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)
中國已成為全球規模最宏大、門類最齊全的人才資源大國—— 人才儲備,三個之最和一個500萬 從「人口紅利」到「人才紅利」,中國經濟發展的要素稟賦正發生變化:如今,中國人才資源總量、科技人力資源、研發人員總量均為全球最高;每年培養科學、技術、工程和數學(STEM)專業畢業生超過500萬人。這三個全球之最和一個500萬意味著什麼?過去5年中國的人才儲備有哪些新變化? 人才創新活力加速迸發 「您的『金點子』,我們收到了。」8月5日,山東省濟南市向廣大人才朋友發出了一封主題信。 今年4月,濟南市委人才辦開設人才政策「金點子」徵集專欄,面向社會各界特別是廣大人才徵集意見建議,推動提升全市人才工作質效。這封信正是要把近4個月徵集活動的進展情況與廣大人才朋友分享:對具備實施條件的建議,已迅速協調相關單位,制定具體優化方案,明確落實措施和時限,並及時予以反饋。 濟南市委人才辦常務副主任王玉躍說:「我們不斷優化人才發展生態,今年修訂出臺濟南人才政策『雙30條』(2025版),從多方面加大支持力度。在系列政策舉措支撐下,2024年濟南新增青年人才超過15萬人,人才資源總量突破287.5萬人。」 聚焦人才這個「第一資源」,「十四五」時期各地紛紛加大培養和吸引力度。 全區人才資源總量超200萬,佔全市比重約1/4——7月17日,北京市海澱區對外公布人才「成績單」。 「近年來,我們聚焦高水平人才高地建設,推動海澱成為全球人才的嚮往之地、發展之地。」海澱區委組織部部長肖丹介紹,全區從業人員中人才佔比88.54%,比全市平均水平高出17個百分點,是全國智力資源最為密集的區域之一。海澱的GDP中,人才的貢獻率達65.21%,比全市平均水平高出7個百分點。 各地人才規模持續擴大,是中國人才創新活力加速迸發的一個縮影—— 看人才資源總量,中國已成為全球規模最宏大、門類最齊全的人才資源大國,人才資源總量達到2.2億人。技能勞動者總量超2億人,高技能人才超6000萬人。 看科技人力資源,這5年,越來越多科技人才投入到系統性科學和技術知識的產生、發展、傳播和應用活動中,科技人力資源超過1.1億人,全國科技人力的儲備水平和供給能力明顯提升。 看研發人員總量,當前,中國按折合全時工作量計算的研發人員總量超700萬人年,穩居世界首位,研發經費投入強度超過歐盟國家平均水平,全球創新指數排名升至第11位。 「過去5年,中國持續推進教育強國建設,加強人力資源開發利用,在人才培養方面取得了諸多積極成效。」國家發展改革委宏觀經濟研究院社會發展研究所社會治理室主任、研究員李璐分析,在創新驅動發展、產業轉型升級的大背景下,全國人才需求量不斷增加,基於此,中國在教育上加大相關領域招生培養力度,在高等教育階段加強前沿學科和基礎學科相結合的專業設置,推動高等教育的規模和質量均實現明顯提升。圍繞技能人才培養,中國持續推進產教融合,培養高素質技能人才的路徑越來越清晰。同時,創新拔尖人才的培養越來越受重視,面向基礎教育加強創新能力培養,人才發現和培養機制不斷完善。 STEM專業畢業生規模全球領先 人才儲備,STEM教育被認為是重要一環,近年來不斷取得新突破。 在江蘇省江陰市,江南大學江陰霞客灣校區眼下正為「迎新」作準備,還有半個月左右這裡即將迎來該校區的第二批新生。去年9月,霞客灣校區作為江南大學新校區正式啟用,集成電路、智能製造、數字科技與創意設計、纖維工程與裝備技術4個新學院入駐。 「我一直挺喜歡研究各類機器人,去年考入江南大學,智能製造工程專業成了我的首選。」在江南大學江陰霞客灣校區就讀的小宋說,希望通過學習掌握更多專業知識,參與機器人製作、比賽等實踐,為未來進入工作崗位做好準備。 江南大學校長陳衛表示,江南大學積極進行專業結構調整,搭建產教研合作育人平臺,培養更多和地方產業發展緊密結合且急需的人才。霞客灣校區4個新學院的專業方向與江陰市產業高度契合,將為推動校地合作、產教融合、協同育人帶來更多的發展機遇和合作空間。 