中國首批5個國家公園都有了「戶口本」
2025-11-14 16:15 6,834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9日傍晚，伴隨著溫柔的海風與動人的旋律，「文明合慶·『音』你精彩」三甲港海濱親子音樂會在三甲港綠地鉑瑞酒店下沉式廣場舉辦，近400名小朋友和家長參與活動，共同度過了一個充滿音樂與文明的難忘夜晚。本次活動由合慶鎮新時代文明實踐分中心、合慶鎮文明辦主辦，合慶鎮文化服務中心、上海三甲港綠地暇咖島新時代文明實踐點協辦。上海三甲港綠地鉑瑞&鉑驪酒店總經理章墨表示，作為合慶鎮新時代文明實踐點，三甲港綠地暇咖島致力於打破邊界，以「文旅+」模式匯聚健康、藝術、生態等多元體驗。活動中，合慶鎮「合苗文明之聲」宣講團正式亮相，這支由鎮域內中小學生組成的宣講團隊，將為合慶鎮大眾化新思想品牌建設注入新的活力。結合「綠水青山就是金山銀山」理念提出20周年，為深入講好生態文明建設故事，在合慶鎮文明辦指導下，宣講團成員帶來了別開生面的文明宣講《以少年的聲音，向大海致敬》，以三甲港為主題，以童聲為媒介，通過孩子們純真而富有感染力的表達，向公眾傳遞保護海洋生態、共建綠色家園的環保理念。上海輕音樂團以悠揚的器樂演奏拉開音樂會的序幕，親子家庭們隨著音樂輕輕搖擺，享受海邊的浪漫時光。活動間隙，還特別設置了「文明答題」和「聽歌識曲」互動環節。小朋友們踴躍參與，通過答題學習生態文明知識，在遊戲中感受音樂的魅力。本次音樂會不僅是一場視聽盛宴，更是一次文明理念的傳遞，將生態文明融入輕鬆愉快的氛圍中，讓家長和孩子們在享受音樂的同時，深刻感受到守護家園的重要性。合慶鎮黨委委員劉紅梅表示，希望大家共同守護我們的三甲港，傳遞生態文明理念，「我們要始終牢記生態保護的重要性，積極投身生態環保行動，希望親子家庭成為生態保護的鮮活力量。」
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