《文逾九章：吳文俊》在滬首發 解碼數學泰鬥的科學人生
2026-01-15 04:20 6,146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)
上半年，中國外貿增速第一省是青海。 今年上半年，青海省完成進出口總值35.9億元，同比增57.7%，增速連續六個月位居全國第一；其中出口增長112.1%，進出口、出口增速雙雙領跑全國。 這份成績單背後，是青海立足高原特色、拓展開放通道、激發市場活力的獨特發展路徑。 特色是青海外貿發展的底氣。地處青藏高原，獨特的自然地理條件賦予了青海豐富的產業資源。這裡既有冷涼氣候孕育的綠色農產品，也有廣袤戈壁下蘊藏的清潔能源與鹽湖資源。青海沒有浪費這份饋贈，錨定自身優勢，讓高原特色成為外貿突圍的一大引擎。 青海油田100萬千瓦光伏電站。(無人機照片)圖/記者 馬銘言 攝 在農業領域，「青字號」農產品加速走向全球。 上半年，青海特色農產品出口至45個國家和地區，出口額增長56%達3.4億元，增速位居全國首位。 其中，冷涼蔬菜出口增長2倍左右，凍鱒魚等冷水魚相關產品首次出口日本，出口量、值領跑全國，「雙冷」產業成為青海外貿出海新引擎。 在工業領域，青海在綠色產業浪潮中搶佔一席之地。 上半年，新能源產品出口18億元，同比激增5.6倍，成為核心增長極。其中，鋰離子蓄電池出口14.4億元，同比增長32倍；鹽湖化工產品出口5.1億元，增長2.5倍，成為青海外貿新名片。 區域協同則為這份特色答卷添上濃墨重彩的一筆。 青海8個市州全面開展進出口業務，形成了梯次推進的開放格局。西寧市以光伏晶矽、鋰電池等產業扛起全省79.6%的進出口份額，發揮核心引擎作用；海東市實現馬鈴薯、油菜籽自營出口零突破，推動高原糧倉走向國際；海西州聚焦鹽湖精細化工，進出口同比增長1.5倍；海南州圍繞冷水魚和甘草精深加工產業擴容提質，進出口增長1.4倍。 各市州立足特色、協同發力，讓青海外貿基本盤愈發堅實。 如果說特色是青海外貿的內功，那麼開放便是打通「任督二脈」的關鍵。作為內陸高原省份，青海唯有主動聯通海外，才能讓特色資源真正走出去。 這些年，青海圍繞建設「綠色絲綢之路」，高水平協同共建西部陸海新通道，實施格爾木陸港型國家物流樞紐強基擴能工程，提升經格爾木、吉隆口岸至尼泊爾貿易通道能級，實現國際班列量質齊升。 上半年，青海與91個國家(地區)開展貿易，其中對67個共建「一帶一路」國家進出口29.6億元，增長78.7%，佔青海省外貿總值的82.5%。 政策護航則讓開放之路走得更穩。 青海省商務廳修訂完善外貿支持政策，著力破解企業跨境對接與融資難題；印發重點國際展會清單，靈活支持企業開拓國際市場；提升外綜服平臺水平，引導中小微企業開展進出口業務。 一項項舉措有效激活了經營主體活力。上半年，166家民營企業扛起青海87%的外貿總值，進出口增長89.3%，增速居全國第一。 當凍鱒魚登上日本餐桌，鋰電池點亮國際市場，藜麥種子在歐洲生根發芽……青海用實踐證明，內陸省份也能憑特色聯通全球，靠開放擁抱世界，書寫外貿高原奇蹟。 (「三裡河」工作室)
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