第十一屆國際發明展覽會及大賽圓滿落幕 1400多項目分獲各個獎項
2025-11-07 14:33 9,785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)
暑期在家讀書，將廖奔先生的《中國戲曲史》與葉長海、張福海先生的《中國戲劇史》以及日本學者田仲一成的《中國戲劇史》對照著讀了一遍，對戲劇史研究有了直觀的感受。今天，上海書展開幕。我是上海書展的常客，每年都會參加。早年是帶著自己的孩子一起去，一方面自己買書，另一方面是讓孩子感受一下書市的盛大場面。這些年我作為書展嘉賓，為自己的書以及朋友的書吆喝、捧場。但在我的書展嘉賓經歷中，還沒有為戲劇方面的書站隊、捧場過。今年受到邀請，為一本戲劇方面的書做嘉賓，我感到既意外，又高興。《青春〈牡丹亭〉》書封中國作協的何建明副主席與信世傑師徒兩人合寫了一部長篇報告文學《青春〈牡丹亭〉》，江蘇鳳凰文藝出版社出版。鳳凰文藝社的傅一岑聯繫我，希望我作為嘉賓，出席上海書展的新書讀者見面會。我很高興答應了下來。何主席是熟悉的朋友，他主持作家出版社以及中國報告文學學會時，出過不少有影響的書。這次的新書，是專門為家鄉蘇州寫的，介紹蘇州崑劇院的青春版《牡丹亭》。近些年因為工作關係，我接觸戲劇的機會比較多，崑曲自然是少不了的。上海崑劇團的戲，看過不少，包括像《牡丹亭》這樣的經典劇目。北京的北昆和南京的江蘇省崑劇院的戲，也觀摩過，其他還有一些崑曲名角個人專場演出的折子戲等。崑劇是世界非遺首次評選的榜首項目，受到社會關注。出版社預先將書快遞給我，我先睹為快。20多萬字的報告文學，將蘇崑的《牡丹亭》放在崑曲600年歷史長河中來敘述。讀了何建明、信世傑的書，讓我感慨崑劇藝人的不易，青春版《牡丹亭》是經歷了很多艱難困苦，才有了今天的成功。書展活動海報另外，正好手頭有著曾創辦香港城市大學中國文化中心的鄭培凱教授送我的《崑曲傳承與文化創新》一書。鄭培凱現任中國民間文藝家協會香港分會主席，曾任香港非遺諮詢委員會主席。他師承史景遷，也對中國傳統文化有著深厚的研究。他送我的這部書中，有一篇是討論崑劇青春化與商業化的問題。眼下流行的一些新編崑曲劇目，舞臺布景和服裝設計過於鋪張，整個演劇反倒是弱化了，演出像走秀，喧賓奪主，經費支出也比正常的演出要多。《煙雨江南茶酒樓》我每年參加上海書展，都有新收穫。我見到我給朋友做序的一本書——《煙雨江南茶酒樓》（沈嘉祿兄的新作），也出現在上海書展上，這是一本關於滬上菜餚的書，十分有趣，值得一看。本文作者楊揚
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