學習卡丨這個「永恆課題」 總書記高度重視
2025-10-25 20:50 3,834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)
從國家級非遺楊柳青年畫煥發新生命力，到天開高教科創園的科創實踐，再到五大道保留的歷史風貌……天津憑藉科技與文化精心勾勒出一幅「和合共生」的壯麗城市畫卷。 科技無疑是推動天津邁向高質量發展的核心引擎。2023年5月開園的天開高教科創園，短短兩年內註冊企業超3500家，成為京津冀科創新高地。這裡匯聚了天津56所高校、29家全國重點實驗室的智慧與力量，成為科技成果轉化的「超級加速器」。腦機交互、超級計算機等前沿技術快速發展，有力印證了天津在科技創新領域的雄厚實力。 科技創新深度融入城市治理的方方面面。五大道改造中拆除圍牆、轉化低效空間為城市發展注入了新的活力。 文化是天津這座城市最深沉、最厚重的底色。漫步於改造後的民園1920街區，仿佛穿越時空。百年磚雕重見天日，老磚瓦與現代設施相得益彰，交相輝映；飛線入地，讓天空更加清爽；公廁開放，為居民提供便利；樓道翻新，讓居住環境更加溫馨……天津城市建設不僅完好保留了珍貴的歷史風貌，更通過「微更新」計劃，切實改善了居民的生活品質。 開放包容、求實創新，獨特的區位優勢孕育了天津的城市個性和品格。博物館裡，鎮館之寶靜靜訴說著城市的悠悠記憶；名人故居中，微話劇讓歷史人物「鮮活」地呈現在觀眾眼前；楊柳青古鎮，AI技術讓年畫娃娃展開跨越時空的對話。這些別出心裁的創新表達，畫龍點睛般讓傳統文化在新時代煥發出全新生機。 當「何以中國·和合共生」網絡主題活動啟動儀式在古文化街舉行，「美美與共」的精彩節目讓人流連忘返，沉醉於這一文化盛宴之中。外國友人用相聲這一獨特的藝術形式，講述著他們在天津的精彩故事；在《九河謠》的動人表演裡，傳統藝術與現代音樂激情碰撞，綻放出全新的藝術火花。這種文化的交融，詮釋了「和合共生」的深刻內涵。 當海河的燈火溫柔映照出城市的輪廓，這座兼具傳統韻味與現代風採的城市，正以自信滿滿的姿態，迎接世界的目光。 王曹群 來源：人民網-觀點頻道
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