教育部發布今年第3號留學預警
2025-11-17 01:59 7,293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)
盤錦8月13日電 (王涵)成群的丹頂鶴掠過遼河口綿延的赤紅鹼蓬草甸，翅影倒映在新生的潮溝水面。這生機盎然的景象，源自遼寧盤錦十年堅定的「退養還溼」治理。通過努力，598戶養殖戶完成圍海養殖向開放式養殖轉型，8.59萬畝養殖灘涂恢復自然生態，潮汐重新雕刻出自然岸線。 丹頂鶴的回歸離不開人工輔助。在盤錦市林業和溼地保護管理局丹頂鶴野化基地，飼養員何玲玲正負責關鍵的野化訓練。「這是野化訓練，每天逐步提升它們的飛行能力。」據她介紹，幼鶴從孵化基地轉運後，需約三年訓練期，通過特定引導，從跟隨奔跑逐步實現短距起飛直至自由盤旋。當它們能長時間適應野外環境，便會被放飛。「看著它們飛走，最高興。」何玲玲說，監測記錄顯示放飛後的丹頂鶴最遠已至吉林。 野化放飛的成功，依託於溼地生態的整體改善。盤錦市林業和溼地保護管理局副局長劉野指出，總面積8萬公頃的遼河口國家級自然保護區，通過嚴格管理、生態修復與科技監測，為丹頂鶴等497種野生動物提供了基礎。「鳥類數量是環境的『晴雨表』。」劉野強調。得益於20世紀90年代開展的人工繁育，並在2016年技術取得突破(採用「種鶴自然孵卵15天+人工孵化」模式，顯著提升幼鶴體質與成活率)，丹頂鶴種群不斷壯大。通過人工繁育增加基數、野化訓練放歸野外，丹頂鶴越冬數量從2010年的僅5隻，躍升至2024年的187隻。 丹頂鶴野化基地飼養員何玲玲給丹頂鶴餵食。王涵 攝 丹頂鶴種群的顯著恢復，源頭是盤錦市「退養還溼」的堅定行動。面對圍海養殖導致的生態破壞，盤錦市自2015年起踐行生態文明理念，啟動大規模修復。其中，「藍色海灣整治行動」作為核心工程，發揮了關鍵作用。 盤錦市自然資源局副局長孫磊介紹，盤錦市委市政府高度重視退養還溼工作。工程始於2015年，當年退養2.3萬畝，並於2018年啟動「藍色海灣整治行動」，核心目標是退出圍海養殖，恢復濱海溼地。 遼河入海口。王涵 攝 最終，藍色海灣項目成功修復濱海溼地5.37萬畝，恢復自然岸線15.77公裡。昔日的養殖池塘被拆除，潮汐自由進出，重塑了健康的濱海溼地生態系統。盤錦市自然資源局數據顯示，通過「退養還溼」工程，累計恢復被佔溼地8.59萬畝，其中包括2015年退養還溼2.3萬畝，藍色海灣5.37萬畝，大凌河項目0.92萬畝。溼地生態功能提升，成為黑嘴鷗、斑海豹以及丹頂鶴等物種的關鍵棲息地。 從圍海養殖的灘涂到生機勃發的溼地，從瀕危物種的零星蹤跡到如今丹頂鶴翱翔、黑嘴鷗歡鳴、斑海豹安家的盛景，盤錦用十年的「退養還溼」實踐，生動詮釋了「綠水青山就是金山銀山」的理念，為沿海地區統籌生態保護與綠色發展提供了寶貴經驗。(完)
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