「家+書屋」主題展區首次亮相2025上海書展，全市243個點位使書香飄萬家
2025-11-07 04:54 1,563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)
雅加達8月8日電 (記者 李志全)中國廈門大學「嘉庚」號海洋科考船8日在印度尼西亞雅加達舉行公眾開放日活動。這是該船自2017年交付使用以來，首次穿越赤道抵達南半球，並在印尼連續兩天向公眾開放。 本次活動恰逢中印尼建交75周年。中國駐印尼大使王魯彤指出，海上合作是中印尼雙邊關係五大支柱之一。近年來，兩國在海洋牧場建設、海洋觀測、聯合科考及人文交流等領域取得積極成果。希望「嘉庚」號此訪成為雙方深化對話、交流與合作的新起點。 圖為印尼公眾參觀「嘉庚」號科考船實驗室。記者 李志全 攝 「嘉庚」號是中國高校擁有完全自主智慧財產權的科考船，配備了先進科學儀器。開放日期間，廈門大學與印尼茂物農業大學師生共同登船開展實驗操作與成果展示。此次開放日活動系2025年廈門大學「海絲學堂」人才培養計劃的一部分，由來自中國、印尼、馬來西亞等10所高校的百餘名師生組成聯合科研團隊，聚焦海洋生物、化學、物理、地質等方向。 此次跨赤道航行是「嘉庚」號遠洋能力的重要突破。廈門大學科考船運行管理中心主任王海黎表示，希望學生們能在實踐中體悟嘉庚先生對海洋強國夢想的執著追求。 百年前，著名愛國僑領、廈門大學創辦人陳嘉庚遠赴南洋，播撒教育火種，也與印尼、馬來西亞結下深厚淵源。如今，以其名字命名的科考船再度「下南洋」，續寫海洋科研與人文交流新篇。 印尼華文寫作者協會總主席袁霓表示，嘉庚先生是華人驕傲，「嘉庚」號抵達印尼，是嘉庚精神的延續與傳承。廈門大學校友、印尼中華總商會副主席商家軒認為，母校科考船此次到訪，彰顯了中國科研實力，也體現了中印尼合作不斷拓展至新領域，意義深遠。(完)
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