯技術的突破將加速人工染色體構建，在合成生物學等新興領域也有重要的應用前景。 本項研究PCE系統的開發和精準染色體編輯示意圖。中國科學院遺傳發育所 供圖 這項攻克大片段DNA精準編輯的重要成果論文，北京時間8月4日深夜在國際知名學術期刊《細胞》(Cell)上線發表。審稿人評價認為，中國團隊發表的研究工作，代表了基因工程領域的重大突破，在育種和基因治療方面具有巨大的應用潛力。 系統應用受到3個關鍵問題制約 論文通訊作者高彩霞研究員介紹說，以基因編輯工具CRISPR及其衍生技術為代表的編輯系統，通過可編程的嚮導RNA(核糖核酸)引導Cas9等核酸酶靶向基因組特定位點，已廣泛應用於特定鹼基和短片段DNA的精準編輯。但針對大片段DNA編輯，現有工具在編輯效率、尺度、精準性及類型多樣性等方面仍存在明顯不足。 研究團隊發現，位點特異性重組酶(Cre-Lox)系統具有染色體水平DNA操縱潛力，其原理是在基因組中引入Lox序列後，由Cre重組酶介導Lox位點之間的DNA重組來實現全基因組範圍內的遺傳操縱。 然而，Cre-Lox系統的應用受到3個關鍵問題的制約：Lox位點固有的對稱性導致重組反應可逆，不利於目的編輯的發生；Cre酶作為四聚體工作，提升其活性的工程改造難度高；重組後特異性位點殘留，影響編輯的精準性。 構建兩個可編程染色體編輯系統 高彩霞指出，為逐一突破上述限制，在本項研究中，研究團隊構建出系統性技術路徑：首先，開發高通量重組位點快速改造平臺，並提出不對稱Lox位點設計原則，成功創製新型Lox變體，保持高效重組效率的同時將可逆重組活性降低至陰性對照水平。 其次，基於研究團隊此前自主開發的融合蛋白通用逆摺疊模型、結構與進化約束信息的蛋白定向進化平臺AiCE，實現對Cre蛋白多聚化界面的精準優化，獲得重組效率提升至3.5倍的工程化Cre蛋白變體。 最後，研究團隊創建並優化了重組酶的無痕編輯策略Re-pegRNA，利用引導編輯器的高效編輯特性，通過設計特異性pegRNA對重組後殘留的Lox位點進行「重引導編輯」，將其精準替換為原有基因組序列。 通過這三項技術的集成優化，研究團隊成功構建PCE與RePCE兩個可編程染色體編輯系統，可對不同Lox位點的插入位置和方向進行靈活編程，實現鹼基從千比特(kb)到兆比特(Mb)尺度的大片段DNA精準無痕操縱。 研究團隊表示，他們在動植物細胞中，利用新研發的系統已成功實現18.8 kb超大片段DNA的定點整合、5 kb序列的定向替換、12 Mb的染色體倒位、4 Mb的染色體刪除及整條染色體的易位。他們還利用新型大片段DNA精準操縱技術，成功創製含315 kb精準倒位的抗除草劑水稻種質，展示出其廣泛應用前景。 據了解，AiCE成果7月上旬已在線發表於《細胞》，並將與此次研究成果以背靠背形式於8月下旬在《細胞》紙質版正式刊出。(完)
西安8月12日電 (梅鐿瀧 劉盼利)12日，隨著一聲機車轟鳴，滿載著50車電商貨物的X387次列車從西安國際港站緩緩駛出，一路向西開往烏魯木齊，標誌著絲路電商班列開行突破500列。 圖為X387次列車整裝待發。 劉盼利 攝 據悉，自2024年3月26日首發以來，由中國鐵路西安局集團有限公司(簡稱西安鐵路局)組織開行的絲路電商班列以「穩定、高效、創新」的運輸特點，吸引京東、順豐、極兔等紛紛加入，從初期30車編組到如今最高55車滿編，從單一運輸服務到全鏈條精益化運行，X387絲路電商班列向新疆烏魯木齊等地累計運送各類電商物資500列、20619車，成為電商企業降低物流成本、提升運輸時效的高性價比物流方案，為向西開放物流大通道注入強勁動能。 據了解，作為陝西始發的第一條西向快速城際班列，X387次絲路電商班列實行每日一班「客車化」運行，9時09分從西安國際港站準點發車，直達新疆烏魯木齊三坪、烏北站，120公裡/小時的時速與2706公裡的站到站距離，構建起平均36.18小時的「準時達」通道。 「絲路電商班列運行時間較圖定時間縮短近2小時，較公路運輸快5小時左右，幫助快遞電商企業有效降低10%的物流成本，實現全疆包郵。同時使用貨櫃鐵路運輸相對於公路運輸，大幅度降低貨物的貨損率，企業滿意度提升了70%。」西安鐵路局西安鐵路物流中心國際港營業部助理工程師上官璐皓說。 絲路電商班列穩定運營背後，是全鏈條的協同保障。西安鐵路局聯合中鐵貨櫃公司推行24小時全天候服務，通過前置選箱、單獨設置空箱提箱區等措施，將空箱裝汽車時間從30分鐘壓縮至10分鐘；與中國鐵路烏魯木齊局集團有限公司建立跨局協調機制，確保班列到達烏魯木齊三坪站後，組織快速入線卸車，並使用北鬥導航定位，為司機規劃最優線路，實施動態管控，將兩端公路短駁時間平均壓縮20分鐘，讓「鐵路幹線班列+兩端集配」的物流模式高效運轉。 據介紹，班列抵達當天便開始貨物配送，次日通過快遞運輸即可將貨物送到客戶手中，運輸時效提高約12%，為消費者帶來更快捷的購物體驗。同時，絲路電商班列以鐵路長距離運輸的運能優勢，每列車已從初期30車編組到如今最高55車滿編。運能大、成本低、受天氣影響小，班列受到越來越多電商企業的青睞，為陝西乃至全國快遞入疆提供了穩定高效的物流通道，促進了區域間的商貿流通。(完)
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