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2025-10-29 11:52 8,342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11日電 據中央氣象臺網站消息，昨日(8月10日)，四川、重慶、湖北、安徽、江蘇等地部分地區出現暴雨或大暴雨。預計未來三天，四川盆地至江漢、江淮一帶有強降雨天氣，內蒙古東部、東北地區西部、華北中北部及雲南、貴州、西藏東南部等地降雨明顯，上述地區局地伴強對流，關注可能引發的次生災害及對交通、旅遊、農業生產等的不利影響；關注颱風「楊柳」發展動態及影響。 四川盆地至江漢江淮等地部分地區出現暴雨或大暴雨 昨日8時至今日6時，四川盆地東部和南部、陝西南部、湖北西部和南部、湖南北部、蘇皖中部和雲南東南部、海南中部等地部分地區出現暴雨或大暴雨，湖北恩施巴東193毫米、湖南張家界桑植221毫米；上述地區最大小時降水量50～80毫米，重慶永川95毫米、四川達州渠縣87毫米。 重慶江漢江淮等地有強降雨 11日至12日，江漢、江淮、西南地區東部等地有中到大雨，四川、重慶、貴州北部、雲南北部、湖北、湖南北部、安徽、江蘇等地的部分地區有暴雨或大暴雨。 其中，預計，8月11日08時至12日08時，蘇皖中部、湖北東部和南部、湖南西北部、四川東部和南部、重慶、貴州中西部和東北部、雲南北部以及內蒙古中東部等地部分地區有大到暴雨，其中，江蘇中部、湖北西南部、湖南西北部、重慶中東部、貴州東北部等地部分地區有大暴雨，湖南西北部、重慶東南部等地局地特大暴雨(250～280毫米)(見圖1)，上述部分地區伴有短時強降水(最大小時降雨量20～50毫米，局地可超過70毫米)。內蒙古東部、華北北部、西北地區東部、西南地區東部等地的部分地區將有8級以上雷暴大風或冰雹天氣，其中，內蒙古東部、河北西北部等地的部分地區將有10級以上雷暴大風，最大風力可達11級以上(見圖2)。中央氣象臺8月11日06時繼續發布暴雨黃色預警和強對流天氣藍色預警。 圖1 全國強降雨落區預報圖(8月11日08時-12日08時) 圖片來源：中央氣象臺網站 圖2 全國雷暴大風或冰雹預警圖(8月11日08時-12日08時) 圖片來源：中央氣象臺網站 13-15日，江淮北部、黃淮、華北南部以及東北等地將有一次中到大雨，局地暴雨天氣過程。 國內未來三天具體預報 8月11日08時至12日08時，蘇皖中部、湖北東部和南部、湖南西北部、四川東部和南部、重慶、貴州中西部和東北部、雲南北部以及內蒙古中東部等地部分地區有大到暴雨，其中，江蘇中部、湖北西南部、湖南西北部、重慶中東部、貴州東北部等地部分地區有大暴雨，湖南西北部、重慶東南部等地局地特大暴雨(250～280毫米)。內蒙古中西部、遼寧、山東半島等地部分地區有4～5級風(見圖3)。 圖3 全國降水量預報圖(8月11日08時-12日08時) 圖片來源：中央氣象臺網站 8月12日08時至13日08時，內蒙古東南部、東北地區西部、華北中北部、江淮東部、江漢大部、江南北部、重慶、貴州、雲南中北部、西藏東南部等地部分地區有中到大雨，其中，湖北西南部、湖南西北部、貴州東北部和中部、西藏東南部等地部分地區有暴雨或大暴雨(100～150毫米)。內蒙古中東部、遼寧等地部分地區有4～5級風(見圖4)。臺灣以東洋面將有11～12級風，陣風13～14級。 圖4 全國降水量預報圖(8月12日08時-13日08時) 圖片來源：中央氣象臺網站 8月13日08時至14日08時，東北地區西部、江淮北部、江西南部、湖南南部、華南東部、臺灣島以及雲南西部和南部、西藏東南部等地部分地區有中到大雨，其中，福建東南部、廣東東部、臺灣島等地部分地區有暴雨或大暴雨(100～200毫米)。內蒙古中部、遼東半島、山東半島等地部分地區有4～5級風(見圖5)。臺灣以東洋面將有10～11級風，陣風12～13級，臺灣海峽將有7～8級風，陣風9級。 圖5 全國降水量預報圖(8月13日08時-14日08時) 圖片來源：中央氣象臺網站
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