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2025-11-27 17:18 5,941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8日電 據中央氣象臺網站消息，昨日，甘肅、陝西、河南、湖北、江蘇、安徽等地部分地區出現分散性大到暴雨、局地大暴雨。預計未來三天，西北地區東部、華北、黃淮、江漢、江淮、四川盆地等地部分地區有較強降雨，局地伴有短時強降水、雷暴大風或冰雹等強對流天氣，關注可能引發的次生災害。 昨日甘肅陝西河南湖北江蘇安徽等地出現分散性大到暴雨 局地大暴雨 昨日8時至今日6時，甘肅東部、內蒙古西部、陝西南部、湖北西部、河南、蘇皖中北部、廣東中北部、廣西北部、雲南西南部等地部分地區出現分散性大到暴雨，河南鄭州、洛陽、新鄉、平頂山、周口、信陽及甘肅臨夏和蘭州、陝西商洛、湖北十堰、安徽蚌埠和宿州、江蘇鹽城和宿遷等局地大暴雨(100～216毫米)；上述地區最大小時降水量30～60毫米，局地70～98毫米。 西北華北黃淮等地有強降雨 8日至9日，西北地區東南部、華北、黃淮、江漢、江淮等地有強降水天氣，其中，西北地區東南部、華北大部、黃淮大部、江淮、江漢北部等地的部分地區有中到大雨，北京西部和北部沿山地區、天津南部、河北中南部、山東北部和東部、河南中部和南部、湖北北部、蘇皖北部等地的部分地區有暴雨或大暴雨，個別站點有特大暴雨；內蒙古中東部、河北、山東中東部等地部分地區有4-6級風，局地有8-10級雷暴大風或冰雹等對流性天氣。 預計，8月8日08時至9日08時，內蒙古東北部、黑龍江西北部、河北中南部、北京西部和南部、天津、山東中西部、河南北部和西部、安徽北部、江蘇西北部、甘肅南部、陝西東南部、西藏東南部等地部分地區有大到暴雨，其中，河北中南部、山東北部等地部分地區有大暴雨(100～180毫米)，上述部分地區伴有短時強降水(最大小時降雨量20～50毫米，局地可超過80毫米)。中央氣象臺8月8日08時發布暴雨黃色預警。 全國強降雨落區預報圖(8月8日08時-9日08時) 此外，10日起，江漢、江淮、黃淮東部以及四川、重慶等地有中到大雨，局地有暴雨或大暴雨。 國內未來三天具體預報 8月8日08時至9日08時，內蒙古東部、黑龍江西部、華北大部、黃淮大部、江淮東部、江漢西部、西北地區東南部、四川盆地北部和西部、青海南部、重慶東北部等地部分地區有中到大雨，其中，河北中南部、北京南部、天津南部、山東北部、河南北部和西部、安徽東北部、甘肅南部等地部分地區有暴雨或大暴雨(100～180毫米)。內蒙古中東部、陝西北部、河北中北部等地部分地區有4～5級風。 全國降水量預報圖(8月8日08時-9日08時) 8月9日08時至10日08時，黑龍江中北部、吉林東部、黃淮大部、江淮大部、江漢、四川盆地北部和西部、西北地區東南部、西藏東部等地部分地區有中到大雨，其中，山東東部、江蘇中部、安徽中部、河南南部、湖北北部、四川盆地西部等地部分地區有暴雨或大暴雨(100～160毫米)。內蒙古中部、河北南部、山東中東部等地部分地區有4～6級風。 全國降水量預報圖(8月9日08時-10日08時) 8月10日08時至11日08時，內蒙古中部、黑龍江東北部、黃淮南部、江淮大部、江漢大部、西南地區東部、西北地區東南部、西藏東南部等地部分地區有中到大雨，其中，江蘇中部、安徽西部、湖北西部和東北部、陝西南部、四川中東部、重慶西南部等地部分地區有暴雨或大暴雨(100～210毫米)。內蒙古中西部、遼東半島、山東半島等地部分地區有4～6級風。 全國降水量預報圖(8月10日08時-11日08時) 圖片均來自中央氣象臺網站
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