AI時政畫報｜滹沱碧柳
2025-10-31 16:36 9,127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9日，奉賢海灣國家森林公園內「泥流湧動」、「金鑼齊鳴」。2025強悍泥人挑戰賽（Tough Mudder）上海站激情開賽，作為國際頂級IP賽事吸引了近千名中外「小勇士」挑戰自我。作為賽事配套，海灣好物「go」集市正式開市。泥漿飛濺，吶喊助威聲此起彼伏。本次強悍泥人挑戰賽精準聚焦青少年群體，設Mini Mudder（4-6歲）和Mighty Mudder（7-14歲）兩大組別，涵蓋4至6.3公裡賽道及15-23個特色障礙。140餘支戰隊1004組參賽家庭默契配合在泥濘中攜手闖關，將賽場化為錘鍊勇氣、增進情感的生動課堂。這場國際ip賽事與海灣優質生態的強強聯手，正是海灣鎮深化「體育+旅遊」融合的生動實踐。 2025強悍泥人挑戰賽（Tough Mudder）上海站激情開賽集市聚焦「消費新場景、產業新動能、城市新活力」目標，秉持「綠色低碳」理念，精心匯聚30餘家特色商戶，包含海灣有機水果、非遺手作、林下經濟產品、低碳文創等，讓生態價值轉化為可感可觸的消費活力，不斷彰顯「休閒旅遊+品牌賽事+農墾文化」特色。海灣好物「go」集市將持續發力，打造成為海灣鎮獨具魅力的長期集市品牌IP，它將不僅僅是一個獨立市集，更將作為「活力磁場」，深度融入海灣全年四季的賽事活動矩陣中。開市儀式上，「浪湧五域 潮匯未來」商文體旅農聯盟正式成立。聯盟匯聚區域優質資源，以「體育」為串聯引擎，推動商業、文化、旅遊、農業五大領域從「單兵作戰」邁向「集團衝鋒」，致力於實現三大躍升。資源聚變·體驗升級：整合全鏈資源，打造「一站式運動休閒目的地」，讓遊客停留更久、暢玩更嗨！賽事聚能·激活消費：以強悍泥人等國際賽事為核心，聯盟協同推出專屬優惠權益，以賽聚勢，助力提升區域消費活力。品牌聚力·聲量遠揚：共塑 「活力海灣·運動天堂」城市形象，提升海灣吸引力，拓展國際發展空間。 2025強悍泥人挑戰賽（Tough Mudder）上海站激情開賽為放大賽事效應，賽事預告片登陸奉賢百聯、龍湖天街、愛企谷等核心商圈地標大屏，面向暑期青少年和家庭客群為賽事預熱造勢。同時為激活當地消費，採用「票根經濟」模式，聯動海灣鎮域內12家商戶，將優惠給到每位參賽者。海灣鎮深入踐行人民城市重要理念，立足生態稟賦，著力培育「一靜一動」運動休閒品牌，深耕「運動休閒小鎮」建設，在鞏固西洋棋新人王賽、海灣森林半程馬拉松、鐵人三項、自行車嘉年華等成熟賽事基礎上，拓展極限運動、攀巖、馬術等新興領域，構建多元頂級賽事集群。未來，海灣鎮將繼續以高品質賽事為引擎，依託「浪湧五域 潮匯未來」商文體旅農聯盟的協同效應，加速產業深度融合，持續擦亮「運動休閒小鎮」名片，全面提升區域競爭力，助力奉賢打造「國際戶外運動之城」，為建設高質量戶外運動目的地貢獻海灣力量。
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