一圖讀懂「人工智慧+」將怎樣影響你我生活
2026-02-04 03:13 8,258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)
文藝盛宴再掀熱浪，上海東方藝術中心的舞臺持續煥發活力。8月至11月，一系列鋼琴盛宴正以多元姿態詮釋著黑白琴鍵的無限可能。這場跨越數月的音樂之旅，匯聚了國際著名鋼琴家葉菲姆·布朗夫曼、法佐·塞依，也迎來新晉鋼琴新星弗拉基米爾·維什涅夫斯基、劉曉禹等，在浩瀚的鋼琴世界中串聯起古典主義到現代派的音樂脈絡，為申城注入濃鬱的藝術氣息。新銳金獎與柴院大師：琴鍵上的多維浪漫與美育傳承8月23日，剛獲拉赫瑪尼諾夫國際鋼琴比賽金獎的俄羅斯青年弗拉基米爾·維什涅夫斯基，亮相「未來大師」系列音樂會，以貝多芬《月光奏鳴曲》鋪墊基調，演繹蕭邦《降D大調夜曲》《英雄波蘭舞曲》與李斯特《愛之夢》《F小調超級練習曲》，展現浪漫主義兩面性。次日，柴院大師安德烈·皮薩列夫與帕維爾·納塞希安聯袂呈現鋼琴馬拉松：納塞希安演奏舒曼《童年情景》、拉赫瑪尼諾夫《音樂瞬間》，皮薩列夫以蕭邦四首諧謔曲及柴科夫斯基《G大調華麗鋼琴奏鳴曲》收尾。作為全國首家與柴院戰略合作的劇院，東藝同步開啟大師班、美育講座，構建「頂級學府+頂尖劇院」美育生態，讓古典音樂生命力在傳承中生長。國際名家接力：從獨奏史詩到交響對話9月2日，六次格萊美提名得主葉菲姆·布朗夫曼獨奏會，串聯舒曼《C大調阿拉伯風格曲》、勃拉姆斯《F小調第三鋼琴奏鳴曲》（尤其鍾愛末樂章自由速度）、德彪西《意象集第二卷》（如繪製莫奈畫作）與普羅科菲耶夫《第七鋼琴奏鳴曲》（終章如戰爭吶喊），以龐大音量與細膩層次構建「音樂宮殿」。9月11-12日，法佐·塞依攜手德意志交響樂團（指揮派屈克·哈恩）帶來兩場盛宴：首場以孟德爾頌《美麗的梅露西娜》序曲、莫扎特《C大調第二十一鋼琴協奏曲》（塞依詮釋其「孩童般純真」）及貝多芬《第七交響曲》收尾；次日貝多芬專場中，《科裡奧蘭序曲》《C小調第三鋼琴協奏曲》與《第四交響曲》展現不同側面，雙鋼琴家出身的塞依與樂團默契配合，注入即興與嚴謹交織的魅力。東藝二十載：聚世界經典，育新銳耀舞臺恰逢上海東方藝術中心20周年，新演出季亮點紛呈。9月，大提琴家王健演繹巴赫無伴奏大提琴組曲全套，圖米納斯導演的瓦赫坦戈夫劇院原版話劇《葉甫蓋尼·奧涅金》《萬尼亞舅舅》登場。10月，普萊特涅夫解碼拉赫瑪尼諾夫浪漫，阿麗娜及朋友們帶來國際芭蕾明星薈萃，佩佩·羅梅羅以告別吉他獨奏對話靈魂，柏林愛樂弦樂四重奏呈現室內樂魅力。11月，神秘園攜30周年旋律織就詩意，丹尼爾·加蒂執棒德勒斯登國家管弦樂團與鋼琴家劉曉禹共探德奧古典，麥斯基大提琴獨奏綻放技藝與詩意，月末蒂勒曼執棒維也納愛樂樂團以「金色之聲」為申城添彩。
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