鑑往知來，攜手推進上海合作組織高質量發展——寫在天津峰會即將召開之際
2025-10-21 17:28 4,538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)
在數字經濟蓬勃發展的當下，人工智慧已成為推動產業變革的新型生產力。算力作為人工智慧發展的基石之一，其重要性不言而喻。近期，全國多地出臺算力券政策，以發放算力券的方式，幫助企業破解算力使用難題，加速算力相關產業融合創新。 什麼是算力券？作為一種政策創新工具，算力券與大家熟知的消費券類似，本質是通過政府補貼降低企業的算力使用成本，促進算力產業發展。與一般的消費券不同，算力券面向企業等市場經營主體，是用於支持其購買算力服務的政策工具和數位化憑證。 多地積極發放算力券，背後有政策引領與市場需求。一方面，該舉措響應國家對數字經濟和人工智慧產業發展的戰略部署，助力構建人工智慧產業生態。另一方面，此舉旨在應對當前算力市場存在的供需失衡等挑戰，引導算力資源的合理流動與高效配置，實現算力供需的精準對接。 算力券有利於企業解決「算不起」「算閒置」等現實問題。對於需求端來說，直接降低企業算力使用成本與門檻，助力其加大技術研發投入、加速產品迭代升級，在市場競爭中獲得優勢；對於供給端而言，算力券以政府補貼形式盤活閒置算力資源，促進其向需求端流動，提升資源利用率。 算力券作為政策槓桿，能夠以四兩撥千斤的形式加速構建「人工智慧+」產業鏈。不少地方明確算力券的適用範圍涵蓋智能算力與超算算力，同時以配套政策方式發放模型券、數據券、語料券等，以算力為切入點，精準對接算力產業最新需求，帶動相關產業鏈實現數位化轉型。 算力券有助於推動我國產業結構優化升級。隨著人工智慧與千行百業的深度融合，傳統產業得以藉助人工智慧技術實現智能化轉型，提高生產效率和產品質量。新興產業則在人工智慧的驅動下加速發展，培育新的經濟增長點。比如，藉助算力券政策，智慧醫療、智慧教育、智慧交通等領域產品得以迭代升級，人工智慧應用場景不斷拓展。此外，算力券可以吸引更多創新型企業和專業人才，形成集聚效應與規模效應，營造良好的創新創業生態，激發市場活力。 從不少地方的實踐來看，當前，算力券對推動數字經濟發展的效果可謂立竿見影。以算力券政策為引導，北京已有多家算力供應商在平臺註冊，為企業提供算力資源。貴州等地近年來出臺算力系列政策，有效激發了企業參與算力發展的積極性。 需要注意的是，算力券並非能在市場上流通的有價證券或金融工具，在推廣這一政策的過程中，一些潛在問題不容忽視。例如，如何確保算力券發放的公平性與透明度，防止出現套利、重複補貼等現象；如何建立健全算力券的監管機制，強化數據安全與隱私保護；以及如何進一步提升算力服務的質量與穩定性，滿足企業日益增長的多樣化需求等。只有妥善解決上述問題，才能讓算力券這一政策工具持續發揮積極作用，真正讓好鋼用在刀刃上。
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