學習手記 | 要富起來，也要健康起來
2025-11-01 11:15 1,139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)
「我要活成自己想要的樣子！」這句出自《中國奇譚》首部動畫電影《浪浪山小妖怪》的臺詞，已經成為當下年輕人突破困境的精神符號。電影上映5天，票房2.56億元，成為年度華語動畫電影的現象級作品。而其掀起的「草根共鳴潮」正從銀幕蔓延至現實生活。值此熱潮，英雄集團與上影元品聯袂推出「做自己的蓋世英雄」浪浪山小妖怪鋼筆禮盒套裝，以影片主角小豬妖為靈感，將國漫精神注入國民鋼筆品牌，打造出致敬平凡奮鬥者的文化符號。細節復刻電影美學筆插成為點睛之筆「做自己的蓋世英雄」浪浪山小妖怪鋼筆禮盒套裝，將小豬妖的形象融入鋼筆筆身設計。不鏽鋼筆身精準復刻出小豬妖皮膚底色，筆帽則取自葫蘆的顏色。小豬妖的標誌性道具小葫蘆，還變身成可拆卸式葫蘆筆夾擺件，寓意不離不棄地陪伴。「有它在，就像我陪著你。」設計師巧妙地將這份情感聯結注入產品，希望使用者在書寫時能汲取小豬妖的闖勁，落筆皆有力，前行不懼風雨。尤為點睛的是，禮盒內特製筆插——一隻奮力奔跑的小豬妖昂首躍於底座之上，其飛揚的衣衫與堅定的神情，生動復刻了電影中為信念疾馳的經典瞬間。「我們每一處細節皆嚴格遵循電影美學，力求在方寸之間完成從光影到實物的深情敘事轉化。」上海英雄金筆廠有限公司團購部部長吳曉明坦言。小豬妖筆插精工細作書寫體驗與工藝的雙重堅守此款鋼筆採用了高品質銥金筆尖，不僅確保順滑流暢的書寫體驗，更被賦予了深刻的象徵意義。0.25毫米的銥金筆尖，其製作堪稱微雕藝術——需要由經驗豐富的老師傅手工點焊定位，誤差被嚴苛地控制在0.03毫米之內；隨後經歷27道繁複的手工磨削工序，單支筆尖製作就要45分鐘心血精雕細琢。精神內核共鳴見證平凡到不凡的英雄之路此款禮盒套裝以「做自己的蓋世英雄」命名，精準捕捉了英雄品牌與電影角色共有的精神內核。回望英雄鋼筆九十四載徵程，從「趕超派克筆」到「新時代新英雄」，英雄「翻山越嶺，每一步都算數」；從科學家實驗室記錄到學子考場的答卷，從作家創作手稿到商務人士籤約儀式，一支鋼筆見證了無數普通人書寫不凡人生的時刻，承載著無數奮鬥故事，記錄著從「無名之輩」到各自領域「英雄」的蛻變。「我們不僅復刻形象，更致力於將那種在平凡中孕育偉大、在堅持中成就英雄的精神內核，通過觸感、視覺和使用體驗傳遞給每一位使用者。」吳曉明說，希望這款鋼筆讓使用者在日常工作中也能時刻感受到小豬妖般的堅持與鬥志，擁抱『想贏』的自己，懷英雄之志，與英雄同行！據悉，該套禮盒套裝目前已在上影元品天貓旗艦店有售。8月中旬英雄京東官方旗艦店、半馬蘇河英雄文創精品館同步開售。
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