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2026-01-26 16:18 7,379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)
西寧8月8日電 (李雋)8日，為期兩天的鹽湖資源開發利用與生態保護學術研討會在青海省西寧市開幕。國內相關行業專家齊聚一堂，聚焦鹽湖戰略礦產資源保障與生態安全、鹽湖資源綠色高效分離與利用、鹽湖資源高質高值產品開發利用等熱點議題展開深入交流，旨在推動鹽湖資源開發向更加綠色、高效、可持續方向邁進。 圖為研討會開幕式現場。李雋 攝 活動主辦方中國科學院青海鹽湖研究所(以下簡稱「青海鹽湖所」)是國內唯一專門從事鹽湖研究的科研機構，1965年創辦之初至今已有60年，現已成為鹽湖領域的國家重要戰略科技力量。 「青海鹽湖所近年來在鹽湖鋰資源高效提取、資源基礎研究和綜合利用等諸多領域取得的突破性進展，不僅為我國新能源和鉀鹽產業發展提供了重要支撐，更走出了一條資源基礎研究和綜合開發協同發展的新路徑。」中國工程院院士、中國地質科學院礦產資源研究所研究員鄭綿平表示。 圖為與會專家在研討會上作主題發言。李雋 攝 鄭綿平希望與會中青年學者以此次研討會為契機，加強交流、深化合作，讓鹽湖科學研究更好地服務於國家戰略需求，讓得天獨厚的鹽湖綻放生態與經濟的雙重光彩。 「我們願與鹽湖所持續深化合作，協同打造鹽湖資源開發從基礎研究到產業化的全鏈條創新體系，圍繞鋰、鎂等戰略資源的高效提取與高端材料製備，開展多學科交叉研究，共同謀劃和申請國家和中國科學院的重大項目。」中國科學院過程工程研究所所長楊超表示，將助力青海世界級鹽湖產業基地建設，爭取共同承擔企業研發任務，服務青海等地方經濟發展和平臺建設。 開幕式上，多名院士及知名專家圍繞地球科學、鹽類礦產、鹽湖化學、綜合利用等方向，深入剖析中國鹽湖資源稟賦特點與開發瓶頸，系統展示鹽湖科技的最新突破與未來趨勢。(完)
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