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2026-03-01 06:26 8,627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)
本報訊(記者蔣菡)記者從中國有色金屬工業協會近日舉行的新聞發布會上獲悉，2024年，全球主要再生有色金屬產量達5547萬噸，在有色金屬總產量中佔比提升至33%。我國主要再生有色金屬產量達1915萬噸，約為十種有色金屬產量的24%。 「其中，再生精煉銅為精煉銅產量的33%，再生鋁約為電解鋁產量的24%，再生鉛約為鉛產量的47%，再生鋅約為鋅產量的18%。廢舊新能源電池再生利用得到的鈷約2.6萬噸、碳酸鋰約10萬噸，分別佔我國金屬鈷、鋰鹽產量的14%和10%。」該協會重金屬部主任段紹甫介紹。 「一系列報廢更新活動有力推動了再生有色金屬產量的穩步增長。」段紹甫介紹說，今年1~6月，我國主要再生有色金屬品種(銅、鋁、鉛、鋅)產量合計達998萬噸，同比增長4.55%，其中再生鋁產量560萬噸，同比增長10.89%。 另外，據商務部統計數據，2025年1~4月，報廢汽車回收量達到276.7萬輛，同比增長65%。從供銷合作總社家電拆解企業數據來看，規範拆解各類廢舊家電數量已超過700萬臺，同比增長25%。1~3月，廢棄電器電子產品回收量同比大幅增長70%，主要網際網路回收平臺的廢舊手機回收額同比增長50%。 據了解，今年上半年，隨著「兩新(大規模設備更新和消費品以舊換新)」行動的加力擴圍，國內主要廢舊有色金屬回收利用量(金屬量)增長至800萬噸，同比增長3.22%。其中，廢銅回收量為132萬噸，同比增長1.54%；廢鋁回收量為465萬噸，同比增長7.91%。 「為更好地落實再生材料推廣應用專項行動，提高再生材料應用比例，相關企業加快老舊設備更新，不斷加大先進適用工藝技術裝備攻關力度，從而提高再生金屬的回收率和產品質量，並開發出再生比例更高的產品。」段紹甫舉例說，立中集團生產的免熱處理鋁合金中再生鋁使用比例可超過50%，中孚實業生產的易拉罐罐體中再生鋁平均使用比例接近50%，最高已達85%。 此外，他表示，超長期特別國債支持大規模設備更新資金積極向民營企業項目傾斜，其中工業設備更新、回收循環利用領域支持民營企業項目的資金佔比超過80%。這促使以中小型民營企業為主的再生有色金屬產業加速升級，提升生產和管理水平，培育出更多的骨幹企業。
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