北京「延慶超級晚」啟幕 26項活動點亮京城「夜經濟」
2025-11-16 14:29 7,648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)
西寧8月11日電 題：青海木裡礦區生態重生：從滿目瘡痍到重披綠裝 作者 吳婷婷 孫睿 盛夏時節，祁連山南麓的青海省海西州天峻縣木裡鎮，綠草遍野、山花爛漫，雪山倒映在修復後的措喀莫日湖溼地中。曾因非法採煤留下的「天坑」與渣山，如今演變為生態家園。 圖為木裡礦區生態環境優美。本德利亞 攝 「五年前，這裡溝壑縱橫，現在綠意盎然。」海西州木裡煤田生態環境保護局協調服務部巡查管護崗工作人員馬忠海站在聚乎更5號井，拿著治理前後對比圖說。 「平時我們每天一巡查，三天全覆蓋。這幾年走過的路約有5萬公裡，徒手撿了大約1萬立方米的垃圾，能堆滿一個標準足球場。」馬忠海說。 圖為無人機拍攝的木裡礦區。本德利亞 攝 聚乎更5號井曾是木裡礦區最大的露天採坑之一。2020年8月綜合整治啟動後，施工隊回填採坑的渣土約1408萬立方米，相當於一個西湖。 為解決高原高寒礦區缺土難題，專家團隊創新採用「覆、撿、拌、耙、種、耱、鎮」種草復綠「七步法」，將渣土篩分與羊板糞、有機肥充分混合進行土壤改良，提高種草效益。 同時利用羊板糞的保水性和無紡布的保墒性，增加水分儲存，減少蒸發流失，確保了植物正常生長的「水肥之需」。 「現在草長出來了，還能看到很多野生動物。」天峻縣木裡鎮復綠區生態管護員久買說。 海西州木裡煤田生態環境保護局環境整治服務部高級工程師石成元說：「各參建單位這幾年就像草原的『美容師』，美化綠化的礦區也得到牧民的認可。」 經過三年的集中環境綜合整治和兩年的成效鞏固提升，木裡礦區已從滿目瘡痍到重披綠裝，完成生態重生。 2020年8月，木裡礦區遭到掠奪式採挖，引起多方關注。青海省官方隨後啟動木裡礦區以及祁連山南麓青海片區生態環境綜合整治行動。(完)
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