孫梅君：「十四五」以來，海關繳獲各類毒品15.7噸
2025-10-28 07:18 1,379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)
8月8日，川西若爾蓋大草原，目之所及儘是深深淺淺的綠色。連片綠草中點綴的，有墨色的犛牛，還有一排蜿蜒的橋墩。這裡就是西寧至成都鐵路四川段建設現場，又一條「天路」正在川西高原延展。 當天，這條鐵路建設迎來新進展——若爾蓋隧道貫通，這也是西寧至成都鐵路四川段貫通的首座2000米以上隧道。待全線通車後，從成都出發坐動車僅需2.5小時可到達若爾蓋大草原，成都至西寧的鐵路旅行時間也將壓縮到5小時內。 為何過草原還要挖隧穿山？繞避兩大溼地自然保護區 8月8日上午8點半，記者乘車從黃龍九寨站出發，沿國道213線向西北方向行進，沿途景色從山巒疊嶂變換為連片草原。大約2.5小時後，車子抵達若爾蓋隧道出口端。 在開闊的若爾蓋大草原上修鐵路，為何還要挖隧穿山？ 中鐵七局西寧至成都鐵路指揮部指揮長白宏州告訴記者，這是為了繞避若爾蓋高原和喀哈爾喬溼地自然保護區。 除了在設計選線時繞避，若爾蓋隧道施工過程中也格外重視生態環保。隧道進口端臨近喀哈爾喬溼地自然保護區，項目部特別設計、建設了汙水處理廠，施工中產生的汙水經過沉澱、平衡酸鹼度，達到標準後才能排放；所有廢渣也要運到指定棄渣場。 如何應對極端氣候？冬季洞口加門帘、吹暖風 若爾蓋隧道位於阿壩州若爾蓋縣境內，全長2176.92米，設計時速200公裡。隧道所處地區海拔將近3500米，冬季最低氣溫達-23℃，全年平均溫度不到5℃，受極端氣候和高原缺氧影響，機械設備工效降低30%，對工人的身體也是巨大的考驗。 白宏州介紹，為了保證人員工效，項目團隊按照1.2倍的數量配備工人，工人上崗前除了要體檢，還要進行高原適應性培訓，保證施工團隊相對穩定，先後有500餘名工人參與了隧道施工。 從2023年6月進洞到2025年8月貫通，若爾蓋隧道歷經26個月建成，其間兩個冬天都沒有停工。為了保證冬季隧道內溫度保持在8℃以上，每年11月至次年4月，建設者都會在洞口加掛門帘，最冷的時候洞裡還要吹暖風。 「洞身下穿3處構造破碎帶，地質比較破碎，而且圍巖軟硬變化比較快，這也給施工帶來不小的困難。」白宏州說。項目團隊運用超前地質預報技術提前預判地質，並且根據圍巖軟硬不同變換施工措施。 全線通車後將帶來哪些便利？成都出發2.5小時可到若爾蓋 距離若爾蓋隧道出口端約3公裡的地方就是若爾蓋車站。記者了解到，待通車後，從成都可坐動車直達若爾蓋大草原，全程僅需2.5小時。 不僅如此，西寧至成都鐵路四川段串聯起阿壩州紅原、若爾蓋、花湖、郎木寺多個景區，未來這條鐵路還將成為一條生態線、旅遊線，拉近川西美景與世界的距離。 待西寧至成都鐵路全線通車後，西寧至成都的鐵路旅行時間將從現在的9個多小時壓縮到5小時內，極大便利沿線各族群眾出行，加強蘭(州)西(寧)城市群和成渝城市群交流，推動「絲綢之路經濟帶」和「長江經濟帶」互聯互通，對促進沿線經濟社會發展、助力鄉村振興，具有十分重要的意義。 華西都市報-封面新聞記者曹菲
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