2025年世界網際網路大會文化遺產數位化論壇將在西安舉辦
2026-01-31 04:11 7,216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)
在浙江省台州市椒江區沿海，每天都有不少穿著藍色馬甲的人來撿拾塑料瓶、廢棄漁網、漁具等，再送往附近的「小藍之家」收集點回收。這道「藍色」的風景線，對應著台州市近年來探索實施的「藍色循環」治理體系，為大海「美顏」的同時，也帶動了百姓增收。 台州溫嶺箬山「小藍之家」家長、漁民對接人張文祥說：「海洋裡的塑料瓶回收價高，能達到1.5元到2元一斤。」漁民收集、再生企業回收處理後再出售給有環保需求的下遊企業，生產出手機殼、服裝、鞋子等。一條由政府引領、企業主導、公眾參與的完整價值鏈搭建起來，海洋垃圾變成了「寶藏」。 這是一次生態共富的實踐。藉助數位化溯源體系，下遊出口企業能夠獲得國際權威機構認證，打開國際海洋塑料再利用的高端市場；上中遊運營企業、認證機構等組建起「藍色聯盟」，將海洋塑料交易額的20%作為「藍色共富基金」，開展物資補貼、綠色信貸、社會保障等服務，惠及更多主體，也讓「藍色循環」更可持續。 「近年來，人們參與環保的意識提高了。以前不少漁民比較牴觸，覺得收集漁網、塑料、油汙等是個麻煩事，現在都會主動來問能否回收，因為他們真的從中受益了。」項目主要參與方藍景科技有限公司生產副總經理方敏告訴記者。2023年，「藍色循環」項目從全球2500多個項目中脫穎而出，獲得聯合國環保最高榮譽「地球衛士獎」，成為全球海洋治汙標杆。 這也是浙江陸海統籌推進海洋治理的縮影。 陸域面積10多萬平方公裡、海域面積超26萬平方公裡，擁有6715公里海岸線、佔全國的20.3%……海洋，賦予了浙江獨特的自然優勢。 開展海岸線整治修復三年行動，推進「藍色海灣」整治行動，成為全國首個生態保護修復產業專項基金改革試點……這些年，浙江保護海洋的力度不斷加大。為了讓海洋掙脫「塑縛」，今年7月底，浙江省人大常委會批准《台州市海洋塑料廢棄物治理規定》。這個全國首部針對海洋塑料廢棄物治理的地方性法規，把「藍色循環」模式上升為制度化成果，為全國沿海城市以法治化治理海洋汙染提供了可供借鑑的經驗。 海洋汙染，問題在海裡，根子在陸地。海洋汙染物80%以上來自陸地。強化陸海統籌、綜合治理，從源頭上減少陸源垃圾入河下海，才能避免陷入一邊傾倒、一邊治理的局面。浙江省生態環境廳副廳長麻勝聰表示，浙江一體推進陸源汙染治理、入海氮磷控制、流域生態保護，著力提升入海水質。「十四五」前4年，浙江近岸海域優良水質比例平均較「十三五」提高18.6個百分點。 從寧波市象山縣黃避岙鄉斑斕海岸線廣場遠眺，海水退潮後，露出的大片灘涂上，小螃蟹、小魚在爬行、跳動。西滬港海岸線沿線的萬畝優質灘涂，生長著紫菜、海帶、滸苔等「西滬三寶」，擁有豐富的藍碳資源。 海洋是地球上最大的碳庫。象山旭文海藻開發有限公司總經理朱文榮介紹，滸苔就是「吸碳大戶」，海洋中1公斤滸苔苗可長成1000公斤滸苔，它們在生長過程中吸收海水和空氣中的氮、磷、碳，起到固氮、固碳作用，科學計算後可以得出滸苔生長過程中固碳的數量。「從銷售收入看，漁民養殖紫菜、海帶等的收入比不上養殖黃魚、鱸魚，但從生態效益看，前者明顯高於後者。」朱文榮說。 2023年2月28日，一場特別的拍賣會在黃避岙鄉舉行，拍賣標的正是藍碳。最終，總重量為2340.1噸的藍碳以每噸106元的價格成交。作為交易賣方之一，朱文榮的公司出售了2022年滸苔碳匯量246.1噸，拍賣所得資金主要用於滸苔苗種培育養殖及固碳機制研究，形成「技術—產業—環境」的良性循環。 實踐表明，保護海洋生態能「變現」，開發海洋資源能增值。「目前，市場對藍碳需求非常大，都在等著我們把藍碳產品開發出來。」象山縣發展和改革局副局長胡盛敏告訴記者，打通海洋資源向資產轉化的通道，既增加養殖收入，又能助力「雙碳」目標，實現海洋生態效益和經濟效益雙提升。 麻勝聰表示，浙江始終把海洋生態文明建設放在突出位置，持續探索創新海洋生態環境治理模式，讓海更藍、灘更美，不斷提升人們的獲得感、幸福感、安全感。 (文/本報記者 牛 瑾 李 景 原 洋 朱雙健 曾詩陽) 來源：經濟日報
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