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)
最近,第十一批援藏幹部人才踏上雪域高原,開始了為期3年的援藏工作。1994年,中央第三次西藏工作座談會作出「對口援藏、分片負責、定期輪換」的重大決策。多年來,對口援藏結出累累碩果,特別是黨的十八大以來,在以習近平同志為核心的黨中央親切關懷下,國家加大支援西藏力度,中央國家機關部委、全國相關省市和中央企業對口援藏發揮優勢,「組團式」援藏創新開展,極大促進了西藏經濟社會發展。 這幾天,西藏阿里日土縣的白山羊絨收集工作接近尾聲,在各村合作社的組織下,來送白山羊絨的村民還有不少。 西藏阿里地區日土縣日土村黨支部書記 嘎瑪多吉:我們合作社那邊羊一千五百多隻,羊絨一千多斤,今年比去年高一點。 這些收集上來的白山羊絨,將在縣裡不久後組織的拍賣會上統一進行拍賣。這幾天,縣裡援藏隊的工作隊員一直在收絨現場,他們十分關注收集上來的羊絨質量,因為這決定著拍賣價格,也直接影響村民今年的收成。 白絨山羊既是日土的特色產業,也是當地農牧民最主要的收入來源。天然的高原環境讓這裡的白絨山羊有著血緣純、絨細度細等優點,但這個產業的發展卻緩慢落後。20世紀90年代,從第一批河北援藏隊員來到這裡開始,就把推動白絨山羊產業發展、幫助農牧民增收作為產業援藏的重點。 河北省第十批援藏幹部 果愛賓:它的草場資源比較豐富,白絨山羊這個產業也是比較適合他們來上手,來能夠參與的這麼一個產業。河北的邢臺清河縣,全世界60%的羊絨都要到清河來集散,有這種市場的支撐。 白絨山羊在日土的飼養歷史雖然已經有幾千年,但養殖方式一直傳統粗放。簡陋的養殖環境讓種羊難以得到有效的保護,一旦遭遇惡劣天氣,就很容易生病或死亡。這些年,援藏隊陸續在當地修建了不少標準化羊圈。 西藏阿里地區日土縣日松鄉德汝村駐村工作隊隊員 吳傑努布:百姓對羊舍依賴也很強,有時候讓他們換季,這邊都基本上沒多少草,他們就說捨不得這個羊圈。 養殖環境的改善,不僅提高了羊羔幼崽的存活量,也讓羊群有了更強的抗病能力。天然的草場讓農牧民在白絨山羊的飼養上省了不少心,但科技幫扶團隊調研發現,單調的飲食讓白絨山羊營養匱乏,羊絨和羊肉的質量也因此受到影響。 這幾天,幫扶隊的科技人員正在草場取樣,回去檢測後,將根據營養含量對白絨山羊的飼料進行補充調整。羊絨的細度、白度和長度決定著白絨山羊的市場競爭力,日土縣的白山羊絨細度已經世界領先,但白度和長度相對差一些。提高羊絨的白度和長度,一直是援藏科技隊攻關的目標。 最近,經過實驗對比,援藏隊的科技人員驚喜地發現,那些根據營養需要調整過飼料的羔羊,明顯比普通餵養的羔羊身體更加強壯、絨毛也長得更長。 這些年,在援藏隊的攻關下,日土縣白絨山羊平均產絨量提高90克,絨細度在14微米以內的佔70%以上,不斷提升的良種繁育體系帶動白絨山羊產業發展提質。雖然白絨山羊的質量不斷提高,但援藏隊員們發現,農牧民守著好絨卻始終賣不上好價錢。 河北省第十批援藏幹部 果愛賓:以前羊絨的交易都是通過農牧民個人與羊絨販子來打交道,有些甚至就是以物換物,零食、一些飲料啤酒等都能把羊絨換走。 為了打破「好絨賣不出好價錢」的困境,2021年,河北省投入1600萬元援藏資金,建設白絨山羊絨毛品鑑暨拍賣中心,將全縣羊絨統一收購後,邀請全國客商來日土進行競拍銷售,以此提高羊絨銷售價格,為農牧民增收。 在2023年的競拍活動中,日土白山羊絨創造了超細絨每公斤1355元的最高成交紀錄。 西藏阿里地區日土縣日土村白絨山羊養殖合作社負責人 次旺嘎多:因為咱們援藏幹部的支持,白絨山羊的銷量和價格一直逐漸在提升,對現在群眾來說也比以前更有信心去養。 西藏阿里地區日土縣委書記 達瓦次仁:羊絨價格從原來的每公斤幾十元、百十元基本現在穩定到了三百多元每公斤。 隨著拍賣會的舉辦,日土白山羊絨也被越來越多人所熟知。經過一批批援藏隊員的努力,日土縣的白絨山羊產業已經進入提質增效的換擋期。目前,援藏隊員正聚焦養殖人員不足、技術人員培訓不夠、產業鏈短等問題,在原種保護、規範化養殖、打響日土白絨山羊品牌等方面持續發力,推動白絨山羊產業實現高質量發展。 河北省第十一批援藏幹部、西藏阿里地區日土縣委常務副書記 付偉:在羊絨分級分類上下功夫培育超細型白絨山羊新品系,打破日土羊絨只做初加工原料的瓶頸,讓日土羊絨產業真正成為農民群眾的白色銀行。 