精準高效用好城市礦產
2025-12-23 06:24 3,763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)
「兩重」項目建設「加速跑」(奮勇爭先，決戰決勝「十四五」) 全力衝刺年內通車！湖北宜昌北站建設正酣，站房主體結構已施工完成，項目進入收尾階段。全長313公裡的沿江高鐵武漢至宜昌段，是沿江高鐵全線首個開工項目。通車後，將與漢宜鐵路等一道，在湖北省內形成「武漢往返武漢」高鐵環線，助力武漢、襄陽、宜昌三地實現1小時互通。 「渝宜高鐵、渝萬高鐵、合武高鐵、北沿江高鐵等沿江高鐵項目建成後，將與既有鐵路網絡深度融合、多向聯通，形成川渝與華中、華東地區的快速客運通道，助推長江經濟帶高質量發展。」國鐵集團有關負責同志表示。 從沿江高鐵、沿江機場、沿江幹線公路等沿長江交通基礎設施，到「三北」工程、城市地下管網、高標準農田建設等，「兩重」建設正紮實推進。日前，國家發展改革委安排超3000億元支持2025年第三批「兩重」建設項目，這也意味著今年8000億元「兩重」建設項目清單已全部下達完畢。 習近平總書記指出：「著力做好國家重大戰略實施和重點領域安全能力建設各項工作」「發揮重大投資項目帶動作用」。 交通、水利、能源、城市更新……今年以來，以「兩重」項目為重點，基礎設施建設深入推進，一項項重大工程不斷刷新「進度條」。 強基礎、增功能，服務國家重大戰略—— 東海之濱，施工繁忙。上海港洋山港區小洋山北作業區西1區陸域已吹填完成，貨櫃碼頭正在穩步建設。未來，這裡將成為上海港最大的單體自動化碼頭。 晉陝峽谷，機械轟鳴。國家水網重要節點工程——黃河古賢水利樞紐工程穩步推進，導流洞施工全面進入主洞開挖階段，兩條超千米的「地下巨龍」在山體中逐漸成形。 世界屋脊，攻堅正酣。位於西藏安多縣的土碩100兆瓦光熱電站正建設得如火如荼。該電站是在4650米超高海拔、超低溫度、極弱電網環境「三重挑戰」下建設的光熱電站。 穩投資、促就業，支撐經濟穩定增長—— 7毫秒，新疆綠電瞬間抵達2200多公裡外的重慶。哈密—重慶±800千伏特高壓直流輸電工程投產送電，「疆電外送」有了第三條直流通道。 投資286億元、帶動上下遊投資超1000億元，1萬餘人投身工程建設，3萬餘人在裝備製造、能源服務等領域獲得穩定崗位，哈重直流工程拉動了投資、帶動了就業，也為區域經濟發展注入新活力。「在『疆電入渝』工程配套項目帶動下，公司風電裝備訂單量快速增長，年產近200套。」三一重能(巴裡坤)風電裝備有限公司行政經理楊嶠說。 重大工程體量大、產業帶動強，為經濟平穩運行提供堅實支撐。上半年，基礎設施投資同比增長4.6%，增速比全部投資高1.8個百分點，拉動全部投資增長1.0個百分點。 「重大工程往往蘊藏著大量就業機會，居民有了穩定的崗位和收入，就更有能力擴大消費。擴大消費又將進一步牽引投資，推動消費與投資相互促進，共同激發內需潛力。」國家發展改革委投資研究所綜合研究室主任杜月表示。 抓創新、強支撐，助推產業優化升級—— 掘進，再掘進。沿江高鐵崇太長江隧道施工現場，「領航號」盾構機正在長江江底作業。依託智能掘進、超前地質預報等高超「技藝」，「領航號」可在長14.25千米的隧道裡完成獨頭掘進。「永寧號」「甬舟號」……國產盾構機持續上新，佔全球市場份額近七成。 海量工程場景，孕育廣闊產業機遇。投入運行的金沙江銀江水電站3號機組，創下65兆瓦的亞洲最大單機容量、7.95米的世界最大轉輪直徑；中建五局優化基坑設計，保障北京國際大廈改造項目順利推進；兵工集團研發120立方米礦用灑水車，為綠色礦山建設提供高效、環保解決方案……工程建設助力新技術新產品加快落地，助推工程機械、智能裝備等產業不斷升級。 「經過4年多紮實推進，『十四五』規劃102項重大工程取得一系列重大進展、重大成效，預計年底前能全部完成規劃目標。」國家發展改革委副主任李春臨表示，將深入貫徹落實習近平總書記重要指示精神，持續強化部門協同、央地聯動，確保102項重大工程圓滿收官，同時，科學謀劃「十五五」重大工程項目，為推進中國式現代化建設提供更加堅實的保障。 人民日報 本報記者 劉志強 王雲杉
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