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2025-12-22 06:45 8,786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)
越來越多國家和地區認同和借鑑中國的生態文明建設經驗，綠水青山就是金山銀山理念為共建清潔美麗世界貢獻中國智慧和中國方案 在南非北開普省，當地借鑑中國「生態文化村」建設經驗，因地制宜將自然資源轉化為文旅資源；在烏茲別克斯坦努庫斯，中烏合作的「光伏+棉花水肥一體化」種植試驗示範區，讓鹽鹼地實現生態治理和經濟增效協同推進；在秘魯錢凱港，港口成立動物救助辦公室，常態化做好海洋和溼地生態保護……當前，越來越多國家和地區認同和借鑑中國的生態文明建設經驗，綠水青山就是金山銀山理念為共建清潔美麗世界貢獻中國智慧和中國方案。 縱觀人類文明發展史，工業化進程創造了前所未有的物質財富，也產生了難以彌補的生態創傷。如何處理發展和保護的關係，一直是一個世界性難題。綠水青山就是金山銀山理念洞悉經濟發展與生態環境保護的辯證統一關係，強調發展經濟不能對資源和生態環境竭澤而漁，生態環境保護也不是捨棄經濟發展而緣木求魚。綠水青山就是金山銀山理念破除了過去環境與經濟兩者之間僵化對立的錯誤認識，指明了實現發展和保護協同共生的新路徑。匈牙利布達佩斯長期可持續性研究中心研究主任格朗皮埃爾·奧蒂洛認為，綠水青山就是金山銀山理念超越了狹隘的功利主義與短期主義，在中華優秀傳統文化的生態智慧中，構築了對人與自然是生命共同體的深刻關注，具有深刻的哲學內涵。 保護生態環境就是保護生產力，改善生態環境就是發展生產力。實現經濟社會發展綠色轉型不僅是推動生態文明建設的必由之路，也為經濟發展注入強大動力。近年來，中國新能源汽車、光伏、風電等綠色產業為高質量發展注入源源不竭動力，即是例證。在推進自身經濟社會發展全面綠色轉型的同時，中國廣泛開展綠色國際合作，與100多個國家和地區開展綠色能源項目合作，積極支持優質綠色技術和產品自由流通，為世界提供80%以上的光伏組件和70%的風電裝備，推動全球風電和光伏發電項目平均度電成本分別累計下降超過60%和80%，持續賦能全球綠色發展。聯合國前副秘書長埃裡克·索爾海姆認為，中國在綠色發展與綠色環保上的實踐創新與全球示範效應，為世界綠色轉型提供關鍵動能。 良好的生態環境是最公平的公共產品，是最普惠的民生福祉。堅持以人民為中心，持續深入打好汙染防治攻堅戰，中國創造了最大發展中國家在經濟社會快速發展同時有效保護生態環境的成功實踐。今天的中國，天更藍、地更綠、水更清，人民群眾共享自然之美、生命之美、生活之美。在關注中國生態治理的國際人士看來，綠水青山的美麗中國，凝聚著人民對美好生活的嚮往，充分展現中國式現代化堅持以人民為中心。委內瑞拉中國問題研究中心主任艾馬拉·格德爾表示，所有氣候政策的最終目標應是增進民生福祉，「中國不僅為全球碳減排作出巨大貢獻，更在引領一種面向未來、兼顧公平與效率的全球綠色發展路徑」。 以自然之道，養萬物之生。地球是人類共同的、唯一的家園，保護生態環境是國際社會共同的責任。在綠水青山就是金山銀山理念指引下，中國將繼續攜手國際社會，共繪人與自然和諧共生的美好畫卷，為子孫後代建設清潔美麗世界，讓人類擁有更加美好的未來。 《 人民日報 》( 2025年08月11日 03 版)
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