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2025-11-18 01:51 1,987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)
在長三角一體化的東風下，上海與浙江兩地邊界又添一處暖心地標——「毗鄰共治廊陳美景」滬浙平安邊界工作站正式進入實體化試運行階段。這個由黨建牽線搭臺、網格聯動發力、兩地攜手共建的「連心站」，讓曾經的省界壁壘逐漸消融，法治與平安的畫卷在兩地邊界徐徐展開。走進依託「明月山塘」景區打造的「法治集鎮」，濃鬱的法治文化氛圍撲面而來。新建的毗鄰法治觀察點、長三角毗鄰區域法治文化建設示範帶及山塘法治加油站，讓法治精神融入了集鎮的每一個角落，也走進了當地百姓的日常生活。 450平方米的滬浙平安邊界工作站空間裡，集聚著諸多「硬核」功能，兩地的視頻監控聯了網，村民遇矛盾找「三所聯動+毗鄰合作」調解室，重大活動時警務指揮一鍵聯通，連法律諮詢、執法調度、市場監管等事項，讓跨省辦事、執法不再困難。這個工作站的建成，為上海金山廊下鎮與浙江平湖市廣陳鎮搭建起了政法領域溝通協調、工作聯勤聯動、信息互通互享的一體化實戰平臺。「如今，兩鎮在重點人群管控、矛盾糾紛多元排查化解、跨區域信訪風險聯防聯控等方面的合作不斷深化，形成了風險預警、情況摸排、矛盾化解、人員管控的強大合力。」廊下鎮平安辦主任吳振華介紹道。據了解，2024年7月，廊下鎮與廣陳鎮聯合發布「三治融合、毗鄰共治」區域社會協同治理品牌，為跨區域聯合治理奠定了堅實基礎，而平安邊界工作站正是這一品牌的核心實體成果。 以往，「多個部門分頭辦」「兩地部門各自幹」的模式，讓跨省事務辦理效率大打折扣。如今，工作站打破了這種壁壘，實現了「一個平臺共同幹」「界河兩岸共奮戰」的協同治理新模式。通過深化黨建引領的平安邊界「十聯」工作機制，工作站整合了兩地群防群治隊伍、法律顧問律師、司法行政及網格管理等資源，大家齊心協力開展日常執法檢查、平安巡防、道口執勤等工作。同時，依託資源共享共建機制，工作站在河道治理、生態保護、助力文旅發展、村民自律等領域積極開展民主自治創新。「自工作站運行以來，我們聯合浙江省廣陳鎮綜合行政執法隊將建立長效合作機制,持續開展針對滬浙毗鄰渣土違規運輸行為的專項行動，有效破解渣土車跨域亂倒偷倒的難題。」廊下鎮綜合執法隊隊長彭雅文表示。「這個項目不只是物理空間的拓展，更是兩地社會治理理念與機制的創新融合。」廊下鎮平安辦主任吳振華坦言。自今年5月建成投入運行以來，工作站在試運行階段已初步實現兩地資源的高效整合與機制的順暢運轉，成功跨省辦理13起事項，用實實在在的成效彰顯了跨省協同治理的活力。
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