「松花石之鄉」開闢新賽道發展多元產業鏈
2025-11-14 22:01 9,973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)
西藏4000多公裡的國境線上，星羅棋布的邊境村是祖國邊疆的堅實守護者。隨著固邊興邊富民行動在雪域高原深入推進，這裡村村通路、戶戶連網，群眾生產生活條件大幅提升，特色產業蓬勃興起，正繪就一幅邊防鞏固、邊境安寧、邊民幸福的新時代畫卷。林芝市察隅縣地處西藏東南部，眼下，正是這裡的獼猴桃掛果生長關鍵期，農戶們在3000多畝的獼猴桃種植園裡忙碌著。2024年，察隅縣僅獼猴桃一項產值就超過2700萬元，當地受益群眾超過2000人。西藏林芝市察隅縣下察隅鎮宗古村駐村工作隊副隊長 仁增達加：獼猴桃已經成為我們的一個推進鄉村振興的重要支柱產業，村民們一年四季都能夠在家門口實現穩定的就業。如今在西藏沿邊地區，富民產業如雨後春筍般蓬勃發展，崗巴黑山羊、噶爾蔬菜、亞東鮭魚等農副產品，成為邊境群眾打開增收致富大門的「金鑰匙」。產業的興旺離不開基礎設施的完善，在黨和國家的關懷下，西藏大力實施邊境地區小康村建設，主電網延伸到全部邊境鄉（鎮），村村通郵，移動通信網絡全覆蓋，農村人口飲水安全得到保障，教育、醫療、養老等基本公共服務體系不斷健全。邊境興則邊民富，邊民富則邊防固。山南市隆子縣玉麥鄉，曾被稱為「中國人口最少鄉」。幾十年前，桑傑曲巴和他的兩個女兒卓嘎、央宗三人堅守著這片土地，放牧守邊。如今的玉麥鄉，已經發展成擁有67戶200餘人的幸福美麗邊境小康示範鄉。西藏山南市隆子縣玉麥鄉玉麥村黨支部書記 巴桑次仁：我們群眾的住房也好，還有醫療設備，還有學校設備那些都比較齊全，特別是遠程教育那些比較發達。網絡方面的話現在這邊通了5G全覆蓋，現在我們的群眾更願意留在這兒，守好這邊的土地。黨的好政策極大改善了邊境群眾生活，更堅定了大家守護神聖國土、建設幸福家園的決心與信心。山南錯那市浪坡鄉湯烏村的村民護邊隊，每天都會在群山間巡邏，默默守護著每一寸土地。總臺央視記者 陳昱：這條村民們用腳步踩出來的小道，在大多數的地方只能容納一個人通過，而就是這條路，我們的護邊隊員每年無論寒暑，除了大雪封山的那幾天，他們每天都要完整地走上一趟。年近70的老黨員次仁旦達，30多年前就開始巡邊，如今，當年只有兩三人的巡邊小組，已經發展成了由82名村民組成的護邊隊。西藏山南錯那市浪坡鄉湯烏村村民 次仁旦達：現在隊伍壯大了，我感覺特別有力量。守土固邊就是我們邊境村民義不容辭的責任。如今，在阿里地區噶爾縣扎西崗鄉、日喀則市定結縣陳塘鎮、林芝市墨脫縣墨脫鎮等邊境一線，父子接力、夫妻搭檔、兄妹攜手……拳拳家國情在雪域邊關傳唱。次仁旦達的女兒 索朗吉宗：爸爸是我心中的榜樣，我會守好祖國的每一寸土地，做好神聖國土的守護者、幸福家園的建設者。
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