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2025-10-31 20:11 2,715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)
成都8月9日電 (袁牟知博)8月8日，第17個全民健身日與成都世界運動會火熱進行，「躍動世運科普添彩」2025體育科普中國行暨中國體育彩票「邁開步動出彩」嘉年華活動在成都世運廣場啟動。 本次活動由國家體育總局科教司主辦，國家體育總局體育科學研究所、國家體育總局體育彩票管理中心、世運會執委會、四川省體育局、中國體育科學學會等多家單位聯合承辦，以「體育科普+全民健身+體彩惠民」的創新模式，為成都市民帶來一場融合科學、運動與公益的盛夏盛宴。 活動現場。國家體育總局科教司 供圖 體育科普中國行作為國家體育總局重點打造的體育科普品牌活動，始終致力於推動科學健身理念的普及與深化。在健康中國戰略的引領下，體育科普不僅是知識的傳遞，更是健康生活方式的倡導。成都站活動恰逢全民健身日與世界運動會交匯，不僅為世運會增添了科普亮色，更以科學賦能運動，讓「運動是良醫」的理念深入人心，為全民健身注入持久活力。 8日晚的世運廣場主舞檯燈光璀璨，國際空手道協會的颯爽展演與體育舞蹈協會的靈動表演率先點燃現場熱情。啟動儀式上，世界衛生組織駐華代表馬丁·泰勒高度評價中國在全民健身與科學普及領域的實踐：「體育科普是連接健康理念與大眾生活的橋梁，成都的創新探索為全球提供了寶貴經驗。」 圖為世運廣場舞臺展演活動。記者 田雨昊 攝 國家體育總局科教司司長陳志宇表示，本次活動以世運會為契機，通過科普賦能全民健身，讓科學運動成為每個人健康生活的標配。活動現場還展現了包括世運主題、全民健身主題及體育科普主題在內的體育主題即開票，一張張設計精巧的即開票，不僅是購彩者參與公益的載體，更隨公益之心在方寸之間完成健康理念的傳遞。 中國體育彩票「邁開步動出彩」嘉年華活動中，市民積極參與「蓋章解鎖」的趣味互動，在打卡科學健身遊戲、體驗製作地方非遺手工藝品的過程中，感受「體育+文化」的多元魅力。現場還設立了「拳釋新出彩區」與「公益內容展示區」，以通俗易懂的方式普及購彩知識和購彩理念。 現場國民體質監測車前同樣排起長龍，專業團隊為市民提供體質測試與個性化健身指導；通過趣味遊戲與世運百科展板，揭秘運動背後的科學原理，讓知識傳遞充滿樂趣。中國職工體質「萬裡行」項目更將辦公室健身操、骨關節健康培訓送到群眾身邊，凸顯體衛融合的實踐價值。 9日專家學者實地走訪成都市全民健身中心、骨科醫院等機構，調研體衛融合實踐案例；世衛組織、中國科協、協和醫學院等專家圍繞「體育科普的痛點與創新」展開研討對話。國家體育總局科研所副所長袁虹指出：「科普需要打破專業壁壘，用大眾語言講好運動故事。」 據介紹，國家體育總局將持續聯動社會各界，踐行社會責任，搭建體育惠民場景，促進體育經濟，弘揚體育精神，為加快建設體育強國、實現健康中國戰略目標貢獻更多力量。(完)
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