2025上海書展如約而至！書香之城敞開懷抱等你來
2025-10-25 10:29 6,934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)
「意念」操控機械手，腦控輪椅完成走迷宮……在2025世界機器人大會現場，腦機接口產品引人關注。 日前，七部門發布《關於推動腦機接口產業創新發展的實施意見》，政策利好頻出，讓這一數十億的巨大市場充滿活力。 腦機接口走出實驗室 在2025世界機器人大賽北京錦標賽上，來自清華大學、上海大學、澳門大學等高校的6支隊伍，正在角逐腦控大賽。現場裁判介紹，本次大賽是通過參賽團隊腦控輪椅完成走迷宮，依據用時長短來決勝負。為了確定輪椅驅動確實通過「腦控」，賽事有嚴格的數據監控流程，同時還會設置三個節點，讓選手通過腦控設備進行答題。 除了參加賽事，腦機接口產品早已走出實驗室，在醫療領域有了一定的應用落地。本屆機器人大會上，上海術理智能科技有限公司攜自主研發的腦機接口產品矩陣亮相，展示其非侵入式腦機接口產品在神經損傷治療中的應用。據了解，目前公司產品已應用於腦卒中、腦創傷等情況，在兒童神經發育障礙和成人心理疾病領域也有應用前景。 面對觀眾提出的非侵入式腦機接口產品與馬斯克的侵入式產品孰優孰劣時，上海術理智能科技有限公司副總裁靳輝表示，「對於患者和家屬來說，選擇侵入還是非侵入式產品要在治癒率與風險之間權衡。對於從業者來講，這兩個技術路徑只是選擇的不同，但目標一致，即安全地實現人機共融。」 雖然現場大多數腦機接口設備都是非侵入式的產品，但也有侵入式的產品在靜態展出。「侵入式和非侵入式，就好像是信號塔與星鏈一樣，都是為了信號傳輸，各有各的優勢。」清華大學教授高小榕表示，腦機接口領域是一個高度交叉學科。目前腦機接口已涉及電子、信息、計算機、神經科學、臨床醫學、材料學等多個領域。「未來，腦機接口也一定會在AI的協助下，有更快的發展。」 消費級腦機接口產品頻出 本次大會現場，更多的民用級腦機接口產品亮相，這些產品具有更多的應用功能，包括協助治療呼吸暫停症候群，幫助偏癱人士重建運動功能，通過解碼腦電波讓患者重新獲得交流功能，以及提升青少年專注力、測評香水調性等。 北青報記者在現場體驗了一款人工智慧腦機接口頭戴式耳機發現，通過控制員在操作面板上發出的向左指令，能夠使得記者也「不由自主」地向左行走，可謂神奇。 這款由天機智成帶來的耳機式腦控設備，可實時捕捉大腦運動皮層、前額葉等區域的電信號，通過AI算法快速解碼用戶的運動意圖。「這款設備未來既能實現對機器人或者輪椅的『意念控制』，也能協助康復訓練，如幫助肢體運動障礙者形成向左或向右的方向感知，建立動作意圖。」現場工作人員介紹。 高小榕教授表示，腦機接口產品實現推廣和技術攻關，離不開與傳統技術的結合、升級與應用。「腦機接口的產品歸根結底是要應用到生活中去的。它是科技的升級，而不是將原有的推倒重來。」 利好政策頻出助力前沿科研 近日，工業和信息化部、國家發展改革委、教育部等七部門發布《關於推動腦機接口產業創新發展的實施意見》(以下簡稱《意見》)，推動腦機接口產業高質量發展。 《意見》提出，到2027年，腦機接口關鍵技術取得突破，初步建立先進的技術體系、產業體系和標準體系。電極、晶片和整機產品性能達到國際先進水平，腦機接口產品在工業製造、醫療健康、生活消費等領域加快應用。產業規模不斷壯大，打造2至3個產業發展集聚區，開拓一批新場景、新模式、新業態。 到2030年，腦機接口產業創新能力顯著提升，形成安全可靠的產業體系，培育2至3家有全球影響力的領軍企業和一批專精特新中小企業，構建具有國際競爭力的產業生態，綜合實力邁入世界前列。 賽迪顧問《中國腦機接口產業發展現狀及趨勢》顯示，2024年，中國腦機接口市場規模為32億元，增長率為18.8%。