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)
今年是「綠水青山就是金山銀山」理念提出20周年,也是「雙碳」目標提出5周年。自2021年中國碳市場啟動以來,已助力推動全球碳定價覆蓋率提高了約4%。 —————————— 中國碳市場的啟動正助力推動全球碳定價覆蓋率的提高。「全球現在已經有80個碳定價機制,包括37個碳排放交易體系和43項碳稅,覆蓋全球28%的碳排放量。」在近日舉行的北京綠色交易所2025年參與人大會上,國家應對氣候變化戰略研究和國際合作中心原副主任馬愛民說,在我國正式啟動碳市場之前,這個數字大約是24%。 4年前,全國碳排放權交易市場即強制碳市場以發電行業為突破口,於2021年7月正式啟動上線交易。今年3月,寫入2025年政府工作報告的「擴大全國碳排放權交易市場行業覆蓋範圍」逐步落地,強制碳市場首次正式納入水泥、鋼鐵和鋁業三大行業,擴圍後預計新增1500家重點排放單位,覆蓋全國二氧化碳排放總量佔比將達60%以上。2024年1月,全國溫室氣體自願減排交易市場即自願碳市場啟動,今年3月,首批核證自願減排量(CCER)正式籤發並啟動交易。 業內人士認為,這標誌著全球規模最大的碳市場由強制碳市場和自願碳市場形成「雙輪驅動」。 「自願碳市場與強制碳市場不同,強制碳市場實行國家配額,自願碳市場建立在企業自主自願的基礎之上。」在國家金融監督管理總局原一級巡視員葉燕斐看來,自願碳市場未來潛力巨大的原因就在於自願碳市場是跨境的市場。 他在上述參與人大會上舉例說,中國是全球的製造中心,也是全球綠色技術中心,不進入強制碳市場的企業如果要自願減排肯定要通過自願碳市場,如購買碳匯(碳匯是通過植樹造林、植被恢復等措施,吸收大氣中的二氧化碳,從而減少溫室氣體在大氣中濃度的過程、活動或機制——記者注)等抵消碳排放,「所以這個市場一定是跨境的、是全球大市場,這裡面潛力巨大。」 葉燕斐注意到,如今有很多跨國公司承諾2030年前實現碳中和,我國也有越來越多的500強企業在全球開展業務,這些企業在碳減排方面會有更多需求。「在購買碳匯的消費品企業、能源企業、金融機構中,汽車行業企業可能是最有潛力(促進自願碳市場發展)的。」 但有需求只是自願碳市場發展的第一步。在葉燕斐看來,有了碳排放需求,更重要的是如何增加碳匯的供應,「這可能要考慮碳減排的額外性,比如項目要聚焦商業可行性、技術影響,還有對生物多樣性的影響。」葉燕斐說。 有專家測算,到2060年時,無論是發電端還是能源消費端都會有相當數量的碳排放存在,需要通過二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)技術予以中和的二氧化碳大約在18億噸。 實際上,越來越多的金融資源正流向綠色項目。除煤電、煤化工等高碳排放領域的CCUS項目外,還有漁光一體項目。「水上光伏發電,支持整個魚塘用電。」中國銀行金融市場部高級交易員洪浩在上述大會圓桌討論環節中談到,在漁光一體項目中,金融機構可以將用地權、取水權、排汙權等環境權益納入銀行授信認可範圍,有效拓寬融資渠道,在林業碳匯項目中,CCER未來的收益權也可以用來質押,以開展綠色融資。 央行近日發布的2025年二季度金融機構貸款投向統計報告顯示,2025年二季度末,本外幣綠色貸款餘額42.39萬億元,比年初增長14.4%,上半年增加5.35萬億元。分用途看,基礎設施綠色升級貸款、能源綠色低碳轉型貸款、生態保護修復和利用貸款餘額分別為18.75萬億元、8.25萬億元和4.95萬億元,上半年分別增加2.11萬億元、5889億元和5622億元。 聯合赤道環境評價股份有限公司副總裁、綠色金融事業部總經理劉景允也注意到,如今綠色金融的「面」不斷擴大,比如今年7月新印發的《綠色金融支持項目目錄(2025年版)》在內容上包含271個三級分類,「不僅是綠色項目的類別在增加,範圍在擴大,綠色金融的內涵也在延伸。」這名從事十年綠色金融產品信用評估的高級工程師在上述大會上表示,過去,更多的純綠項目能夠獲得綠色信貸、綠色債券等資金支持,如今,純綠項目和需要改造的傳統項目均可以通過綠色金融獲得支持。 今年也是「綠水青山就是金山銀山」理念提出20周年,是「雙碳」目標提出5周年。 北京綠色交易所董事長王乃祥在大會上介紹,截至7月28日,全國自願碳市場累計成交量接近240萬噸,累計成交金額超過2億元。今年2月,國家發展改革委正式復函同意以北京綠色交易所為主體,設立國家綠色技術交易中心。目前,該所官網已上線國家綠色技術交易中心綠色技術推廣目錄專區,對納入國家發展改革委等八部委《綠色技術推廣目錄》、北京市歷年《綠色低碳先進技術推薦目錄》以及各類市場渠道搜集到的綠色技術進行宣傳推介,加速綠色技術轉化落地。 中青報·中青網記者 朱彩雲來源:中國青年報
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