深圳45年跨越式發展奏響蝶變「交響樂」
2025-10-31 08:40 7,598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)
北京8月8日電 (記者 孫自法)2025世界機器人大會8月8日在北京開幕。記者當天從中國電科獲悉，其研發的人形機器人、半人馬機器人、白虹輕量化助行外骨骼機器人、四足巡檢機器人等多款最新機器人產品參展亮相，全方位展示中國電科在人工智慧與機器人領域最新成果。 人形機器人：擁有「標準身材」 中國電科21所機器人專家介紹說，本次亮相的最新版人形機器人擁有身高170釐米、體重75千克的「標準身材」。它不僅擁有好看的「皮囊」，實力也不容小覷，包括運動能力大幅提升、感知能力更強、擴展功能更加豐富。 運動能力方面，最大運動速度可達10千米每小時，跳躍距離可達半米左右，跳躍淨高度20釐米左右，並且可在高度為20釐米的臺階和坡度不大於20°的坡面上自如行走。 中國電科研發的一款人形機器人。中國電科 供圖 同時，這款人形機器人相當「聰明」，不僅能夠進行自主充電，也有一些自我保護功能，比如在面對潛在危險或者障礙物時，它能有效進行自主規避。倒地爬起和姿態保護功能也能有效降低它的受傷風險。 據透露，該款人形機器人未來將在智能製造應用場景規模化推廣應用，並有望在物流、製造、特種作業等領域形成差異化競爭力。 半人馬機器人：科幻片裡的「地面突擊隊」 從外形看，半人馬機器人像是科幻片裡的「地面突擊隊」：下身是靈活的輪足組合，上身裝備機械臂。它能像四足機器人一樣穩步前行，又能像輪式機器人一樣高速移動，還能雙手做事。 作為已真正走向應用的工業級產品，半人馬機器人整機32個自由度、雙臂可提供12公斤以上的抓舉力等特質，可替代人類完成災難救援、治安維護等多種任務。 中國電科21所機器人專家表示，半人馬機器人自身的智能感知系統可自主感知環境，進行建圖與導航避障，開展自主決策和行動。此外，它的雙臂可提供12千克以上的抓舉力，整機動態負載能力超30千克，操作閥門、連接電纜、使用滅火裝置都不在話下。 輕量化外骨骼機器人：實現「人機共融」 本次參展的白虹輕量化助行外骨骼機器人由中國電科21所研發推出，通過深度融合穿戴式智能增強技術，實現「人機共融」理念，讓穿戴者走動、上下臺階等動作自然流暢。它以突破性2.2千克整機重量和智能運動輔助系統，使每日爬樓、社區採購等老人日常活動肌肉疲勞感有效降低34%。 白虹輕量化助行外骨骼機器人採用航天級碳纖維複合材料與仿生關節構型，創新研發多模態傳感器陣列與人工智慧算法協同工作，實時解析人體空間姿態、關節角度及步頻節奏，精準識別下肢運動意圖，完成步態相位判斷與助力策略匹配，構建「人機動作同步」的智能神經中樞。 該款機器人還能針對不同場景實現動態優化輸出：階梯攀登時，可智能識別步態高度差異，提供符合人體工學的漸進式助力，破解老舊小區無電梯樓道出行難題；長距離步行時，AI能耗優化算法可實時監測用戶體力狀態，動態調整助力曲線，配合2小時續航快充電池組，有效延長老年人自主活動半徑；活力戶外場景下，專設旅遊/登山雙模式，針對景區石板路、山道斜坡等複雜地形優化扭矩輸出，實現坡道助力平滑過渡。 中國電科21所表示，白虹輕量化助行外骨骼機器人未來將走入更多養老機構、文旅場景，提供相關助力服務。(完)
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