英國面臨全國性水資源短缺
2025-10-29 06:34 3,826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)
拉薩8月8日電 (趙朗 盧鑫)「到祖國最需要的地方去是我作為軍人醫生的誓言，在每一次巡診、每一次救治中，我都能感受到群眾和官兵對我的信任，這成為我紮根雪域高原的力量。」從邊防哨所唯一的軍醫，到西藏心血管介入領域的佼佼者之一，西藏軍區總醫院心血管內科副主任醫師張旭說。 「來到西藏成為一名軍醫，是緣分，同時實現了我成為軍人的夢想。」張旭介紹，2004年盛夏，一份高考成績單讓他與夢想的軍校失之交臂，他轉身走入地方醫科大學，心中那抹「橄欖綠」卻從未黯淡。五年後畢業在即，部隊直招軍官的消息傳來，他毫不猶豫，在志願書上鄭重寫下「西藏」。 圖為張旭在做心臟介入手術。西藏軍區供圖 帶著軍人的使命感和榮譽感，張旭成功抵達了西藏一海拔4700米的邊防團衛生隊，「稀薄空氣扼住呼吸，強烈紫外線灼燒皮膚，刺骨寒風穿透棉衣，我感覺這是雪域高原給我的『見面禮』。」張旭說。 「我是一名軍人，還是一名醫生，我必須快速成長起來，幫助需要幫助的人。」作為該邊防團衛生隊唯一的醫生，張旭成為方圓百裡官兵和牧民的「守護者」。 巡診路上，面對高原疑難病症，他頓感沉甸甸的使命感壓在肩頭。於是他白大褂下一邊苦練軍事技能，一邊仔細研讀高原醫典，讓自己迅速成長為官兵信賴的業務骨幹。 「軍人只有兩項工作，打仗和準備打仗！」這不僅是他常掛嘴邊的話，更是刻入骨髓的行動準則。2012年，憑藉邊防淬鍊出的過硬素質，張旭以選調第一的成績進入西藏軍區總醫院心臟內科。 圖為張旭為患者檢查。西藏軍區供圖 實戰是終極考場。2017年3月，他受命參加重大軍事行動，擔任野戰醫療隊重傷救治組組長。6月18日深夜，醫療隊冒雨摩託化機動至任務地域。命令如山：立即展開野戰救護所！手電光刺破墨黑夜幕，他與組員在泥濘中爭分奪秒，雨水汗水浸透迷彩，高原寒意刺骨，僅40分鐘，一座功能完備的「生命方舟」在荒野中拔地而起。此次任務六個多月，張旭帶隊巡診2000餘人次，31名住院傷員全部康復歸隊。 看著黨員徽章在迷彩服上閃光，張旭常常以此來激勵自己。2020年跨區演練，張旭率重傷救治組與國內其他地區精銳同臺競技，高強度考核下，他帶領團隊沉著應戰，最終斬獲小組第一。 在高原環境下，張旭深知，守護生命線，僅憑熱情遠遠不夠，還必須掌握尖端技術，攻克「官兵急盼、部隊急需」的醫療難關。 調入西藏軍區總醫院後，他潛心攀登心血管介入技術險峰。十餘年磨礪，冠心病介入、先心病封堵、起搏器植入等核心技術被他逐一攻克。高原低氧低壓下，其手術成功率和療效已比肩國內頂尖三甲醫院，穩居西藏前列。累計完成各類介入手術4000餘臺。「這些數字背後，是數千個重獲新生的心跳。」張旭說。 創新是突破高原醫療瓶頸的利刃。2023年，張旭在西藏率先引入體外反搏心臟康復技術，心衰患者迎來新希望。2024年，冠狀動脈內超聲(IVUS)和冠狀動脈血流儲備分數(FFR)測定成功落地，開啟了高原複雜冠心病精準介入治療新篇章。 2025年，張旭將生物可降解封堵器治療先天性卵圓孔未閉技術應用到西藏，為患者提供更優選擇。這些勇闖技術「無人區」的突破，為30餘位命懸一線的急性心梗官兵、100多位西藏先心病患者託起生命希望。 從業至今，張旭始終保持「零投訴、零糾紛」紀錄。在平均海拔4000米以上的「生命禁區」，用十六載青春與精湛醫術，為高原軍民築起了一條守護心血管健康的「生命之路」。(完)
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