第六次中新氣候變化部長級對話在北京舉行
2025-10-24 09:30 4,698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4日，2025菲數中國國際數學研討會在普陀區海納小鎮數字創新中心開展。市委組織部副部長、市人才工作局局長潘曉崗，普陀區委書記胡廣傑出席活動並致辭。區委常委、組織部部長李紅珍，1994年菲爾茲獎得主埃菲·傑曼諾夫，2010年菲爾茲獎獲得主、芝加哥大學數學系主任吳寶珠，前菲爾茲數學科學院院長、多倫多大學數學教授、加拿大皇家院士庫馬爾·穆爾蒂，西班牙國家數學委員會主席哈維爾·阿拉馬約納，西班牙數學科學研究委員會研究教授、菲數中國菲爾茲獎得主冠名實驗室（Hitchin Ngo Lab）主任奧斯卡·加西亞-普拉達，菲爾茲數學科學研究院可持續發展中心主席路易斯·賽科等出席。潘曉崗代表市人才工作局向遠道而來的全球頂尖數學家和科學精英們表示歡迎與感謝。他指出，上海不僅是全球經濟、金融、貿易、航運、科技創新的重要樞紐，更是一個連通世界，擁抱未來的東方明珠，這裡擁有面向世界、面向未來的事業平臺，磅礴、充沛的經濟社會發展的動力以及時尚、文明、便捷的城市生活。在這片創新的沃土上，我們十分珍惜與全球數學頂尖精英的寶貴情誼，衷心希望各位在這裡能夠深入交流、碰撞思想，在智慧的對話當中啟迪心智，在觀點的交融當中收穫情誼，共同暢想數學連接世界，上海連接未來的美好願景，共同探討求解社會發展的最優方程。胡廣傑表示，本次的研討會，既是全球頂尖數學智慧的一次深度交流與思想碰撞，也是普陀區與數學科學的一次美好邂逅與時代結緣。普陀將持續拓展人才成長的新機遇，發揮沿滬寧產業創新帶的科創、人才、平臺、人文資源等優勢，推動高水平數學人才與高價值科創項目在普陀這片沃土上相互成就。持續構築學術交流的新常態，讓數學成為普陀堅持基礎研究、加強科創策源的鮮明標識。持續打造服務保障的新模式，為有志於深耕基礎研究領域的海內外高端人才，提供全方位、全周期、有溫度、有力度的服務。去年9月，菲數中國正式落戶普陀海納小鎮數字創新中心，與正在西班牙籌建的歐洲中心共同構成菲數兩大中心。依託菲數中國的落地，普陀正著力打造「AI+數學」新高地。本次研討會旨在打造一個連接全球數學家與跨學科專家的高水平交流平臺，聚焦基礎數學研究、數學教育改革及數學在產業應用中的前沿進展與合作機遇。現場，哈維爾·阿拉馬約納代表西班牙數學科學研究委員會介紹了在華業務展望。博士後是科技人才培養成長的重要經歷。今年以來，在市人才工作局、普陀區人才工作局的大力支持下，菲數中國推出了4個博士後科研項目並成功入駐普陀區博士後創新實驗基地，為招引海外優秀博士後打下堅實基礎。活動現場，向菲數中國授予了普陀區博士後創新實踐基地入駐單位銘牌，未來將進一步招引海內外博士後人才，推動數學學科快速發展。在此前舉辦的2025世界人工智慧大會中，由菲數中國與西班牙國家數學科學委員會（ICMAT）聯合發起的兩大國際高水平數學實驗室——費夫曼實驗室（Fefferman Lab）與希欽–吳實驗室（Hitchin–Ngo Lab）正式揭牌。據希欽–吳實驗室主任奧斯卡·加西亞-普拉達介紹，作為幾何與物理方向的前沿研究陣地，實驗室將廣泛聯動海內外學術資源，持續開展數學研究、人才培育，助力普陀進一步增強數學策源能力，落地一批應用項目。會後，與會領導還一同參觀了普陀區城市會客廳，深入了解普陀緊抓沿滬寧產業創新帶建設機遇，在科創布局、產業動能、生態宜居、治理創新等方面的建設成果。
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