傳習錄丨大道不孤 眾行致遠
2025-10-29 03:36 2,251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)
烏蘭察布8月13日電 題：那達慕側記：綠浪歡歌中的文化盛宴 記者 張林虎 初秋的內蒙古烏蘭察布市四子王旗草原，風過草動，泛起層層綠浪。連日來，一年一度的「草原之旅」那達慕在此啟幕，從四面八方趕來的牧民與遊客匯聚一堂，在馬嘶人歡中感受這場國家級非物質文化遺產代表性項目的獨特魅力。 如今的那達慕，早已超越傳統節慶範疇，成為展示民族文化、促進民族團結、推動文旅融合的重要平臺，讓草原的熱情與活力在初秋時節盡情綻放。 圖為「草原之旅」那達慕開幕式現場。張蜀雁 攝 古今交融：一場穿越時空的文化秀 開幕式上，「時空交融式」入場儀式與「多元藝術結合」表演矩陣，成為烏蘭察布「古今交融、開放包容」文化氣質的生動註腳。盛裝的牧民騎乘摩託車疾馳而過，沿途汽笛聲與草原上的馬嘶、羊咩交織，勾勒出傳統與現代碰撞的鮮活圖景。 「一家四口自駕來避暑，正巧趕上開幕式，太值了。」來自江蘇的遊客豫藍難掩興奮，她盯著表演方隊裡展現遊牧文化的場景說道，「這些表演既有地方特色，又把當地文化講得明明白白，第一次見真震撼。」這場穿越時空的文化秀，讓遠道而來的遊客瞬間觸摸到草原文化的根與魂。 圖為烏蘭察布市蒙古馬超級聯賽開賽。陳琳 攝 競技飛揚：草原兒女的力與美 體育競技歷來是那達慕的「重頭戲」，這裡不僅是力量的較量場，更是草原精神的傳承地。 在蒙古馬超級聯賽現場，內蒙古各盟市的騎手攜愛馬同場競技，騎手們策馬揚鞭，風馳電掣般衝向終點，馬蹄聲如戰鼓擂動，揚起的塵土仿佛在記錄他們的拼搏。「我的馬平時訓練刻苦，今天狀態絕佳。」錫林郭勒盟騎手阿明布和駕馭愛馬斬獲5400米計時賽冠軍，接受記者採訪時話語中滿是驕傲，「我們一起為榮譽而戰。」 搏克(蒙古式摔跤)賽場上，身強體壯的選手們以精湛技藝展開角逐，每一次摔倒與爬起，都詮釋著「更快、更高、更強」的體育精神；射箭區裡，選手們身著傳統服飾，手持弓箭凝神屏息，離弦之箭破空直中靶心時，總能引來觀眾雷鳴般的喝彩。 「以前只在電視上看過，現場太有感染力了。」四川遊客母丹站在賽場邊，跟著人群吶喊助威，「每一項比賽都透著草原人的勇敢，讓我對蒙古族文化多了份理解和敬意。」賽場下，各族觀眾圍坐一團，歡呼聲此起彼伏，勝利的喜悅與團結的力量在草原上瀰漫。 圖為力量與技藝的搏克對決。陳琳 攝 情牽各族：多元交融的歡樂場 那達慕的熱鬧，不止於賽場。非物質文化遺產代表性項目展區裡，蒙古族刺繡的精美圖案、細膩針法，訴說著草原人民的智慧；顏色亮麗的民族服飾前，遊客們駐足詢問、試穿、購買，談笑間，不同民族的文化在此碰撞交融。 美食展區更是香氣四溢。烤全羊外皮金黃酥脆，內裡鮮嫩多汁；奶製品口感醇厚，餘味悠長。「早就刷到四子王旗羊雜的視頻，今天終於嘗到正宗的，一點羶味都沒有，名不虛傳。」天津遊客李衛紅捧著一碗羊雜笑著說，「接下來打算沿『神舟1號』最美公路去打卡，這裡的風景和氣候太舒服了。」 夜幕降臨，星光下的草原燃起篝火，遊客與牧民圍坐一起，熬一鍋香奶茶，吃一頓手把肉，來自天南海北的遊客聊著天，分享旅途見聞。在這裡，豐收的喜悅、文化的傳承、團結的力量，都化作草原上最動人的風景。(完)
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