峽谷漂流、崖邊泳池……暑期到這些景點「清涼一夏」
2025-11-26 04:40 1,568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)
在近代歷史的長河中，天津就像一顆璀璨的明珠，閃耀著創新的光芒，創造了我國第一輛自行車、第一塊手錶、第一臺照相機和電視機等諸多「第一」，海鷗、飛鴿等本土輕工業品牌更是成為一代人的國民記憶。時光流轉到當下，天津在科技、創新、智能領域持續發力，全力推動新質生產力蓬勃發展，而剛剛舉辦的「何以中國·和合共生」活動和即將到來的上合峰會，無疑為這座城市的發展提供了更為廣闊的舞臺。科技是第一生產力，創新是引領發展的第一動力。天津港作為我國重要的港口之一，已經成為科技應用的前沿陣地。如今，天津港利用5G、AI等先進技術，實現了港口自動駕駛、自動港口作業和遠程控制……巨大的貨櫃在無人駕駛車輛的精準操作下有序移動，港口作業人員通過遠程控制就能高效完成各項任務，一幅壯觀而又充滿科技感的畫面展現在眾人的眼前。科學技術的廣泛應用，最大程度地減少了投資成本和能耗，提高了港口的運營效率和安全性，為自身的發展注入了強大動力，也為全世界的港口智能化提供了可借鑑的「天津港方案」，成為國際標杆。智能科技的發展離不開創新人才的支撐。天津擁有眾多高等院校和科研機構，為科技創新提供了堅實的人才保障。以天津大學為例，這所誕生於1895年的中國第一所現代大學，一直以來秉持著興學強國的初心使命，去年開設了全國首個腦機接口本科專業，該專業的設立不僅填補了國內腦機交叉學科人才培養的空白，更在神經解碼算法與腦控機器人等方向取得突破性進展，通過校企聯合實驗室、技術轉化中心等通道，源源不斷注入天津智能科技產業鏈。從精密儀器製造到生物醫藥研發，從智慧城市建設到高端裝備升級，創新人才的智慧正深度重塑著產業形態，為城市新質生產力的躍升提供了澎湃動能。新質生產力的發展，不僅體現在科技的創新和突破上，還體現在產業轉型升級和融合發展上。在天津，傳統產業與新興科技正加速融合，以輕工業為例，曾經的海鷗、飛鴿等品牌在新時代藉助科技的力量煥發出新的生機。通過引入智能化生產設備和先進的管理系統，這些企業提高了生產效率和產品質量，實現了從傳統製造向智能製造的轉變。同時，科技企業與文化產業、旅遊業也實現了深度融合，海河遊船的「夜遊 +演藝」模式，將科技與文化、旅遊完美結合，讓遊客在欣賞海河美景的同時，還能體驗到科技帶來的獨特魅力。即將舉辦的上合峰會，對於天津來說，是一次展示科技實力和創新成果的重要契機。藉助上合峰會的東風，天津與其他成員國分享自己的科技成果和發展經驗，引進先進的技術和理念，進一步提升自身的科技創新能力和國際影響力，拓展更廣闊的市場，推動產業的國際化發展，為中國式現代化貢獻更多「津彩」力量。（羅瑞明）
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