紀念林則徐誕辰240周年學術研討會召開
2025-10-25 18:01 3,647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)
鄂爾多斯8月8日電 題：沙漠之城向「綠」而生記 記者李愛平 入夏以來，內蒙古自治區鄂爾多斯市康巴什區的綠色景致，再次成為中外遊客的旅遊打卡地。但遊客們有所不知，這是一座建在沙漠上的城市。近日，記者對這座沙漠之城進行了探訪。 圖為入夏以來的康巴什區景致。 李歡倪供圖 「這裡曾經是一片不毛之地，如今卻是名副其實的『花園城市』。」35歲的李恆是康巴什區的一名上班族，在他的記憶中，20年前的康巴什區可以用一句順口溜來形容：「風起明沙到處流，沙壓房子人搬走」。 「我沒想到的是，20年後，這座從荒漠崛起的城市，卻成了國家4A級旅遊景區，並得到很多外國人的讚譽。」李恆對記者表示。 圖為綠意盎然的康巴什區。 李歡倪供圖 在康巴什區生活了9年的大衛來自牙買加，現在的他說起康巴什區的變化，總會豎起大拇指說：「這裡是沙漠變綠洲的『典型案例』。我喜歡這樣的綠。」 大衛口中的綠，來自於康巴什區的綠化程度。當地官方資料顯示，總面積372.55平方公裡的康巴什區，如今綠化覆蓋率已達42.65%。 大衛在接受媒體採訪時最常說的話是，這個小城漂亮、典雅，夏天空氣舒適，適合旅行。 這段時間，大衛把當地的美景製作成小視頻，傳給遠在牙買加的親朋好友，「大家都很羨慕我能生活在這樣一個城市中，他們紛紛表示，有機會一定來旅遊。」 與綠相對應的是康巴什區還是一座「有水的城市」。由烏蘭木倫等3條河流環抱的這座城市，每到夏秋旅遊旺季，在烏蘭木倫河上演的音樂噴泉總會帶給外地遊客別樣的體驗。 康巴什區的綠還體現在當地正在打造的低碳出行中。 記者從鄂爾多斯市可持續發展促進中心獲悉，當前康巴什區正在啟動無人公交、無人配送車、無人售賣車的運行……在康巴什區，新能源智能網聯汽車自動駕駛應用場景正在重塑鄂爾多斯市人的生活。 數據顯示，從2023年至今，康巴什區已投放無人公交9輛，累計提供服務4.5萬人次；無人計程車3輛，累計提供服務1.8萬人次；無人配送車15輛，已完成45萬單服務；無人清掃車5輛，進行作業達64.5萬平方米。 值得一提的是，作為中國西北唯一同時獲批國家智能交通與「車路雲一體化」雙試點的城市，鄂爾多斯市依託綠電優勢，於2023年2月發布《鄂爾多斯市新能源智能網聯汽車示範應用實施方案》，構建以康巴什示範區為核心、「1+N」場景支撐的產業布局，打造國內首個「三車三網、三大場景」同步示範應用見效的特色新能源智能網聯汽車示範區。 內蒙古經濟學家蓋志毅認為，鄂爾多斯市康巴什區作為荒漠化防治與綠色發展的前沿陣地，正在壯大綠色動能，持續奏響城鄉區域協調可持續發展的強音。他希望，外界多多關注這座沙漠小城。(完)
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