「從學科領域來看,STEM教育聚焦科學、技術、工程、數學這些理工科類學科領域,突出以問題為導向、綜合運用多學科知識解決實際問題。」李璐說,近些年,中國持續加大STEM人才培養力度,越來越多高校開始重視圍繞STEM學科設置專業,招生規模明顯擴大,這些都有力推動了科技創新人才的培養。 數據顯示,當前,中國每年培養STEM專業畢業生超過500萬人,全球領先。2023年,理工農醫類在碩士研究生中的招生規模佔比為60%,在博士招生中的佔比超過80%。截至目前,全國已建設3批共40家國家卓越工程師學院,構建起校企協同培養的新型實體平臺。 中國推進STEM人才培養,在國際社會上得到越來越多認可。 在湖北,武漢軟體工程職業學院的專業設置中電子信息類與智能製造類專業佔比超50%。前不久,賴比瑞亞職業技術教育與培訓、STEM教育及特殊全納教育助理部長小納撒尼爾·K·西斯科來到這裡參觀,看了產教融合實踐中心的雷射雕刻、工業機器人生產等應用場景後,西斯科表示:「感受到了人工智慧等前沿數位化技術如何更好應用於職業教育教學,期待中國能把相關的教學經驗和軟硬體設備以更多語種形式呈現,讓更多國家學習和引進。」 在上海,國際STEM教育研究所的建設正加快推進,這是聯合國教科文組織在全球設立的第10個一類中心,也是其在歐美之外首個全球性一類中心。「國際STEM教育研究所是中國與教科文組織合作的重要成果,有利於中國提升科技創新人才培養質量。」中國聯合國教科文組織全國委員會秘書長秦昌威說,這也有利於中國與國際社會分享STEM教育理念與實踐,為全球教育發展貢獻中國智慧、中國力量。 讓「人才紅利」持續釋放 一顆獼猴桃,如何漲身價?在陝西省寶雞市眉縣,西北農林科技大學專家團隊的到來幫助當地果園獼猴桃的售價從每斤3元漲到了4元以上。 「西北農林科技大學在我們這裡建了獼猴桃試驗站,科技團隊常年紮根在田間,指導我們改良獼猴桃種植技術。」眉縣果農李凱說,藉助品種優選、配方施肥等技術,果園的獼猴桃不僅提了品質、漲了身價,整體產量也提高了60%左右。 近年來,越來越多科研院所、高校專家人才走進農村,建立科技小院,助推農業生產提升科技「含金量」。 截至目前,全國157家培養單位已設立科技小院1800餘個,覆蓋全國31個省(區、市),研發推廣大量農業新技術、新品種,在提升糧食產能、果蔬品質等方面發揮了重要作用。 隨著人才隊伍的不斷壯大,這5年中國經濟發展呈現出越來越多的「新意」。 創新驚喜不斷。2024年集成電路年產量比「十三五」末增長72.6%,增加約1900億塊,越來越多的產品裝上了「中國芯」;核電、高鐵、船舶與海洋工程等裝備取得新突破,人工智慧、量子科技、載人航天、深空探測等領域創造了多個全球「首次」和「第一」。 主體爭相加力。2024年全社會研發經費投入規模增加到3.6萬億元,其中企業研發投入佔比超過77%;深圳作為創新標杆城市,研發投入佔GDP的比重達到6.46%。全球百強科技創新集群數量達到26個、佔比全球第一,高新技術企業超過46萬家。 產業添新增彩。2024年高技術製造業增加值比「十三五」末增長42%,數字經濟核心產業增加值增長73.8%,佔GDP比重達到10.4%,提高2.6個百分點;累計在研創新藥達到4000餘款,約佔全球30%。 「從自主研發的高性能作業系統,到賦能千行百業的人工智慧大模型,再到大幅提高生產效率的工業機器人,5年來我們以科技創新引領新質生產力發展,建設現代化產業體系,推動經濟高質量發展,這些都離不開人才儲備的有力支撐。」李璐說,從「人力資源優勢」到「人才資源優勢」,中國在各方面的人才建設有了更堅實的基礎,科技創新迎來更多源頭活水。面向未來,中國還將全面提高人才自主培養的質量,湧現出越來越多拔尖創新人才,讓「人才紅利」持續釋放。 本報記者 邱海峰 《人民日報海外版》(2025年08月12日 第 11 版)
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