探訪第十五屆數博會：數位技術賦能出版業轉型升級
2026-03-15 14:42 2,185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)
眼睛，這個只佔人體重量1%，卻承載了90%信息獲取量的重要器官，是人類感知世界的核心窗口。有這麼一個說法：每個人的一生都會至少患一種眼病。近視、老花、乾眼、白內障、青光眼、過敏性結膜炎、眼底視網膜變性……你的眼睛還好嗎？忙碌的眼科診所，在暑假期間更是「忙碌指數」翻倍，你是否也是拿著預約號焦急等待的一員？未來，我們的眼部健康靠誰來守護？ 本期《開講啦》邀請到眼科大夫林浩添，作為國內一流眼科醫院——中山大學中山眼科中心的管理者，他志在讓高標準的眼科診治服務觸達每一隻尋求清晰明亮的眼睛。現在，他帶著自己的「5年目標」走上舞臺，解鎖未來眼部健康的無限可能。 老花眼不戴眼鏡 大腦可能「不開心」 眼睛出現了老視問題但堅持不戴眼鏡，這個習慣到底好不好？林浩添表示：不好！這會導致患者感覺到疲憊和焦慮，而患者往往意識不到是眼睛的問題。林浩添解釋，因為大腦中位於枕葉的視覺中樞與管理情緒的額葉可能相互影響，看到清晰明亮的世界會讓人心情愉悅，反之則有可能讓人emo，甚至影響認知。林浩添的研究顯示，導致視力下降的疾病，例如白內障，可能加速大腦功能的退化。所以，當你感受到眼睛不適，千萬不要忽略了它發出的「求救信號」！ 眼科大夫都還戴眼鏡！ 近視眼手術不靠譜？ 中國的近視人數已經達到7億，角膜雷射手術、有晶體眼後房型人工晶體、屈光性晶體置換術是當前可選的手術治療方法，但想做近視眼手術的你是否有過遲疑？眼科大夫都戴眼鏡呢！這些技術靠譜嗎？究竟選哪種方式更好？林浩添表示：「誰說眼科大夫不做近視眼手術？我們醫院很多醫生就做了！」他告訴大家，目前近視眼手術在技術上已經相對成熟，包括醫生在內，是否選擇通過手術的方式解決近視問題是個人選擇。林浩添還提醒我們，每個人的眼睛狀況不同，是否適合接受手術治療需要到正規的醫療機構進行檢查，遵從醫囑！並且，相比於醫療手段，更重要的是——保護好雙眼！ 全球首個眼科大模型來了！ 我國是全球眼病患者最多的國家，林浩添告訴大家，對於眼科大夫來說，患者向來是「多得看都看不完」。據統計，中國超過7億人被近視困擾，乾眼症患病率可達52.4%，白內障作為全國第一大致盲眼病，60歲以上人群的白內障患病率更是高達80%！全國眼科醫生只有6萬多名，如何守護好14億雙眼睛？目前，更多的眼病患者並不在眼科醫院集中的大城市，而是在眼科醫療資源極度缺乏的偏遠地區。林浩添回憶眼科前輩們的叮囑：「解決這個問題，讓患者看上病、看好病，新一代醫生要思考什麼技術是我們上一代做不了，而你們這一代有條件做、必須做的。」於是，隨著大數據以及人工智慧技術的發展，2010年，林浩添帶領團隊依託中山眼科中心積累的海量眼科診療數據，開始著手於眼科診療的數智化，在2017年開設了全球首個眼科人工智慧門診，並在2024年推出全球首個、也是國內唯一一個通過網信辦備案的眼科大模型ChatZOC。他表示，目前的AI診斷技術雖然還達不到眼科「老專家」的水平，但是對於偏遠的、「沒得選」的眼病病患，眼科診斷大模型這位「主治專家」，能夠及時給他們提供「靠譜」的眼科診療方案。 你的模糊我的模糊 其實不一樣 如果你感到眼睛模糊了，你會如何描述自己的症狀？實際上，不同眼病造成的模糊是不一樣的。而這些「看不到，說得出」的眼病，醫生往往需要通過患者描述自己的視覺症狀去判斷病情，有時憑藉常規的經驗下結論也並非準確。林浩添講述了自己的一段經歷，曾經有一位患者在被問診時形容「我眼前有蟲子」，按常規經驗，大夫會很容易將之判斷為飛蚊症，但是林浩添通過詳細的診查發現，患者的眼睛裡是真的有一隻活生生的、在蠕動的蟲子！這雖然是極小概率事件，但看不到患者眼中的世界是診斷上的難題，醫生需要大量時間進行抽絲剝繭式的檢查，為此，醫生團隊再次使用上眼科大數據，利用數量龐大的門診病例作為基礎訓練AI，逐步還原出不同眼病下患者看到的世界，協助醫生進行診斷。 5年後，你的私人眼科醫生 可以裝在口袋裡 林浩添在《開講啦》的舞臺上立下了自己的「小目標」——5年後，要打造出每個人都能擁有的，裝在手機裡，放入口袋中的「眼科醫生」；能夠走進家家戶戶，守護眼健康的「魔鏡」，只要照照鏡子，就能收到關於眼睛健康狀態的提示；大城市裡，家附近10公裡以內就有一輛眼科巡診車，讓看病掛號再也不是難題；更高的夢想是，聯合各方打造「眼科飛行醫院」，載著醫生和診療設備的飛機隨時去到全球有需要的地方。林浩添表示，現在他們已經打造出了眼科大模型ChatZOC，去年團隊的5G智能眼科巡診車已經去到了108個城鄉地區，15萬患者因此得到了從未有過的「靠譜」診治，為城市的每一條街道生成實時更新的護眼指數。如今，他的「小目標」正一步步實現，那麼5年後，他的眼科大夢想，我們一起拭目以待吧！
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