北京小將奪得首屆全國青少年田徑運動會男子5公裡競走項目冠軍
2025-10-31 20:18 8,768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)
玉林8月13日電(陸新健 吳煒 肖本懋)8月12日，南寧至珠海高鐵玉林北至岑溪東段重難點控制性工程——天星一號隧道順利貫通，標誌著該區段22座隧道全部實現貫通，為後續無砟軌道施工及鋪軌工程打通施工通道，項目建設取得突破性進展。 天星一號隧道由廣西交通投資集團投資，國鐵南寧局代建，中鐵五局承建。 圖為天星一號隧道進口。肖本懋 攝 位於廣西岑溪市的天星一號隧道全長4574.71米，最大埋深約165米，洞身下穿水庫及破碎帶，地質條件極為複雜，Ⅳ、Ⅴ級圍巖佔比達76%，強富水地段佔20.5%，面臨圍巖變形、結構面坍塌、基底軟化等多重風險，施工難度大。 為確保隧道施工順利，項目指揮部精心組織，重點圍繞地質勘察深化、資源配置優化、風險管控細化和施工工藝創新，科學做好管理策劃、勘察設計、施工作業等，攻克一系列建設難題。隧道掘進期間，針對巖溶斷層破碎帶、湧水突泥等風險，施工團隊採取「短進尺、強支護、少擾動、弱爆破、勤觀測、早封閉」的施工措施，綜合運用超前地質預報、圍巖監控量測等技術手段，對隧道地質條件進行綜合分析判斷，優化隧道支護參數，實時監測圍巖變化，並提前制定應急預案，實現施工全過程零事故目標。 為確保隧道開挖質量和進度，施工團隊在施工中配備了全新一代自行式液壓仰拱棧橋、智能數位化澆築襯砌臺車、馭鐵龍通風機等先進設備，輔以信息化監控指揮系統，實現掌子面掘進、仰拱施工、二襯澆築等有序推進，順利完成隧道貫通目標。 南珠高鐵玉林北至岑溪東段正線全長84.759公裡，目前施工已進入全面攻堅階段，路基土石方工程完成99.7%、橋梁工程完成96.0%，隧道工程完成99.7%，站後「四電」和站房工程正有序推進，無砟軌道工程已啟動施工，預計明年建成通車，屆時將進一步改善桂東地區交通條件，帶動沿線地區經濟社會發展。(完)
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