【新思想引領新徵程】踐行「兩山」理念 建設美麗中國
2025-11-01 08:24 4,634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)
吉林8月13日電 題：冰火絕境中鑄就豐碑：探秘零下40℃的抗聯密營 記者 蒼雁 石洪宇 初秋時節，吉林樺甸紅石林區龍崗山脈深處，蒿子湖密營遺址訪客絡繹不絕。作為東北抗日聯軍第一路軍規模最大、保存最完整的密營，這處三面環山、一面臨溪的隱秘基地，無聲訴說著那段經過冰與火淬鍊過的傳奇故事。 「這是抗聯時期的典型生存樣本。」東北抗聯蒿子湖密營紀念館館長吳豔濱，為訪客揭開了戰士們在零下40℃絕境中生存和戰鬥的故事。 蒿子湖密營內還原的抗聯戰士休息場景。 蒼雁 攝 1936年，侵華日軍對東北抗聯發動大規模「討伐」，實施「蓖梳山林」「鐵壁合圍」戰術，通過拉網式搜山企圖剿滅抗聯力量。抗聯部隊被迫退入長白山深處，轉入深山遊擊作戰。1938年，楊靖宇率東北抗聯第一路軍於樺甸紅石林區建立蒿子湖密營。密營群佔地255公頃，地形錯綜複雜(當地稱「迷魂陣」)，由大小30餘處遺址組成。密營群沿山澗分布，司令部、被服廠、槍械所、哨所構成深山中的「戰鬥生命線」。 樺甸為蒿子湖密營所立石碑。 蒼雁 攝 吳豔濱撥開雜草，指向一處半地下木構遺蹟：「這就是地窨子。面對日軍的『鐵壁合圍』，楊靖宇將軍帶領戰士構築了秘密生存網。」 地窨子是抗聯的「地下生存空間」，深挖地下1至2米，覆雜草偽裝，冬暖夏涼且隱蔽。隱秘而完備的生存體系、因地制宜的建造智慧，展現了抗聯將士在極端環境下的堅韌。其遺址不僅是軍事設施的實物見證，更是東北抗聯「艱苦卓絕、孤懸敵後」歷史的濃縮象徵。 寒冬時節，戰士們將煙囪深埋地下，數十根排管從溝底延伸至崗頂散煙，日偽偵察機只能看到升騰的霧氣。為避免午間炊煙暴露，楊靖宇甚至巧妙利用了245年樹齡、根部粗達近兩米的中空白松樹幹藏煙。 實景還原抗聯戰士如何利用樹木排煙。 蒼雁 攝 走進復原的地窨子，潮溼的泥土氣息撲面而來。吳豔濱指著牆根半尺高的土埂：「這是『火牆』——底部中間墊高，兩側留通風口，中間挖淺溝。生火時，熱量沿牆輻射，整面牆都成了暖源。」頂部鋪著土層，既防漏又禦寒。牆角半米直徑的火塘，石塊壘砌，白天煮野菜粥，夜晚驅寒，煙道精心設計，確保位置不洩。 「戰士們的鋪蓋，最厚不過兩層破棉襖，身下墊乾草獸皮，卻能讓『室內』在零下40℃的寒夜奇蹟般地保持在零上5℃的體感。」吳豔濱說。 然而，1939年的「大煙炮」(暴風雪)考驗著極限。《楊靖宇將軍傳》記載，樺甸地區連續降雪，積雪沒胸，氣溫驟降至零下45℃。地窨子火塘晝夜不熄，戰士們輪班守夜添柴。手凍僵握不住柴刀，就用布條纏緊；腳生凍瘡，便敷上曬乾的辣椒秧煮水。 營地的地窨子狹窄潮溼，半人高的木坑覆著樹枝雜草。戰士們懷抱步槍蜷坐而眠，棉絮撕條裹腳，單衣硬抗嚴寒。他們還發明了「向陽行軍」法，專走朝陽山坡，用融雪掩蓋足跡。若遇日軍獵犬追蹤，便毅然赤腳踏過刺骨冰河，以激流衝刷掉所有痕跡與氣味。 一棵百年松樹上，楊靖宇刻下的作戰標記依稀可辨。零下40℃的酷寒雖已遠去，但蒿子湖密營裡淬鍊的生存智慧與不屈抗爭，早已融入白山黑水的血脈。「火烤胸前暖，風吹背後寒」，盪氣迴腸的密營歌謠，是冰火絕境中鑄就的永恆精神豐碑。(完)
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