浙江杭州全面推進中小學人工智慧教育
2026-01-31 11:51 4,839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)
今年是「綠水青山就是金山銀山」理念提出20周年。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央把生態文明建設作為關係中華民族永續發展的根本大計，擺在全局工作的突出位置，全方位、全地域、全過程加強生態環境保護，加快建設美麗中國，決心之大、力度之大、成效之大前所未有。在習近平生態文明思想指引下，我國生態文明建設和生態環境保護取得歷史性成就、發生歷史性變革。「兩山」理念已經成為全黨全社會的共識和行動，推動美麗中國建設不斷開闢新境界。 暑期各地遊人如織，生態繪就山河新卷。 在內蒙古阿爾山，遊客在藍天下縱馬，遊玩在樹林綠草間，暢享清新空氣。 在北京亮馬河，清澈水質吸引人們泛舟親水，河湖復甦為古都注入靈動底蘊。 在寧夏中衛市，當地剛為騰格里沙漠鎖邊合龍，戴上「綠圍脖」。沙與綠共生，讓昔日黃沙漫天的沙漠小城蛻變為全國熱門旅遊地。 生態興則文明興。2005年8月15日，習近平同志在浙江安吉首次提出「綠水青山就是金山銀山」。20年來，這一科學論斷從小山村走向全中國，成為習近平生態文明思想的核心理念。 黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央把生態文明建設作為統籌推進「五位一體」總體布局和協調推進「四個全面」戰略布局的重要內容，以前所未有的力度抓生態文明建設。 從江河湖泊到草原荒漠，從溼地森林到青山沃野，祖國的萬水千山見證了習近平總書記心繫中華民族永續發展的情懷。在大江奔湧處謀劃千秋大計，在山川錦繡間擘畫生態藍圖，一次次深入一線的考察調研，一場場著眼長遠的重要會議，習近平總書記始終念茲在茲，傾注巨大心血，引領美麗中國建設邁出重大步伐。 湖北省十堰市丹江口庫區「小水滴」環保志願者 袁慧：我在丹江口庫區邊長大，對這一庫碧水有很深厚感情。在習近平生態文明思想指引下，近年來庫區從環境到水質都發生了巨大的變化。一年前總書記回信勉勵我們，要確保「一泓清水永續北上」，這是激勵我們16萬「小水滴」志願者繼續前行的強大動力。作為基層環保志願者，我們一定牢記總書記囑託，以實際行動助力美麗中國建設。 這是一份寫在綠水青山間的答卷，更是一份寫在人民心裡的答卷。「還老百姓藍天白雲、繁星閃爍」「還給老百姓清水綠岸、魚翔淺底的景象」「為老百姓留住鳥語花香、田園風光」……黨的十八大以來，我國生態環境保護髮生歷史性、轉折性、全局性變化。 生態環境質量改善成效顯著。與10年前相比，我國重點城市PM2.5平均濃度累計下降56%，重汙染天數減少92%，成為全球大氣質量改善速度最快的國家；土壤環境風險得到有效管控；地表水優良水質斷面比例從64.1%提高到90.4%，長江幹流連續5年、黃河幹流連續3年全線水質穩定保持在Ⅱ類。 綠色成為當代中國鮮明底色。如今，全國建設口袋公園5.4萬多個，綠道超過12.8萬公裡，22個國際溼地城市，居世界首位；我國森林覆蓋率超過25%，貢獻全球1/4的新增綠色面積；黨的十八大以來，我國完成沙化土地治理3.65億畝，「三北」工程攻堅戰完成建設任務超1億畝，在世界率先實現土地退化「零增長」、荒漠化和沙化土地「雙縮減」。 生物多樣性保護成果豐碩。我國建設以國家公園為主體的自然保護地體系，實施生態保護紅線制度，大熊貓、雪豹、東北虎、藏羚羊、亞洲象等200多種野生動物進入恢復性增長階段，長江禁漁讓四大家魚卵苗資源量增長到2020年的6.2倍。中國發起成立的昆明生物多樣性基金，首批支持9個項目，覆蓋15個發展中國家，目前正在開展第二批項目遴選。 尚比亞地方政府和農村發展部常務秘書 波倫：你會不由自主讚嘆這裡的自然美景，人類發展成就與自然饋贈在這裡完美融合。你還會深刻體會到習近平主席2005年提出的「兩山」理念的精髓，其核心要義在於彌合經濟發展與生態保護之間的鴻溝，這不是非此即彼的選擇題，發展經濟的同時也能守護環境，這真是個令人讚嘆的地方。 生態文明建設功在當代、利在千秋。在習近平生態文明思想指引下，中國正以更高站位、更寬視野、更大力度來謀劃和推進新徵程生態環境保護工作，牢固樹立和踐行「綠水青山就是金山銀山」的理念，以高品質生態環境支撐高質量發展，為子孫後代留下一個山青、水秀、空氣新的美麗家園。
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