第一視點丨黃帝祠宇前的問答
2025-10-31 12:49 2,726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)
午夜十二點的上海博物館門口，等著入館的觀眾已經排到了馬路邊。即使是在上海，這樣的情況也不多見。這批觀眾都是為了一個已經在上海辦展超一年的特展「金字塔之巔：古埃及文明大展」而來。展覽最後一周，上博創造性地連續開放168 小時，午夜零點至早上六點的午夜場，在開始前已幾乎預約殆盡。零點後走進館內，依然能感受到熱切的觀展氣氛。在薩卡拉的秘密展廳，不少觀眾興奮地和同伴討論，「據說這個館裡很多文物，是從埃及直運上海，連埃及人也沒看過」。持續開放超過一年，這場展覽依然熱度不減，這恐怕是原因之一。無論以何標準來看，古埃及文明大展都是一個由國內文博機構領銜組織、世界一流水平的特展。以觀眾人數看，至7月底展覽已接待260萬次觀眾，閉幕時預計觀眾總數將超270萬人次，刷新全球博物館單個收費文物類特展參觀人數的最高紀錄；以展陳水平來看，這是有史以來全球最大規模、亞洲最高等級的古埃及文物出境展，其中超過95%的文物為首次來到亞洲。上海的觀展市場也沒有辜負這場展覽。門票之外，文創活動及周邊衍生產品營收就超4億元，帶動城市綜合消費超200億元。真金白銀的支持，無疑給了特展之「特」更大的底氣。站在世界視野的高度辦這樣一場大展，絕非易事，無論是允許觀眾帶寵物貓入場，還是連續開放168小時，都是前所未有的創意。上海之所以敢當第一個吃螃蟹的，自然有其底氣在。仔細觀察，小到展櫃高度、玻璃透明度、燈光布置、清潔頻率等細節把控，大到站在「文明互鑑」的高度設定策展思路，展覽的成功都離不開城市在文化軟硬體兩方面的強力支撐。這背後，是上海一流的全球資源配置和調度能力。在合作層級上，能夠撬動超過95%的文物首次來到亞洲，達成中國國有博物館和埃及政府的首次合作，甚至許多文物直接從考古遺址現場被運到上海博物館，這種從發掘現場到陳列展廳的高速轉化，考驗著一座城市的文化實力和在世界上的文化話語權。而上海的調度能力，已超越了簡單的資源匯聚，而是將其轉化為特色活動、文創開發、文旅聯動、聯合考古等更多元的價值。這種轉化，並非簡單的文物搬運，背後有著堅實的文化主體性作為支撐。不同於以往國內古埃及文明題材的展覽直接從歐美博物館借展，以西方視角進行敘事，此次展覽由上博聯合專家團隊自主策劃，展示了中國學者的研究成果。在學術層面，為展覽提供了更具本土特色的支持。這是一種基於專業的對不同文明的平視與尊重，也是上海文化辨識度的體現。作為國際文化大都市，上海的魅力之一在於文化的多元性和包容性。這座城市用一次次的文化實踐證明：各美其美、美美與共，勝過任何一種單一的文化審美。而人類文明本就是在「你中有我，我中有你」的環境中不斷融合、成長、進步的。在逆全球化陰影籠罩世界的今天，這顯得尤為珍貴。守護這份珍貴，上海動作頻頻。與人民廣場的古埃及文明大展隔著一條黃浦江，浦東美術館的巴黎奧賽博物館藝術瑰寶展同樣備受關注。今年底，還將有羅浮宮博物館16至19世紀傑作大展登陸上海。同一時空，不同文明在此交相輝映。社交媒體上，不少人特意發帖曬圖，「你見過凌晨三點的博物館嗎？」很多觀眾特意請年假也要在午夜時分走進博物館，不僅是為這場特展，也是為了一次獨特的活動體驗。就在上周末，小紅書「包」下復興島舉行了融二次元漫展、音樂節等多種元素的「開放世界冒險島」活動，吸引數萬年輕觀眾從全國各地蜂擁而來。各種打破邊界與規則的文化創意能成功落地，上海高度包容性的背後是高效的行動力。我們可以看到，小紅書活動期間，復興島內道路臨時交通管制、高溫天戶外保障等一系列措施；我們也可以看到，一周不間斷開放的博物館內外，有效的文物保護措施、快速的場地整理，以及午夜長隊邊守護的閃爍警燈。我們有理由期待，在上海，「埃及展現象」將不止於這一篇章，也不止於這一年。國際文化交匯的光輝與文化創意的光點，始終會在上海閃耀。
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