2025廣州臺灣青年龍舟文化交流活動舉辦
2026-02-20 01:35 6,152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)
山西大學塢城校區西門。山西大學供圖 從明代的晉陽書院、清代的令德堂書院， 到1902年的山西大學堂； 從1918年的國立山西大學， 到1959年的山西大學。 百廿時光如水， 當下， 山西大學已經成為一所現代化綜合高校。 山西大學塢城校區。山西大學供圖 山西大學東山校區。山西大學供圖 山西大學大同校區。山西大學供圖 這裡是三晉文化浸潤下的高等學府， 是中國辦學歷史最悠久的高等學府之一， 是國家「雙一流」建設高校， 在這裡， 「中西會通、求真至善、登崇俊良、自強報國」 是校訓， 也是銘刻在師生心中的十六字真言。 2025年山西大學田徑運動會上的校訓。黃學文 攝 中西會通 山西大學自創立伊始就是中外合作的成果， 1902年，經李鴻章許可， 英國人李提摩太與山西巡撫岑春煊 用50萬庚子賠款 創立了中國近代第三座新型國立大學 ——山西大學堂。 李提摩太雕塑與山西大學堂牌匾。黃學文 攝 進入新中國後， 山西大學依舊不斷推進中外文化交流。 始建於1993年的國際教育交流學院， 是山西大學教育國際化的對外窗口。 學校與亞美尼亞「布留索夫」葉里溫國立語言大學 組建的葉里溫國立語言大學孔子學院； 與美國費佛爾大學 聯合組建的費佛爾大學孔子學院， 是三晉文化走出中國， 中華文化走向世界的重要平臺。 學生合影 求真至善 山西大學學子始終堅持以自身素質反哺社會發展。 飄揚的紅旗下， 山西大學研究生支教團已「出徵」了23次。 炙熱的暑氣中， 「三下鄉」實踐活動也已從省內走向了省外。 支教團成員與學生們的合影。山西大學供圖 支教團成員鏡頭下的孩子們。山西大學供圖 此外， 還有八大公益志願社團： 自行車協會 流浪貓關愛協會 軍事協會 教育知行社 …… 從動物保護到校園安全， 這些社團立足師生切實需求， 將「不啻微茫，造炬成陽」的理念 落到了校園生活的實處。 義賣活動。山西大學供圖 登崇俊良 在丁香花盛開的香氣裡， 山西大學為祖國培養出無數的優秀人才。 「忠於黨、忠於人民」的李雪峰； 於隱蔽戰線奮鬥的閻又文； 「全國勞動模範」 ——梁桐棟 …… 「得天下英才而育之」， 是山西大學不斷追求的目標， 三晉文化滋養出的優秀三晉人才， 正不斷奔赴各行各業， 在新時代祖國建設中發光發熱。 學生合影。山西大學供圖 拾光成炬，逐夢而行。張怡博 攝 自強報國 回顧百年辦學歷史， 山西大學始終堅持「應國家之需要」， 將人才培養目標與國家發展實際相結合。 量子科技、壓縮雷射、空間引力波探測、通用三維形貌重建 …… 科研「喜報」不斷傳來， 物理學、哲學學科入選國家「雙一流」建設學科名單， 學科建設不斷加強， 這些都源自於報國的決心。 2025年山西大學物理電子工程學院取得多項重要成果 同學們在光量子技術與器件全國重點實驗室。山西大學供圖 2025前沿光學學術交流會。山西大學供圖 物理電子工程學院旁「春風化雨 細推物理」石碑。黃學文 攝 山西大學哲學學院大門。黃學文 攝 塢城、東山、大同校區， 為學子們提供了學習的沃土； 丁香、華山松、玉蘭， 見證著每一次知識的綻放。 塢城校區圖書館。山西大學供圖 大同校區教學樓。山西大學供圖 令德湖畔， 悠揚的琴聲總是在每一個清晨響起； 令德湖景。李瑤 攝 老校門下， 嚮往的目光總是來自於新一代學子眼中。 國立山西大學老校門。黃學文 攝 「中西會通、求真至善、登崇俊良、自強報國」 十六字校訓， 見證了新時代的三晉故事， 伴隨了一代代學子登高的嚮往， 鑄成了山西大學的脊梁。 記者：張國強 李瑤 編輯：代碩 審校：魏園 責編：宋方燦 (微信公眾號)
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