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2025-11-06 12:12 4,153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)
當海派藝術的開放包容，遇見中原大地的厚重深沉，一場跨越千裡的文化對話在黃浦江畔展開。今天，「中原畫風」河南省優秀美術作品上海展在中華藝術宮（上海美術館）開幕，180件國畫、油畫、版畫等精品力作，攜黃河文明的歷史烙印與時代氣息，與海派藝術展開碰撞。「中原畫風」與正在33米層舉行的「海上春雲·唐雲藝術展」、0米層舉行的「萬象本色——中國白·德化瓷上海藝術大展」和「吾心安處——夏陽的藝途與歸棲」一起，都是近期中華藝術宮裡大熱的展覽，吸引了暑期裡的師生之外，不少專業人士也紛紛頂著暑氣前來觀展，日觀展人數最多超過2.3萬人次。 上海籍藝術家丁中一的作品 徐翌晟 攝這是「中原畫風」全國巡展的第29站，河南省美協名譽主席馬國強深情回憶道：「河南的現代美術教育之旅始自上海藝術家的奉獻。多年前，正是邱光正、丁中一等一批遠赴河南的上海畫家為河南的美術院校帶來了現代藝術之先鋒，因此，此番來滬展覽是河南美術界的一次『取經之旅』，也是一次『尋根之旅』。」 展覽現場 徐翌晟 攝「中原畫風」展出的作品是河南省老中青三代美術家近年來精心創作的精品力作，或描繪中原大地的壯美山河、悠久歷史和燦爛文化，或展現新時代河南人民的精神風貌、生活百態和奮鬥歷程，或探索當代藝術的創新表達、多元融合和審美追求，基本代表了河南美術近年來的最高創作水平，其中多件作品曾入選全國美展。 展覽現場 徐翌晟 攝步入展廳，一幅幅作品有的是對《韓熙載夜宴圖》筆墨傳統的當代詮釋，有的是對黃河生態保護的詩意描繪，有的是對農民工、鄉村教師等平凡身影的真情刻畫。它們沒有海派美術「中西合璧」的精巧，但卻帶著中原人特有的「實」：對傳統，實打實地傳承；對生活，實打實地觀察；對時代，實打實地回應。這些作品，通過多元的觀察視角、多樣的表達方式，全景式展現了河南的過去、現在和未來。 展覽現場 徐翌晟 攝「傳統，生活，創新，中正」是馬國強對於這次展覽作品風格的概括，1969年，他曾經在上海針織廠學習花樣設計，這一段學習經歷讓他對上海充滿了感情與感激：「如今的上海美術，始終紮根上海這座城市的精神土壤——既有黃浦江的開闊視野，又有裡弄市井的煙火氣；既有國際大都市的時尚律動，又有江南文化的細膩溫婉。這種『不保守、不浮躁，既紮根傳統又擁抱時代』的藝術態度，這種『海納百川、自成一派』的格局，正是海派藝術最珍貴的『真經』。」
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