學習卡丨這個「永恆課題」 總書記高度重視
2025-10-25 12:37 5,379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)
三明8月9日電 (梁夢婷 施振強)眼下正值暑假，福建省將樂縣體育中心遊泳館內，水波激蕩。泳池邊，教練李雅茹正耐心指導隊員拉伸關節；泳池中，少年們如遊魚般穿梭，強勁的力道推開層層水波。 將樂曾舉辦2023年蹼泳世界盃黃金總決賽。將樂縣融媒體中心供圖 中國國家蹼泳隊教練池騁與妻子李雅茹均為國家蹼泳隊退役隊員，正是看中了將樂濃厚的運動氛圍與宜居的生態環境，他們選擇紮根這裡，成為將樂遊泳隊教練。 「目前遊泳隊和蹼泳隊共有90名運動員，其中曾楊涵已入選國家隊，即將徵戰全國蹼泳錦標賽。」池騁介紹，隊員們正全力備戰2025年福建省青少年遊泳錦標賽，為明年省運會儲備種子選手。 日復一日地雕琢，讓將樂水上項目成績持續飛躍。遊泳隊隊員林語晨從三年級開始在此訓練，近7年的堅持讓她的蹼泳成績達到國家一級運動員標準。「在教練的帶領下，我會繼續努力，爭取更好的成績。」她的話語中充滿朝氣。 以暑期集訓為序章，將樂縣少體校的創新實踐徐徐展開。近年來，學校打破傳統體校育人機制，構建起「體校專職教練+全縣學校教師協同+專業俱樂部深度合作」三位一體的多元融合模式，實現體育資源的深度整合與優勢互補。 戴星散打搏擊俱樂部的加入，正是多元協作育才的範本之一：2025年三明市少年兒童武術散打錦標賽上，將樂代表隊以4金3銀、團體總分第一的優勢登頂，讓散打成為這座小城的一張閃亮名片。 「俱樂部現有73名學員，年齡從5歲到成年不等。」將樂縣武術散打、搏擊格鬥俱樂部教練戴燕松表示，拿下全市團體第一隻是起點，接下來還要衝擊全國賽事，為三明爭光。 多元融合的深層邏輯，在於盤活資源生態。將樂縣在精耕舉重、遊泳等傳統強項的同時，積極依託社會力量拓展武術、攀巖、滑板等新興領域，並與三明學院體育與康養學院合作共建實踐教育基地，藉助校地優勢，共同開發將樂特色體育教學實踐課程。 同時，將樂縣通過政策扶持引進高水平運動教練，目前已有10名高水平運動員加盟，覆蓋遊泳、摔跤、賽艇、光電射擊等關鍵領域。2024年，僅將樂縣少體校收穫各級賽事獎牌92枚，用優秀成績印證體教融合之路的可行性。(完)
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