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2025-12-12 18:00 3,724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)
花樣滑冰國家隊米蘭奧運資格賽和成年大獎賽中國站暨中國杯選拔賽13日在北京收官。王詩玥/柳鑫宇位列冰舞項目榜首；小將張瑞陽排名女子單人滑第一，朱易、安香怡分列二、三位；張嘉軒/黃一航、彭智銘分獲雙人滑與男子單人滑第一名。 張瑞陽在比賽中 趙文宇 攝 按照相關賽程安排，2025年國際滑聯花樣滑冰奧運資格賽將於9月17日至21日在北京舉行，國際滑聯成年大獎賽中國站暨中國杯將於10月24日至26日在重慶舉行。 根據規則，奧運資格賽選拔名額為女子單人滑1個、雙人滑1對、冰舞1對；中國杯選拔名額為男子單人滑1個、女子單人滑2個、雙人滑2對、冰舞1對。 對於最終參賽名單，隊伍將遵照國際滑聯競賽規則，選派國家級及以上裁判員及技術專家現場打分，綜合選拔成績、過往國際滑聯A級賽事表現、競技狀態、心理素質及傷病情況等因素，確定參賽運動員名單。最終名單將在公示後報送國際滑聯確認。 通過本次選拔賽選出的參加國際滑聯花樣滑冰項目奧運資格賽的運動員，將代表中國參加9月份舉辦的奧運資格賽。如在資格賽中勝出，其獲得的資格為國家配額。 在昨日比賽結束後，王詩玥/柳鑫宇位列冰舞韻律舞榜首，朱易排名女單短節目第一，彭智銘位居男單短節目第一，而王瑀晨/朱磊退出了雙人滑的爭奪。 王詩玥/柳鑫宇在比賽中 徐峻傑 攝 13日率先進行的是冰舞自由舞的角逐。順利完賽的王詩玥/柳鑫宇得到114.54分，最終以191.10分排名總成績第一。任俊霏/邢珈寧、肖紫兮/何凌昊、林宇飛/高子健分列二到四位。 女單短節目分數排名第一的朱易在自由滑比拼中最後登場。前程較為順利的她在完成最後一個跳躍動作時出現失誤，手部還在比賽中被劃傷。最終她的自由滑得分為122.61，總成績193.30分排名第二。 朱易在比賽中 徐峻傑 攝 繼昨日後，剛剛升組的17歲小將張瑞陽又有出色發揮，她流暢完成了整套自由滑節目，最終以203.79的總分升至榜首。安香怡、陳虹伊排名第三與第四位。 「沒有那麼緊張，專注於滑自己的節目。」在張瑞陽看來，這是她能夠贏下這場比賽的關鍵所在。雖然仍有一些小瑕疵，但張瑞陽對自己的表現較為滿意。 張瑞陽還透露，未來這段時間，她會努力提升自己的穩定性，特別是在跳躍動作環節。她希望繼續提升狀態，在接下來的比賽中有好的表現。 張瑞陽在比賽中 趙文宇 攝 男子單人滑方面，彭智銘與陳昱東在自由滑比賽中均表現不錯，兩人的總得分也非常接近。最終彭智銘以3.45分的優勢位列第一，陳昱東遺憾排名第二。 由於王瑀晨/朱磊棄權，雙人滑實際僅剩張嘉軒/黃一航一對組合參賽，二人在當日自由滑比賽中得到138.49分。兩位選手賽後雙雙表示，將以隋文靜和韓聰為榜樣，繼續提升自己。
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