鏡觀·迴響｜保障人民健康 築牢幸福根基
2025-11-06 18:44 8,796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)
主題為「清粼浦東·水鏈未來」——「河清清·水粼粼」Water Hub Talks首秀暨金橋水生態科普節活動8月2日在浦東新區金橋碧雲社區舉行，吸引了網上報名的熱心市民、社區的護河志願者和親子環保家庭、浦東河長、企業及政府管理相關人員共同參與，圍繞「水」這一話題展開討論。水是生命之源、是城市命脈，是生態基石。市水務局副局長李琳在致辭中表示，浦東因水而生，因水而興，水是浦東最具代表性的生態名片，提筆寫浦東，先從水開始。河長制實施以來，浦東的藍網水脈進一步暢通，城市韌性進一步增強，水環境日益優化，人們的幸福感獲得感得到進一步提升。當天的活動現場，承載著水生態守護理念的「水粼粼」和「水金靈」兩個IP正式亮相。「水粼粼」是浦東新區「河清清·水粼粼」水生態宣講品牌項目的專屬IP，在金橋首秀後，將逐步走進浦東新區各街鎮、學校，把生態守護的理念傳遞給更多人。「水金靈」則是金橋鎮水生態科普節的「代言人」，它的亮相也意味著金橋以「守護城市水脈，共繪生態畫卷」為主題的科普節，正式拉開帷幕，後續將開展「碧雲水未來·我建言」徵詢、「黨旗飄揚碧水畔」成果展、「一滴水的旅程」地面互動桌遊、智能水生態系統實戰（雙語）、「汙水變清」互動實驗工坊、「碧雲水生態拼圖」可持續藝術共創新形態、志願服務等豐富的活動。 在「河清清・水粼粼」Water hub talk環節，六位來自不同群體的代表分享了與「水」的生動故事，從不同視角展現了不同行業和人群對「水」的守護。碧雲社區第二居民區黨支部書記張曉青分享了河長制工作中的河長履職體會和經驗；「五彩護河團·洋澄橙」外籍代表Andrea從國際視角闡述中外生態保護共通理念；「五彩護河團·河小青」代表吳心悅講述青少年如何通過科普凝聚社區護河力量；「五彩護河團·兵陸陸」代表張國傳展現了從軍旅擔當到生態守護的志願精神；企業河長代表——山南公司總工程師李忠誠介紹節水治理技術創新成果，彰顯科技賦能；浦東離退休幹部代表楊明興以一名防汛老兵20多年的「防汛記憶」，讓現場觀眾感知韌性城市建設與責任傳承。 在圓桌對話中，市水務局督查專員許曉東、浦東新區生態環境局水利處處長張茫、金橋鎮副總河長張波、企業河長代表李忠誠及外籍護河志願者代表Roseline圍繞「水」話題展開深入交流。各位嘉賓就「水粼粼」Water Hub Talks中的「Water」包涵的5種核心力量——Wardens河長、Administrators管理員、Technicians技術員、Engaged Volunteers志願者、River Neighbors河畔鄰居分別作了闡述，就「五彩護河團」的品牌影響力、水環境治理「本土化」與「國際化」、在政策、路徑、技術等方面推動水治理，打造更多造福人民的高品質水環境展開精彩的探討，碰撞出了智慧的火花，為後續的水環境治理保護的實踐提供了好點子。從生動宣講到乾貨滿滿的圓桌討論，從頂層設計到基層實踐，從本土經驗到國際視角，從技術賦能、品牌建設到志願服務、社會共治，本次活動是浦東新區在落實生態文明建設理念和人民城市理念的一次探索，通過匯聚多元力量，為浦東的水環境保護持續注入澎湃動力，共繪「清粼浦東」的美好藍圖。
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