微視頻｜問計於民
2026-02-22 21:38 5,361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)
津門故裡，海河之畔，8月9日，「何以中國·和合共生」網絡主題宣傳活動將在天津古文化街啟幕。 津沽大地，海河奔湧。「和合」二字如躍動的音符，貫穿於這座歷史文化名城的現代華章之中。天津的文化建設，正以其獨特的城市稟賦，奏響了一曲傳統與現代交融、多元與創新共生的時代樂章。 大象新聞記者 王曉娜 攝 「和合」基因，深植於津門的文化血脈。作為九河下梢、拱衛京畿的重鎮，天津自古便是漕運樞紐與商貿要衝。五方雜處的地理位置，孕育了其海納百川、兼容並蓄的城市品格。從老城廂的青磚灰瓦到五大道的小洋樓群，從京韻大鼓的悠揚婉轉到西洋音樂的嫋嫋餘音——多元文化在此碰撞、交融、沉澱，早已將「和合」精神刻入城市的基因圖譜。這份獨特的歷史積澱，正是今日天津文化創新取之不盡、用之不竭的源泉。 傳承煥新，奏響津門文化新樂章。面對新時代的命題，天津並未將豐富的歷史遺存束之高閣，而是以創新的思維激活傳統，讓古老文脈在當代語境中綻放芳華。 空間賦能，老城煥發新生機。依託老城廂、五大道等歷史街區保護更新，天津巧妙地將歷史風貌與現代生活需求相融合。傳統街區不再是靜態的「博物館」，而是融入創意工坊、主題書店、精品民宿等新業態，成為市民生活與遊客體驗交織的文化場域。歷史空間在功能迭代中重獲生機，文化記憶在當代生活中得以延續。 大象新聞記者 王曉娜 攝 非遺活化，古藝綻放時代光。 從楊柳青年畫的數位化展示與創新應用，到泥人張彩塑技藝與現代設計的跨界合作；從傳統曲藝在線上線下平臺獲得年輕擁躉，到相聲茶館裡迸發的時代新段子——天津的非遺保護已超越「搶救式」留存，邁入創造性轉化、創新性發展的新階段。古老技藝在融入現代生活、對接市場需求中煥發出前所未有的活力。 大象新聞記者 王曉娜 攝 多元交響，舞臺唱響新津韻：天津大劇院、濱海文化中心等現代場館的落成，為國內外頂尖藝術交流提供了舞臺。更可貴的是，這座城市並未因追逐「高大上」而冷落本土特色。京劇、評劇、梆子等傳統戲曲與交響樂、現代舞、先鋒話劇同臺爭豔，共同編織出天津文化生態的豐富圖景，完美詮釋了「津門和合韻」的當代內涵。 當海河兩岸的流光溢彩映照著古老建築的滄桑輪廓，當劇場裡經久不息的掌聲為傳統曲藝與現代藝術共同響起，天津正以其深厚的文化底蘊和鮮活的創新實踐，譜寫著一曲動人心魄的「和合」新韻。(評論員 王珍珍)
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