「永好」先生
2026-01-16 06:39 7,716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)
蘭州8月13日電 題：世界文化遺產鎖陽城遺址享「呵護套餐」煥「新顏」 作者 馮志軍 劉瀟 利用遙感測繪技術，對鎖陽城遺址範圍及周邊進行航拍掃描和三維重建；應用新材料提升遺址城牆的抗風蝕、抗坍塌能力；建立遺產監測預警體系，對遺址大環境和本體進行長期監測……近年來，位於甘肅酒泉市瓜州縣荒漠戈壁中的世界文化遺產鎖陽城遺址，經一系列文物保護工程「呵護套餐」煥「新顏」。 立秋伊始的一場雨水過後，被由遠及近的駱駝刺、紅柳等耐旱沙生植物簇擁著的鎖陽城更顯蔥鬱。遠處連綿起伏的沙丘、溝壑和風蝕臺在半人多高的綠植中若隱若現，近處高達10米的完整夯土城池輪廓難掩千年前的磅礴氣勢。不時從濃密林下突然竄出的野兔，引得絡繹不絕的遊人陣陣沸騰。 相較於幾年前，記者探訪此地時的「漫遊」，如今鎖陽城遺址內「可涉足空間」明顯縮小，參觀遊覽等活動進一步被規範，各類禁止攀爬、翻越等警示牌也密集豎立起來。 8月7日，航拍位於甘肅省酒泉市瓜州縣的鎖陽城遺址。(無人機照片)記者 李亞龍 攝 鎖陽城保護所文保工作人員馬建國13日說，近五年來，官方累計投入文保資金逾千萬元人民幣，組織實施了鎖陽城遺址外城和內城部分牆體的保護修繕工程、塔爾寺加固工程、鎖陽城及塔爾寺遺址三維數位化項目、鎖陽城遺址考古發掘等多項文物保護工程，以確保最大限度延長該遺址存續年限。 鎖陽城遺址，考古調查和勘探初步推測其年代約為公元7至13世紀。其內城、外城雙重城牆，以及牆體上的甕城、馬面、角墩及堡子等共同構成了保存完好的城市防禦體系，與經由灌溉技術形成的古墾區一起，為絲路交通和文化交流提供了重要的安全和補給保障，是人類開展長距離交通和交流的典型保障性城址。 8月7日，航拍位於甘肅省酒泉市瓜州縣的鎖陽城遺址內城北牆保護修繕項目。(無人機照片)記者 李亞龍 攝 「遺址每年曬了多久的太陽，承受了多大的風，以及遭受了多強的沙塵侵擾等，我們心中都有數。」馬建國說，在對鎖陽城遺址文物本體進行保護修繕的基礎上，該所攜手敦煌研究院，通過與蘭州大學、劍橋大學等院校合作，在遺址區內多處安裝了天氣、風沙、日光等多種監控設備，實現「全天候體檢」。 近年來，鎖陽城遺址內的塔爾寺遺址進行了持續考古發掘，出土瓦當、陶質獸角、佛首、木質鬥拱、壁畫殘塊、塑像殘塊等各類器物殘件百餘件。出土文物中有不少黃色、綠色的琉璃構件，這體現出該寺院等級較高，也從側面印證了鎖陽城的重要地位。根據現存牆體和出土文物判斷，塔爾寺的建造年代應為隋唐時期。 8月7日，位於甘肅省酒泉市瓜州縣的鎖陽城遺址內景。記者 馮志軍 攝 為推動文化遺產保護傳承，鎖陽城遺址近年通過改造提升參觀木棧道、觀景臺，播放歷史文化宣傳片等方式，讓遊客深入遺址及寺院，近距離感受和體驗遺址沉澱的歷史滄桑和文化底蘊。 而在未來，當地將在絲路文化數字展示中心推出鎖陽城遺址「數字文保」體驗館，通過全息投影再現鎖陽城盛唐邊貿盛景；引入AR實景導覽系統，讓遊客「穿越千年」親身觸摸歷史的溫度；推進鎖陽城考古遺址公園建設，進一步提升鎖陽城遺址展示利用水平。(完)
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