海南保亭嬉水節「七夕」開幕 各地遊客現場「澆」朋友
2025-12-21 00:33 6,613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)
每年暑假，留守兒童託管都成為不少農村家庭的難題，今年假期，多地推出留守兒童託管服務。返鄉大學生志願者、「愛心媽媽」「知心姐姐」等，為孩子們築起「快樂港灣」。 讓孩子們「有所去」也「有所獲」 這個暑假，山東日照市五蓮縣汪湖鎮仁旺村的「小草學堂」如期開課了，課堂上，大學生志願者們正在為村裡的留守兒童進行各類稀有植物的講解。村民劉秀紅在農閒時也會陪伴孫子一同上課。她告訴記者，這種將留守兒童集中託管的模式，解決了她家的難題。 山東日照五蓮縣汪湖鎮仁旺村村民 劉秀紅：有志願者大學生教孩子來輔導孩子學習，我去看了看學得也挺好，老師教得也很好，我也放心了，孩子的父母也放心了，也安心地上班了。 學生 林健志：每年暑假我都要和小夥伴一起來「小草學堂」一起來學習，老師教我們上歷史、體育、美術和植物課，我們玩得很開心，學得也很開心。 為了解決留守兒童的暑期託管難題，共青團日照市委通過在各個偏遠村莊設立「小草學堂」，為留守兒童開闢了一間暑期「愛心教室」。今年，日照市的「小草學堂」服務站點從去年的58處增至66處。 在湖南長沙，由志願者擔任「愛心媽媽」「知心姐姐」，為孩子們築起家門口的「快樂港灣」。在望城區高塘嶺街道湘江村，假期裡，50多名6至12歲的孩子接受了安全知識培訓，還參與了科學探索、益智手工等特色課程。 小學生 黃樂晴：我交到很多個朋友，然後還可以學到很多很多的知識。我們又學到了花鼓戲，畫這種臉譜，然後還學了硬筆書法，字可以寫得越來越漂亮。 在雲南省文山州文山市，當地婦聯依託社區開設的152個「少年兒童之家」在暑期陸續開班。在這裡，孩子們除了可以根據自己的興趣選擇不同非遺項目學習外，還專門開設了預防性侵害教育課程，提高孩子們的自我保護意識，幫助他們在面對危險時能夠正確應對。 雲南省文山市婦女聯合會副主席 曹娟：希望通過這樣的項目，讓這些孩子們更加了解自己的身體，通過安全意識的普遍提高，真正地為這些孩子撐起一把有效的保護傘。 科普講解 動手體驗讓兒童過「科學暑假」 還有一些地方，將科技元素融入暑期留守兒童、「小候鳥」的託管服務中，科普講解加動手體驗，激發孩子們對科學的興趣。 作為典型的勞務輸出大縣，江蘇盱眙全縣有近萬名留守兒童。這個暑假，當地利用農村書屋、未成年人成長指導中心等場地打造愛心託管點位，實現鄉鎮街道的全覆蓋。 除了常規的作業輔導和興趣培養課程之外，AI人工智慧、機器人編程等益智課程和研學活動受到了孩子們的喜愛。在盱眙的一家無人裝備生產基地，「理論講授+實踐操作」相結合的研學小課堂讓孩子們近距離感受科技創新的魅力。 小學生：今天我們接觸了很多無人機，有的還能自己動手操作，體驗感特別棒。 「小候鳥」是對假期去父母務工地團聚的留守兒童的親切稱呼。在深圳，這幾天，專為「小候鳥」打造的萬花筒暑期兒童成長營吸引不少孩子報名。每天的課程從上午8點至下午6點，時間安排充分考慮上班族家長的需求。課程內容也融入了很多科技元素。在老師的指導下，「小候鳥」們動手參與創意機器人的組裝。讓孩子們大開眼界。 家長 何女士：給我們外來務工人員提供了一個很大的方便，我們都上班，小孩都是留守兒童，來到深圳也讓他們感受到深圳科技的發展。 深圳市自2009年起持續開展「小候鳥」關愛服務，今年暑假，深圳市婦聯為小候鳥們打造了8000多場關愛服務活動，服務覆蓋近3萬人。 (總臺央視記者 吳汶倩 楊瀅 劉穎超 朱平 堯遙)
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