《長安的荔枝》：重新測量中國式IP的成熟度
2025-11-01 09:58 1,568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)
工作人員拿起一張10元人民幣，翻過來，指著背後的風景圖對記者說：「就是這裡，瞿塘峽的入口，我們今天的目的地。」 8月13日，「活力中國調研行」記者團來到奉節縣，江岸上碩大的標語非常醒目——不讓垃圾出夔門，不讓汙染進長江。這裡正在打一場生態保衛戰，因為億萬年來的自然風化，夔門入口處高達200多米的吊嘴巖面臨脫裂的風險，嚴重危害到下面長江航道的安全。從去年以來，當地對吊嘴危巖的治理工作一直在進行。 50層樓高腳手架，全打在巖壁上 記者團一行坐船來到吊嘴巖下，這裡離白帝城只有一公裡多，是第五套人民幣10元背後夔門風景圖案的一部分，右邊中間高聳的山崖就是吊嘴巖。如今，這裡覆蓋著綠色的網布，網布下面是層層疊疊的腳手架。腳手架已經搭到了165米高，相當於50多層樓。由於下面就是江水，腳手架無處落腳，只能打在巖壁上，形成懸空之勢。記者在現場看到，工人們正在打孔，然後把巨大的錨釘砸進孔裡，錨釘就像釘子一樣，把脫裂的巖石釘在巖壁上。這些高達十幾米至幾十米的巖石是夔門雄奇瑰麗的風景，但一旦脫落，卻會造成難以預料的後果。 記者在規劃板上看到，整個吊嘴危巖高約258米、寬約120米，形成了16處危巖單體。奉節縣規資局工作人員告訴記者：「瞿塘峽奉節段共有15處危巖，沿線危巖密度比較大。其中，吊嘴危巖為特大型危巖體，總體積約140.6萬立方米，如果脫落掉入江中，可能會形成高達20米的浪頭，將威脅瞿塘峽風景區、白帝城景區、奉節港客運碼頭及貨運碼頭的安全。」 2024年3月，吊嘴巖治理工程完成了勘察、設計工作，10月正式開工。為了應對複雜的情況，重慶相關部門和奉節縣調動大批專業人員，採用創新工程手段，對危巖進行治理。重慶市地礦集團南江勘測公司技術員李江洪告訴記者，危巖治理採用了「鎖頭、束腰、固腳」多種方式。 他解釋說，「鎖頭」就是對高處有鬆動風險的危巖塊打入錨釘，將其鎖定在山體上。「束腰」是針對比較薄的危巖，打錨釘有可能把它打斷，就在兩邊打下錨釘，中間用錨杆連起來，像一條繩子一樣攔在其腰間。有塊危巖有60米高，每兩米加一條「腰帶」，用了30條對其進行固定。「固腳」則是對危巖底部的劣化帶進行注漿加固，讓危巖牢牢地「站立」在山體上。 45臺智能設備、24小時監控 危巖之危就在於其有脫落的風險。其實早在2021年，吊嘴巖就掉了一塊下來。李江洪回憶說，當時一塊約30立方米的巖石掉落江中，激起了25米高的浪湧。從那時起，對吊嘴巖的治理工作就被納入政府規劃。 治理是後一步的事，當務之急要對其進行監控，監測其狀態。為此，奉節縣和重慶市規資局在吊嘴危巖周邊安裝了45臺智能設備，24小時不間斷地監控吊嘴危巖狀況。 「危巖的破壞、失穩往往具有突發性，留給人們的預警時間較短，因此需要進一步提高監測指標的精細程度。」重慶地質礦產研究院高級工程師王琦介紹，除了常規對危巖表面裂縫、位移、應力進行監測外，團隊還在部分危巖體內部安裝了能夠進行能量捕捉的微震監測設備。由於巖體在變形之前都會釋放能量，通過捕捉能量變化就能判斷危巖的穩定情況，提前進行預警。這些預警信息將通過「危巖地災風險管控」數位化應用，第一時間發送到巡查人員、鎮、縣、市以及14個相關部門。 奉節方面還創新建設了「天空地一體化」監測預警體系，運用衛星遙感技術開展大範圍形變識別和重點災害中長期趨勢監測，並採用貼近攝影測量技術對災害體開展汛前和汛後掃描，識別災害體形變。 除了監測，還使用無人機進行定期、定時、定航線巡查。吊嘴危巖附近建有無人機基站，可以遠程控制無人機進行巡查。類似的無人機基站，在三峽庫區重慶段一共有10個，覆蓋50處威脅長江航道的危巖。 「項目去年10月開工，工期規劃20個月，我們抓緊時間，力保提前完成主體工程。」李江洪告訴記者。 全力清漂，不讓垃圾出夔門 記者在船上看到，江岸上寫著「不讓垃圾出夔門，不讓汙染進長江」的標語，江面上清漂船來來往往，守護著10元人民幣背後的長江奉節段。 奉節縣範圍內有四條支流匯入長江，汛期帶來的雜草枯枝垃圾特別多，從2024年數據看，進入汛期後，垃圾清漂陡然上升，從平時的每月一兩百噸上升到11月份的最高兩萬噸左右。 記者乘坐的船，慢慢靠近江中兩艘機械化清漂船，清漂船前面伸出一個巨大的垃圾鬥，垃圾鬥裡履帶不停轉動，江面的垃圾就被傳送到船上，一船可以裝10噸垃圾。 在岸邊的消落帶，十幾名工人正頂著高溫，清理消落帶裡的垃圾。他們將垃圾裝進口袋，再一袋袋抬上運輸船。今年55歲的清漂工人陳平，已在這個崗位上工作了7年。高溫炙烤下，汗水早已浸透了他的衣背，黝黑的皮膚是常年露天作業留下的印記。 奉節縣市容環境衛生管理所所長吳福春介紹，工人們特別辛苦，現在是汛期，也是垃圾入江的高峰期，陳平和同事們早上5點半就要從碼頭出發，從43.8公裡的長江主幹道到351公裡的四條支流河道，都是他們的工作範圍。出於安全防護，他們都穿著救生衣。在高溫下，救生衣如同桑拿衣。清理出來的垃圾以草木為主，一部分被送到垃圾焚燒廠發電；另一部分木質好的，則被送到燃料廠製成顆粒燃料，用於烤菸。相比原來的填埋方式，簡直就是變廢為寶了。 記者在奉節縣的「江清岸潔」智管系統看到，該系統接入了清漂船、人員、車輛、水域重點區域、物聯設備、垃圾處理廠等數據，目前長江奉節水域43公裡主幹流已接入物聯網感知設備25個，包含20個岸邊固定攝像頭、4個船舶攝像頭、1架巡航無人機，構建了「預警、攔截、清理、處置」四重防控體系。 「我們充分利用數位化手段、AI識別等技術，結合奉節縣自創並申報專利的快速清漂法，通過北鬥定位軌跡回放，聯動清漂船隻作業，實現打撈覆蓋率提升和資源化處置率100%的量化管理目標。」吳福春說。 上遊財經-重慶晨報記者 廖平攝影報導
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