微更新激活新動能、「外擺」點燃消費熱情，普陀夜經濟「正鬧忙」
2025-10-27 06:01 6,489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)
巨大的電子屏幕上實時跳動著各項生產數據，坐在電腦前的操作人員各司其職，正通過生產智能化平臺遠程監控生產現場的各項運行指標……近日，記者走進位於吉林省吉林市磐石市的磐石建龍鋼鐵有限公司，在其智造中心的集控大廳內看到了一個傳統製造企業的「智造」轉型路徑。 近幾年，我國鋼鐵行業正經歷從「增量發展」向「減量發展、存量優化」轉變。在此背景下，推進數位化轉型、智能化升級成為鋼鐵企業突破效率瓶頸、實現逆境突圍的核心動力。 「我們積極推進大數據系統與智能製造應用，以『磐石建龍系統管理平臺』建設為核心，目前已根據生產需求自主開發包括智慧安全管控平臺、生產監控預警系統、智慧質量管控平臺、檢修預測模型等在內的各類系統150餘項，實現26個崗位集中控制。」磐石建龍人事行政處處長孫飛說，數字賦能不僅大幅提升了企業的生產效率和管理效率，還通過對相關數據的高效分析，為企業精準決策提供了科學依據。 集控大廳內，磐石建龍工程設備處應用開發室主任辛宏波告訴記者，右側大屏顯示的是40MW智慧發電指揮平臺，通過現場的無人巡檢、智能點檢以及無人值守系統，操作人員坐在集控大廳就能進行操控，這在國內鋼鐵企業自備電廠中達到了領先水平。 這也是磐石建龍開展智能化轉型升級的縮影。據介紹，公司先是對廠區網絡進行深度改造，支撐數據平臺實現約5000筆數據的秒級處理能力，然後通過對現場生產工藝和生產工序的改造，打造了一個全流程的智能化工廠。目前，企業已實現發電、水系統、原料等工序的協同工作。 「在數據利用方面，現在我們已經由原來的事後分析向事前預測和事中管控轉變。以設備預警系統為例，設備還沒有達到停機的狀態，系統就會發出警示，提醒我們利用生產空餘時間對設備進行幹預，改變了以往設備趴窩後再緊急搶修的被動狀態。」辛宏波說，平臺管理深入各個系統，正在幫助企業不斷提升精細化管理水平。 孫飛表示，公司將持續強化人工智慧與5G應用為生產提供系統服務，推進位造技術突破和工藝創新，力爭打造覆蓋全供應鏈、全生產線、全生命周期的科學化管控新模式。
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