【進博故事】瑞士中心解鎖瑞中合作密碼
2025-11-22 00:23 8,589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)
「我家兒子今年初二，每天從起床開始就像行走的『火藥桶』：掀被子就摔枕頭、催作業就鎖房門、提學習就喊『煩死了』。星期天六點半叫他起床，非要賴到七點，我忍不住掀了被子，他居然吼我。這孩子到底怎麼了？」日前，一位家長向南京市夏光清德育名師工作室求助。 對此，專家表示，有多少初二家庭正在經歷這樣的早晨。那個裹緊被子的兒子，那個等你端飯入口的女兒，那個說話就頂嘴、成績直線墜的孩子，可能不是在偷懶耍賴，而是正在經歷著「初二現象」。 揚子晚報/紫牛新聞記者 王穎 什麼是「初二現象」 「初二現象」是指初二學生由於身心發展變化、學業壓力增大等因素，容易出現情緒波動、逆反行為、學業成績下滑等現象。 大腦剎車失靈。初二學生處於生理髮育高峰期，荷爾蒙分泌變化導致情緒波動明顯；大腦前額葉皮層發育不完善，自控力較弱易衝動。身體成熟與心理幼稚產生矛盾，明明知道不該發火，可就是控制不住。 學業壓力陡增。初中課程難度陡增，物理力學、數學函數、英語長難句齊齊壓來，導致適應困難，很多孩子像突然墜入迷霧：「以前能考90分，現在及格都難！」這種落差直接擊垮自信。 社交暗流洶湧。社交方面，小團體形成期容易受不良行為模仿，一旦被同學拉黑微信群，可能引發「全世界孤立我」的災難聯想，甚至獨自躲在被窩哭到半夜，第二天甚至不想上學，其實孩子是怕走進教室時，聽見別人的嘲笑。調查顯示，70%拒學少年在班裡有著強烈的孤立感。 做情緒避風港而非滅火員 部分家長仍採用小學階段的說教方式，忽視孩子獨立需求，很容易導致親子之間整天劍拔弩張。 當孩子像頭暴怒的小獅子，別急著講道理或批評。這一刻，他需要的不是「你應該怎樣」，而是「我懂你很難受」。例如孩子因為一道數學題卡殼，氣得把筆摔出老遠，你不能像往常一樣說「發什麼脾氣！」而是走過去，聲音放軟：「這道題把你卡住了，是不是特別挫敗？」父母可以接著問：「嗯，這感覺是不好受。是想我安靜地陪會兒，還是你自己再試試？」有時候，僅僅是「被看見」「被理解」，就能讓那團亂麻般的情緒找到出口。 從推著爬坡到並肩探路 看著成績單下滑，父母比孩子還急。但「你要努力」「多用功」這些話，此刻蒼白得像張紙。不如坐下來，和他一起看看那座學業大山哪裡最難爬，把大目標拆成小土坡。當孩子啃下一道難題，立刻送上真誠的肯定。孩子偶爾考砸了，不要問分數，也不提排名，可以說：「這次考試，你覺得錯題本上哪道題幫到你了？下次哪塊兒能調整下策略？」 關注點從「考砸了」轉向了「下次怎麼更好」，希望的火苗就悄悄燃起來了。 社交暗礁旁，當好燈塔 當孩子紅著眼圈說，「我的同桌今天不理我了，群裡好像都在說我壞話。」此刻，孩子最需要的不是你的評判或指責，更不是立刻的解決方案。 更恰當的方式是，閉上嘴，打開耳朵，坐在孩子身邊，讓孩子的委屈、憤怒、不安，像溪流一樣流淌出來。等孩子情緒的風浪稍平，試著說出他的感受。過兩天，等孩子情緒好些了，可以問：「你現在最希望這事怎麼解決呢？需要媽媽幫你做點什麼嗎？」信任孩子處理問題的能力，比替他衝鋒陷陣更重要。 親子關係從上下級到同路人 命令、控制、沒完沒了地說教，是親子關係的毒藥。孩子那顆渴望獨立的心，正怦怦直跳。試試把「你怎麼又……」換成「我看到……我有點擔心……」 在無關原則的小事上，多給孩子選擇權：「想周六上午去看爺爺，還是周日下午去？」 「手機時間到了，是想現在放下，還是再玩五分鐘準時放？」這份小小的「掌控感」，能極大緩解他青春期的「被束縛感」。 定期開個輕鬆的家庭「茶話會」。當孩子感覺自己是家庭決策的「參與者」而非「被執行者」，很多尖銳的矛盾會在無形中軟化。 說到底，陪伴孩子穿越初二這片「成長雷區」，核心在於父母視角的轉變：不再把孩子作為一個需要被「修理」的問題少年，而是一個在劇烈成長陣痛中需要理解和支持的夥伴。當我們用平視的目光去看待這場青春的蛻變，你會發現，那個渾身是刺的「小刺蝟」心裡，依然藏著那個渴望被愛、被認可的孩子。
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