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2025-11-27 04:51 3,418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)
廣州8月12日電 (記者 蔡敏婕)第33屆廣州博覽會新聞通氣會12日在廣州舉行。本屆博覽會聯動大灣區資源，首次設立機器人表演專區，匯聚130多款機器人上演智趣盛宴。 本屆博覽會規劃設置新質生產力、「百千萬工程」和鄉村振興、銀髮經濟和醫療與健康、品質生活等4個主題展區，展覽總面積約18萬平方米，同比增長超50%，將成為展現粵港澳大灣區產業協同創新的重要窗口。 在備受關注的第九屆中國(廣州)國際養老健康產業博覽會上，科技元素與港澳資源成為最大亮點。廣州市老齡工作委員會辦公室主任嚴福長介紹，本屆老博會將設置智慧機器人專區，集中展示首款搭載大模型的具身智能心理健康機器人、智慧陪伴機器人、仿生機器人等多款新型機器人。 作為粵港澳大灣區唯一通過國際展覽業協會(UFI)資格認證的專業養老展，大灣區城市踴躍赴會交流，其中香港社會服務聯會將組織多家香港企業設置展位亮相。此外，韓國、日本等科技企業、養老機構及養老服務組織，攜智慧養老領域最新研發的科技產品與特色服務成果組團參展，展示國際化全場景智慧養老解決方案。 醫療健康領域同樣亮點紛呈。2025廣州醫療與健康產業博覽會設置3萬平方米展區，吸引超400家單位參展。廣州市衛生健康委員會藥政處處長鄧錫金稱，展會集中展示基因編輯、細胞治療、器官晶片等前沿技術。值得關注的是，港澳藥械通專場會議將搭建跨境醫療合作橋梁，推動港澳先進醫療技術與內地市場的對接。 消費幫扶展區則成為促進國內大循環的重要平臺。廣州市協作辦公室綜合調研處處長楊一航介紹，本屆消費幫扶展覽會吸引80個地市、320餘家企業參展。值得一提的是，粵港澳大灣區採購商代表將現場對接特色農副產品，推動幫扶產品融入大灣區消費市場。 據了解，第33屆廣州博覽會將於8月22日至24日在廣州舉行，其間將舉辦多場主題活動，包括AI醫療與大數據創新應用大會等，開幕式上還將發布廣州市銀髮經濟創新聯合體、廣州銀髮經濟公共實驗室合作夥伴招募活動，邀請港澳及內地企業共同開拓銀髮經濟新藍海。(完)
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