銘記80年的勝利迴響
2025-11-29 18:03 3,768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)
本報訊 (記者柳姍姍 彭冰) 硯臺、插屏、茶具、擺件……近日，記者走進吉林省白山市江源長白山松花石博物館，琳琅滿目的松花石製品讓人目不暇接。近年來，白山市江源區依託得天獨厚的松花石資源和先天發展優勢，積極探索「松花石+文創」「以文興石」的產業發展路徑，研創松花石系列產品共8大類300餘款，形成「觀賞石+文化產品＋旅遊紀念」多元產業鏈，產業發展正煥發勃勃生機。 松花石是吉林省特產，也是中國國家地理標誌產品。白山市江源區是松花石主產地，礦藏資源十分豐富，現已發現三條礦脈和七個礦坑群，被授予「中國松花石之鄉」稱號。 「我們積極培育產業發展空間，成功打造了江源長白山松花石博物館和奇石文化城，同時也被列為吉林省文化產業示範園區。」白山市江源區文化廣播電視和旅遊局局長王晶告訴記者，通過舉辦雕刻大賽、組建大師工作室、師徒傳承、非遺傳承等一系列措施，該區培育近千名雕刻人才。目前，江源區已成為吉林松花石產品集散地、全國松花石特色文化風向標。 據介紹，目前，江源區從事松花石生產加工、經營銷售及配套服務的實體企業近百戶，從業人員近千人，文創產品遠銷日本、韓國。在文化版權的創新與融合中，江源松花石產業逐步構建起涵蓋原料開採、創意設計、工藝製造、文旅融合的全產業鏈發展體系。 「我們是全國唯一一座以弘揚松花石文化為主題的專題博物館，目前共有藏品600餘件。我們不僅在館內展陳，還會定期開展各類體驗和研學活動，並經常攜藏品參加各大展會，希望能夠宣傳推介好松花石文化和非遺技藝。」白山市江源長白山松花石博物館館長劉丹說。 為進一步開拓松花石製品的市場銷路，江源區積極對接，推動松花硯、松花石旅遊紀念品、茶具、擺件等松花石文創產品作為「長白山禮物」走進機場、景區、高速服務區等人員密集場所，方便遊客觀賞、選購。目前，當地正在研發以「長白山雲頂天宮」「盜墓筆記」「龍生九子」等故事系列的松花石潮玩、挖盲盒尋寶、拓印等青少年沉浸式體驗套盒產品和硯產品，持續推動松花石文創產品從以往大而貴的產品向小而精的文創產品轉化。 今年6月，江源區入選全國民間文藝版權保護與促進試點地區，成為吉林省唯一獲此資格的縣區。江源區委宣傳部副部長郭航成表示，接下來，該區將進一步深化民間文藝版權保護工作，計劃將版權登記服務引入產業園區，並完善松花石文創版權庫，加強對文創產品設計、開發等環節的版權保護，助力松花石產業實現高質量發展。
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