昆明鬥南花市暑期人氣旺
2025-12-30 02:41 9,367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)
今年的上海書展上，一本立體書《走進石庫門》吸引了眾多讀者的目光。這是繼去年書展推出立體書《打開老房子》之後，文匯出版社再次用立體書的方式，讓上海的老建築「活」起來，給了讀者全方位「立體式」閱讀的體驗。在數字閱讀盛行的時代，這兩本書的編輯陳屹說：「更多人對於紙面上的立體造型的印象，還停留在賀卡上，對於立體書的刻板印象則是低幼，給孩子看的。現在希望通過立體書的形式，讓全國乃至全世界的讀者一起了解上海的老房子中的細節和文化，這種表現形式對於建築和修繕的專業人士也有學術價值。」毛坯到精裝，建築可觸摸《打開老房子》的誕生頗具偶然性。作者張默曾在網際網路和傳媒行業工作，因有學習木工及建築專業背景，30歲時成為建築遺產修繕從業者。2022年，在一棟國保級文物建築修繕竣工後，專家建議在工程實錄中加入立體書形式呈現，張默與插畫師吳金爽合作，一做就是兩年。當張默帶著這本自製的「毛坯」立體書找到編輯陳屹時，她雖無立體書製作經驗，卻看到了其價值，於是千方百計聯繫專業人士，將這本業餘作品打造成「精裝」出版物。她有個明確要求：做成中英雙語版。她認為，這樣能在更廣範圍傳播上海的建築文化。最終，讀者翻開這本書，就會發現書中主角並非房子，而是修繕老房子的傳統工藝和工匠。為精準呈現工藝，張默團隊挑選十幾種常見工藝，與學者、修繕專家緊密合作，請專家、學者校對確保信息準確。他們還突破書籍材料限制，加入水泥、顏料粉、石粒等真實修繕材料，設計旋轉齒輪、抽拉紙條等互動元素，讓讀者在參與中理解工藝，激發探索老房子的欲望。後來，這本書果真受到大家的喜愛——蒙古國的學生因它更深入了解上海建築，德國的建築從業者也將其作為禮物帶回國，《打開老房子》還走進了進博會新聞中心……藏著大「彩蛋」，閱讀似觀影《打開老房子》的成功促成了第二本立體書的誕生。靜安區文旅局老領導的牽頭，陳屹受委託再做一本關於石庫門的立體書。有了前一本的經驗，這次她找到更好的工作方法，讓專業的人各司其職，出版過程變得更得心應手，「該書從去年10月開始創作，今年6月完成，周期大幅縮短。」作為全國首本石庫門立體書，展開長達6米，以新穎形式展現石庫門建築的空間與裝飾藝術，讓讀者觸摸城市歷史脈絡。製作《走進石庫門》期間，陳屹與城市動漫合作，找來專業的紙藝師、插畫師……使得這本立體書在機關設計上更巧妙。「設計完一頁，就請專業的石庫門修繕專家來審定內容是否準確呈現方式是否恰當，保證了專業性和趣味性。」陳屹說。正如同濟大學教授伍江為這本書寫的序言中所說：「這本立體書以非常新穎的圖書形式，將石庫門建築的空間藝術與裝飾藝術生動直觀地表現出來，讓更多的讀者了解石庫門，熱愛石庫門，對上海石庫門建築文化的保護與傳承意義非凡。」翻開這本《走進石庫門》，讀者在互動中直觀理解經典石庫門建築結構。比如，能探索雕花門頭如何訴說身份、木屋架如何穩固支撐、不同屋面鋪設門道等建築奧秘。這些設計讓枯燥的知識在動手間自然領悟，拉近讀者與石庫門的距離。翻開書頁，不僅有立體老房子，還有充滿煙火氣的上海生活場景，仿佛能聽到弄堂吆喝、聞到飯菜香。書中還串聯起中共二大會址紀念館等紅色石庫門建築，讓建築與歷史交融。「現在，除了內容，圖書編輯也越來越在設計裝幀上下功夫，在書籍的版面和裝幀裡藏一些彩蛋等著讀者去發現，就像看電影那樣。」陳屹說，在《走進石庫門》這本書裡，也藏著不少「彩蛋」等著大家發現。立體書用精美、直觀、好玩的方式，讓歷史文化變得生動可感。《打開老房子》和《走進石庫門》正是如此，它們不僅是書籍，更是連接讀者與建築文化、歷史記憶的橋梁，讓我們在互動與探索中，重新發現閱讀的美好與文化的力量，這或許就是當下我們需要實體書的重要原因。
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