「漫步中國·活力海南」中外媒體系列活動圓滿落幕
2025-10-29 07:08 8,324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)
8月6日，天體化學與地球化學家、中國月球探測工程首任首席科學家、中國科學院院士、國際宇航科學院院士、發展中國家科學院院士歐陽自遠在抖音開設科普帳號@歐陽自遠爺爺講深空探測，希望通過短視頻科普深空探測知識、分享科研生涯小故事，增進大眾對科學原理的認識，激發青少年探索科學的熱情。 歐陽自遠抖音主頁 為更好推進少年兒童科普工作，中國兒童中心聯合抖音、《科學追光者》推出「給青少年的科學家課堂」，持續邀請重磅科學家，針對青少年關心的科學問題，在短視頻平臺開展專業科普分享。相關內容已聚合至「院士答青少年問」專題頁，目前，該話題播放量已超2億次。歐陽自遠院士的入駐是該系列課堂的延續。 歐陽自遠院士長期從事地球化學、天體化學、比較行星學等研究，作為中國月球探測工程的首席科學家，從戰略高度為中國探月工程制定了科學目標，因而也被譽為「嫦娥之父」。入駐抖音當天，@歐陽自遠爺爺講深空探測連發4條視頻，分享了自己和月球探測結緣的故事以及做短視頻科普的初心。 1952年，歐陽自遠響應國家號召，考入北京地質學院礦產勘探系，立志學地質，開發礦業，使民富國強，後考研至中國科學院地質研究所深造。1957年，蘇聯發射了第一顆人造地球衛星，宣布人類空間時代的到來，這帶給了歐陽自遠極大震撼和啟發。中國的太空時代何時到來，如何準備？於是他開始認真考察、研究構成太陽系各類天體的原始物料——隕石與行星際塵埃、月球的起源與演化歷史，為中國探月工程做準備。自此，從嫦娥工程的方案制定到執行，他深耕月球探測近50年。 做科研同時，歐陽自遠院士還熱心公益科普。這位被大家親切地稱為「銀髮知播」的科學家，希望讓更多人熱愛科學、了解科學，延續中華民族的飛天夢想。粗略統計，至少已有10萬人聽過他關於探月工程的演講，涵蓋各個年齡段。 近年來，短視頻的發展突破了傳統科普講座受場地、時間的限制以及對讀者知識儲備要求的局限，讓科學知識得以觸達更廣泛的人群，原本晦澀的知識正變得通俗易懂。越來越多的專家、科研學者也選擇通過短視頻進行科普。正如歐陽自遠所說：「短視頻是一種科學補習的好方法，一種很好的科普方式，有助於全民科學素質的提升，應該把它應用到更多成果的普及中，讓更多人受益。」 深空探測涉及太陽系的起源與演化、天體化學與天體物理、航天技術等較為複雜的知識，對普通人而言，這些應用雖看似遙遠，卻在潛移默化中影響著生活。深空探測的每一步突破都在拓寬人類的生存邊界和發展空間。歐陽自遠院士表示，希望通過短視頻科普培養孩子們熱愛科學、探索科學、攻堅克難的精神以及一以貫之的毅力。 據悉，自2018年起，已有10餘位重磅科學家入駐抖音開設科普帳號。截至目前，@劉嘉麒爺爺講地質、@童慶禧爺爺講遙感、@朱敏老師講古生物等帳號累計吸引近600萬用戶關注，知識視頻播放量達3.42億次。科學家開始成為抖音上新晉的科普「網紅」。 未來，歐陽自遠院士將持續通過抖音分享深空探測，也就是太陽系探測的科學與技術相關知識，讓更多人了解中國深空探測的成就，激發新一代青少年探索科學的熱情。
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