「中國的發展成就具有歷史性意義」
2026-01-10 18:52 8,947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)
在近日舉行的民進北京市委會慶祝成立75周年會慶現場，舞檯燈光照亮情景劇《守護那盞燈》中伏案疾書的「方明」時，臺下的方蓬蓬凝望良久——記憶深處外祖父專注工作的身影，跨越時空再次清晰。 這部榮獲北京民進「青年會員講會史故事大賽」一等獎的劇目，濃縮再現了民進先賢推動《教師法》誕生的過程，也讓17年前病逝的民進會員、優秀的教育工作者方明的形象更加豐滿。 會慶現場，情景劇《守護那盞燈》再現新中國第一部教師法制定歷程。主辦方供圖。 舞臺上，燈光聚焦寫滿法律條款的黑板和堆滿教師來信的書桌。「方明」在黑板前拆閱信件，黑板上則寫滿那個年代教育工作者的困境。這一幕將觀眾帶回上世紀八十年代。 1986年3月全國政協會議上，民進組的多位全國政協委員聯名提出儘早制定《教師法》案。從那時起，全國教育工會、民進中央和中國陶行知研究會等成立了《教師法》聯合起草小組，時年69歲、時任民進中央常委的方明作為組長帶頭深入一線，了解一線教師真實境況。 「劇中呈現的調研細節，如『教師被打』『工資被扣』，更讓我深刻體會到《教師法》誕生的重要與不易。」民進北京市委會青年工作委員會副主任、民進北京協和醫院支部主委、方明飾演者陳昂坦言，這次參演經歷讓他對這段歷史有了清晰而深刻的認識。 9名參演者均來自民進北京市、區兩級青年工作委員會，平均年齡35歲且多為首次登臺。對他們而言，今年最大的收穫是，既通過閱讀會史專刊系統性學習了北京民進歷史沿革，又通過參與舞臺劇的創編沉浸式感悟民進先賢精神。 紀念，是為了傳承。會慶當天，152名「雙崗建功」優秀會員獲表彰，其中有扮演方明的陳昂，也有方明的外孫方蓬蓬。 作為優秀會員代表發言時，方蓬蓬以陶行知名言「捧著一顆心來，不帶半根草去」為題，回憶起自己被民進先賢精神「包圍」著的童年，「外公時常教誨，要做對社會有用的人。小時候，我喜歡畫畫，外公與雷潔瓊先生鼓勵我：『長大了就用畫筆去改變世界』，於是我放棄了幾乎所有的閒暇時光，專心學習，充實自己。」 如今，身為一名環境設計師，方蓬蓬提交的《凝聚多元主體合力共建花園北京》《探索首善標準的花園城市建設路徑》等建議，被評為北京民進2024年建言獻策成果二等獎。 今年上半年，方蓬蓬代表民進北京市委會參加「進一步擴大城市立體綠量」議政會，提交《科學統籌多策並舉提高立交橋區綠化彩化立體化質量》的建言。為完成建言報告，他駕車調研300多公裡、拍攝照片200餘張，召開5次研討會，最終形成紮實成果。 「我的外祖父在用一生踐行陶行知先生『捧著一顆心來，不帶一根草去』的精神，作為新一代會員，我將發揮個人所長，腳踏實地履職盡責，讓先輩精神薪火永續。」方蓬蓬說。(《中國新聞》報 羅魯嶠 報導)
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