卡夫卡讀過《聊齋》……你所不知道的「流變與轉化中的古典」
2025-12-03 23:43 7,152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)
八月的上海楓涇，樂高積木的顆粒聲與古鎮的櫓聲即將交織成曲。距離第七屆中國AFOL節暨樂高®玩家作品交流展開幕僅剩3天，這座擁有千年歷史文化底蘊的江南水鄉正以熱情的姿態，向全球樂高愛好者發出盛情邀約——2025年8月9日至10日，一起相聚楓涇，共赴一場跨越年齡與國界的創意盛宴！作為亞洲第二個獲得樂高集團認證的玩家展會，本屆活動在上海市金山區文旅局及楓涇鎮人民政府的指導下，由中國AFOL節組委會與上海楓涇古鎮旅遊發展有限公司共同主辦。活動以「交流、分享、推廣樂高粉絲文化與創新」為核心宗旨，致力於搭建亞洲樂高愛好者的深度交流平臺，打造世界認知中國樂高文化的特色窗口。開幕當日，來自中國樂客、樂樂鎮的故事、樂構英雄會、粵樂匯、Kacha咔嚓攝影、福樂方塊、豫樂家（排名不分先後）七個樂高®認證成年玩家線下與線上社區將帶來500餘件樂高作品，堪稱歷年之最。這些作品包括MOC設計、攝影作品、收藏品專區等，涵蓋大型沙盤、機甲雕塑、建築藝術等全品類。 每一屆AFOL節都以獨特的主題與形式，成為樂高愛好者心中的「年度必赴之約」。比如，2024年福州站，在樂高收藏展示區就展出70餘件1935至1978年間的古董樂高，這些承載著樂高集團近半個世紀創新基因的展品，堪稱系統呈現樂高歷史脈絡的珍藏展。今年，這類展品的數量也達到了100餘件。為期兩天的活動，除靜態展覽外，樂高機器人格鬥賽、限時MOC創作賽等競技項目也將進一步點燃現場激情，5場專業分享會則特別邀請了樂高集團相關聯團隊與知名AFOL揭秘創作心法，從靈感捕捉到結構力學，全方位解鎖樂高藝術的奧秘，讓更多樂高迷可以加入AFOL節大家庭。「AFOL節的核心價值在於為全球樂高玩家搭建了一個面對面交流的線下平臺。」中國AFOL節組委會相關負責人蔣晟暉表示，現場通過比賽、競技和分享會等形式，既滿足了核心玩家深度切磋的需求，也為普通遊客提供了專屬的互動體驗機會。據悉，本屆中國AFOL節不僅是一場玩家作品的狂歡，更是一個跨代際、跨文化的創意交流平臺。自上海樂高樂園落地以來，楓涇已陸續舉辦了「美麗中國全民健身跑」、「顧水如」杯上海市青少年圍棋升段賽等特色活動，為楓涇區域文旅產業帶來了更為豐富多元的發展路徑和增長模式。 值得一提的是，即將舉辦的中國AFOL節，觀眾可在觀展前後無縫銜接上海樂高樂園度假區遊玩，體驗「展遊聯動」的微度假模式，感受一座古鎮通過文化賦能煥發出的活力。「前期，我們成立了『楓涇旅遊聯盟』，全面整合吃、住、行、遊、購、娛等旅遊要素。此次活動的舉辦，希望將活動流量轉化為實際經濟增量，帶動餐飲、住宿、文創等產業鏈協同發展，進而有效推動『文旅商體展農』融合發展。」上海楓涇古鎮旅遊發展有限公司總經理沈軍表示，期待全球樂高玩家、設計師和品牌方集聚於此，深度領略楓涇作為中國歷史文化名鎮的獨特風光。
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