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2025-12-31 13:10 1,593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)
本報訊 (記者鄒倜然 通訊員王力中)「最近我腸胃不舒服，有了這個健康驛站，真是方便！」近日，浙江省湖州市德清縣阜溪街道板橋社區的新就業形態勞動者小李來到社區健康驛站，在自動售藥機上買了一盒藿香正氣水，拆開包裝，掏出一支藥水喝了起來。 據悉，德清縣總工會在今年初啟動的新(改)建工會驛站過程中，開始引入智能化醫療諮詢、自助購藥、線上問診掛號等服務，並不定期組織醫護行業勞模(工匠)駐點開展健康諮詢和健康講座等服務，受到新就業形態勞動者的歡迎。 「我們在走訪中發現，新就業形態勞動者對快捷方便的就醫有很大需求。他們易受寒受熱，還可能有外傷。去醫院或社區衛生服務站需要排隊，耗費時間。」德清縣總工會有關負責人介紹，縣總已在19家工會驛站引入健康服務，這些健康驛站重點服務園區企業一線職工，特別是在職工面臨重大疾病時，提供就醫流程指導、專家資源推薦等支持服務。此外，健康驛站全年排定特色健康月曆，實現365天「健康不打烊」，包括7月防暑知識講座、8月親子健康日、9月急救培訓等。 記者在德清縣乾元鎮的健康驛站看到，乾淨的休息區內，配備血壓機、自助購藥機，提供健康知識手冊，並提供線上問診服務。這是一個集健康評估、慢病防控、心理諮詢與就醫指導於一體的窗口。前不久，中國人民解放軍聯勤保障部隊第九〇三醫院13個科室的專家送醫到工會驛站，為200餘名職工及家屬提供免費問診、健康諮詢和個性化健康指導，並現場發放藥品400餘份。 據介紹，乾元鎮的健康驛站實行「工會主席輪崗制」，由乾元鎮總工會主席和園區各企業工會主席輪流擔任站長。「最熟悉職工需求的人直接參與管理，才能提供精準服務。」乾元鎮總工會副主席黃益鍾說，根據前期需求調研，健康驛站集成健康評估、就醫綠色通道、心理疏導等6大功能於一體，特別設立重大疾病診療諮詢窗口，可直接連結省級醫療資源，解決職工「掛號難、預約難」等問題。 為實現健康服務的制度化、常態化，健康驛站正引入AI健康檢測設備，建立職工電子健康檔案，不斷完善健康服務內容和形式，還將推出年度主題服務計劃，包括「心理健康月」「家庭健康月」等活動，通過減壓沙龍、親子互動課程等多樣化形式，不斷增強職工的獲得感。 「今年我們還將對接城管、財貿、衛健等產業(系統)工會、縣社會工作部等單位，建立協作機制，整合閒置公共空間，新增服務點位。」德清縣總工會有關負責人表示。
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