隨著腦機接口技術創新成果不斷湧現，醫療應用場景不斷深化，消費、工業、教育等應用場景不斷拓展，市場需求將持續提升，預計到2027年中國腦機接口市場規模將達到55.8億元，增長率為20%。 北京致力於腦機接口產品規模化商用 我國在相關領域的探索走在國際前列，北京更是走在國內前列。早在今年1月，《加快北京市腦機接口創新發展行動方案(2025-2030年)》印發。方案提出北京到2030年打造1—2個腦機接口產業發展集聚示範區，實現腦機接口創新產品在醫療、康養、工業、教育等領域的規模化商用。 此外，北京腦科學與類腦研究所和北京芯智達神經技術有限公司合作研製的「北腦一號」智能腦機系統已完成國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統的人體植入，進入臨床驗證階段。目前完成5例患者植入，為脊髓損傷、腦卒中、漸凍症患者實現運動和言語功能的替代與康復。 文/本報記者張鑫 ·觀點· 「眼」「腦」並用提升機器人智能水平 近日，2025世界機器人大會主論壇上，中國工程院院士倪光南表示，在國家實施「人工智慧+」行動的大形勢下，機器人發展到AI+機器人，將更好地發揮新質生產力的作用。為了達到這個要求，關鍵在於提升機器人智能水平，腦-眼-行動協同的系統將提高機器人智能水平，真正讓機器人能夠看見世界、理解世界、行動於世界。 空間計算在其中起著重要的作用。倪光南在演講時說，「我們認為『AI+空間計算』是當前落實『人工智慧+』行動的一項關鍵核心技術。」視覺是智能的起點，人們要認識世界、理解世界需要用到大量的視覺信息，視覺也是物理世界控制感知的基礎，是大腦和物理世界作用的橋梁。機器人用「AI+空間計算」，可以實現理解和建模的過程。 機器人的智能一般來說可以分為三大部分：腦、眼和行動系統。這三部分組在一起變成具身智能系統，能夠全面提升機器人的智能水平。 倪光南說：「類比智能汽車輔助駕駛分為L1-L5不同等級，機器人有一些相似的分類。現階段的機器人大體上是L1-L3水平，我們希望通過『眼睛』和『腦』的發展，把機器人整體的智能水平發展到L4以上，這樣機器人才真正體現出它的能力，實現移動、自主、高精度，真正發揮機器人在提升生產效率方面的作用。」 文/本報記者藺麗爽 ·關注· 亦莊發布「具身智慧機器人十條」 在2025世界機器人大會「產業發展」主論壇上，北京經濟技術開發區發布具身智能社會實驗計劃，並配套發布《北京經濟技術開發區關於推動具身智慧機器人創新發展的若干措施》專項支持政策，以十條硬核措施全方位支持企業發展，精準賦能具身智慧機器人產業發展。 為加快推進具身智慧機器人產業創新突破與高質量發展，此次出臺的專項政策，聚焦軟硬技術協同攻關、數據要素先行先試、應用場景牽引推廣、新業態全鏈條培育等關鍵領域，全國首創數據採集實訓場獎勵、二次開發社區支持、「打樣券」、人形機器人銷售補貼、供應鏈響應平臺支持等8條支持措施，加快推動具身智慧機器人創新發展，搶佔全球機器人產業制高點。 北京亦莊聚焦數據、本體等關鍵要素，多措並舉破解數據採集貴、場景落地難等難題。具體舉措包括：支持真實世界數據採集，有序推動全域開放真實世界場景數據採集點位，打造一批標杆具身智能實訓場，對於成功認定的實訓場給予資金獎勵。探索數據交易共享機制，推動具身智能數據開源開放，每年發放一億元「數據券」，引導企業採購數據集、數據接口、數據模型等數據產品。鼓勵企業建設機器人二次開發社區，為開發者團隊提供共享本體、免費空間、算力補貼等要素支撐，每年最高給予3000萬元，為垂類領域應用項目開發提供保障。 文/本報記者溫婧統籌/餘美英
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