黨中央作出對口支援西藏的重要戰略決策以來,對口支援省市深入挖掘西藏資源稟賦和發展潛力,持續深化產業援藏,幫助西藏把資源優勢轉化為經濟優勢。西藏好物不斷走向全國市場,為高原的發展帶來新氣象。 7月底的一天,平時靜謐的沃瑪龍村突然熱鬧起來。聽說上海的援藏幹部朱冬鋒來村裡道別,村民們都來送別。 西藏日喀則市定日縣扎西宗鎮黨委副書記 索朗扎西:這兩天我們援藏隊要輪換了,挨家挨戶都要過來,想獻個哈達。 西藏日喀則定日縣扎西宗鎮沃瑪龍村村民 朗加卓瑪:獻給援藏的縣長,非常感謝他,他辛苦了。 朱冬鋒在援藏期間是分管定日縣文旅的副縣長。這幾年,在援藏隊和縣裡的共同努力下,定日的文旅產業有了新發展,沃瑪龍村這個離珠峰很近卻一直不被人所知的村莊也從中受了益。 西藏日喀則市定日縣扎西宗鎮黨委副書記 索朗扎西:平時遊客上下去珠峰大本營的話,基本上看不到這個村的,然後就是去年我們援藏幹部下鄉調研的時候剛好發現這個。這個村一個是比較安靜,第二能看到珠峰,所以想打造一下,為老百姓找一點他們增收的一個點。 沃瑪龍村所在的定日縣位於西藏日喀則市西南部,縣域面積的97%在珠穆朗瑪峰國家級自然保護區內。對於這樣一個產業發展受限的地區,如何在保護好生態的基礎上帶動百姓致富,一直都是援藏工作的重點。從1995年派駐第一批援藏幹部開始,上海松江一直對口支援定日縣。在一批批援藏幹部的接續努力下,定日縣的產業發展思路也日漸清晰。 上海市第十批援藏幹部 朱冬鋒:這個過程當中我們也看到,珠峰這樣一個IP真的是世界獨有,有很多人是心生嚮往的,所以我們是在重點加強對文旅的規劃和策劃。 7月的珠峰大本營時常陰雨連綿,但前來打卡的遊客卻一點也不見少。 這幾年,來珠峰的遊客逐年增加,也催生了更多的服務需求。 西藏日喀則市定日縣文化與旅遊局局長 肖文海:現在正是珠峰的一個旺季,每天遊客在3000人左右。我們為了更好為遊客提供一些服務,打造了品質比較高的一些酒店,打造了這樣一個珠峰小鎮。 珠峰小鎮位於穆朗瑪峰國家公園北門到珠峰大本營的中心位置。當初,這裡因為海拔較低、人口集中,適合遊客休息中轉,讓援藏工作隊有了在這裡打造休閒小鎮的想法。 幾年前,在援藏工作隊和當地政府的規劃下,扎西宗村這個傳統半農半牧的村莊開起了民宿,可是當地村民並不掌握服務的標準和要領,導致民宿基本設施落後,遊客投訴也時常發生。為了改變現狀,援藏隊決定在村裡引進品牌酒店。而這在一開始引起了當地村民的不滿。 上海市第十批援藏幹部 朱冬鋒:原來遊客來的不多,擔心你做得好,他家裡沒人願意去住了,後來通過雙方不斷溝通交流,老百姓也感覺到了,他們一是做生意來引領這個市場。第二個是我們這個店裡的店長,一些專業人員,給當地人進行培訓,指導他們怎麼樣把民宿開起來。 他叫羅桑,現在是珠峰小鎮一家民宿的負責人。去年,他的民宿在珠峰旅遊旺季開業,憑藉良好的服務和設施保障,一個暑假就收回了成本。羅桑創業開民宿的底氣來自他在村裡品牌酒店工作學習的經歷。 西藏日喀則市定日縣扎西宗鎮扎西宗村村民 羅桑:這個運營模式,也是平措康桑酒店裡面學到的東西,自己也在這裡直接用起來,以前這個小鎮也沒有住宿的地方,所以來的人比較少。上海援藏隊把這個小鎮打造起來,然後大家都蓋一些檔次也好、條件也好的民宿,各方面都提升。 在上海援藏隊的幫助下,扎西宗村的休閒小鎮打造起來,村民們轉變了思路,就了業,也致了富。 讓遊客住下只是小鎮發展的第一步。現在,這裡正在抓緊豐富業態,為遊客打造更多珠峰相關的深度體驗式項目。讓更多村民在家門口吃上文旅飯,援藏隊員還對珠峰景區內的20多個村莊挨個走訪,在充分保護環境的基礎上,為各村制定各具特色的發展方向,讓大家在家門口實現增收。 上海市第十批援藏幹部 朱冬鋒:老百姓現在也是看到了機會想求變,我們就是怎麼樣把他們引導好,把它的主題都挖掘出來。每個村它都各有特色,大家能夠百花齊放,是這樣一個初衷。 對口援藏政策實施以來,為西藏產業發展注入了強勁動力。這些援藏項目中,有的填補了西藏的產業空白,有的對傳統產業進行改造升級,與此同時,西藏內生動力不斷增強。黨的十八大以來,西藏地區多項主要經濟指標增速多年位居全國前列。2024年,西藏地區生產總值達到2765億元,今年有望突破3000億元。紮根世界屋脊、建功雪域高原。一批批援藏幹部人才和當地幹部群眾攜手同心,以實際行動,正不斷推動西藏長治久安和高質量發展。 來源:央視新聞客戶端
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