大學轉專業真的很容易嗎？
2025-11-18 02:08 9,582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)
今年是「綠水青山就是金山銀山」理念提出20周年。 20年來，在「兩山」理念的指引下，我國生態文明建設和生態環境保護髮生歷史性、轉折性、全局性變化，書寫了人與自然和諧共生的壯麗篇章。 守護綠水青山，築牢民生幸福根基。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。中國始終堅持以人民為中心的發展思想，將滿足人民群眾日益增長的優美生態環境需要作為重大政治責任和奮鬥目標。從浙江安吉餘村果斷關閉汙染礦山、重塑綠水青山，到塞罕壩三代人接力將茫茫荒原築成百萬畝林海；從舉全國之力堅決打好汙染防治攻堅戰，到生態環境質量實現歷史性改善——藍天白雲成為常態，清水綠岸重回身邊，土壤汙染風險得到有效管控；2024年，全國地級及以上城市細顆粒物(PM2.5)平均濃度為29.3微克/立方米，全國地表水優良水質斷面比例達到90.4%，首次超過90%。生態環境的持續改善，顯著提升了人民群眾的獲得感、幸福感、安全感，生動印證了「環境就是民生，青山就是美麗，藍天也是幸福」的深刻內涵，為社會的和諧穩定築牢了堅實的生態屏障。 激活綠色動能，開闢高質量發展新局。「綠水青山就是金山銀山」理念深刻揭示了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的內在規律。中國堅決摒棄「先汙染後治理」的老路，以壯士斷腕的勇氣推動發展方式綠色轉型。產業結構深度優化，能源結構持續清潔化，建成了全球規模最大的清潔電力供應體系和清潔鋼鐵生產體系。「十四五」前四年，單位國內生產總值(GDP)能源消耗累計降低11.6%，接近歐盟2024年碳排放總量的50%。實踐證明，高水平生態環境保護非但不會阻礙發展，反而是塑造新質生產力、培育新競爭優勢的源泉，為中國式現代化鋪就了生態優先、綠色低碳的康莊大道。 貢獻中國方案，引領全球生態治理。源於中國實踐的「綠水青山就是金山銀山」理念，蘊含著解決全球生態困境的東方智慧，日益得到國際社會廣泛認同。中國深度參與全球環境治理，堅定履行國際責任，累計淘汰消耗臭氧層物質佔發展中國家總量一半以上；作為《生物多樣性公約》第十五次締約方大會主席國，推動達成歷史性「昆蒙框架」，共建地球生命共同體；積極建設綠色「一帶一路」，與31國共建綠色發展夥伴關係，為120多個發展中國家培訓生態治理人才萬餘次，菌草技術惠及全球百萬農戶……中國以切實行動向世界證明，經濟發展與生態保護可以並行不悖、相得益彰，綠水青山所孕育的發展機遇與幸福圖景，屬於中國，也屬於全世界。 二十載初心如磐，九萬裡風鵬正舉。「綠水青山就是金山銀山」理念已深深融入中華大地的發展實踐與人民的生活日常，展現出強大的實踐偉力。展望未來，中國將繼續做生態文明建設的堅定實踐者、全球可持續發展的重要貢獻者，以更大力度、更實舉措推進美麗中國建設，攜手各國共建人與自然和諧共生的美麗世界，為人類文明永續發展貢獻不竭的中國力量。(甄郝)
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