江西「最強釘子戶」搬走
2026-03-05 11:25 6,597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)
成都世運村，草叢深處，捕蚊機悄然亮起一抹幽微的藍光。機器釋放的二氧化碳，吸引著吸血雌蚊尋蹤而至。一旦觸及外圍細密的電網，便瞬間爆出幾點更亮的細碎火花。這些智能生態捕蚊機，已在成都世運村投放25臺，實現15000平方米區域內的滅蚊全覆蓋。 「這是我們拿到智慧財產權發明專利後在國際賽事上的首次應用。」近日，成都許量科技發展有限公司CEO王詩皓在接受記者採訪時說道。 相關研究顯示，蚊子找到人叮咬的核心原因，是人和動物呼吸過程中排出的二氧化碳對吸血雌蚊產生極強的吸引力。基於這一發現，成都許量科技利用自主開發的新材料去高效捕獲空氣中的二氧化碳，匯集達到一定濃度後進行釋放，「讓蚊子誤以為這是一個人」。雌蚊被引誘至設備後，再通過物理方式進行捕獲。 王詩皓介紹，該設備的核心技術，是「高效吸附空氣中濃度僅約0.04%的二氧化碳」，並解決了「在常溫常壓狀態下，從極低濃度富集到高濃度」這一難題，同時根據不同場景需求進行釋放。他舉例說，在公共空間中，該設備能將捕獲的二氧化碳精準釋放至1500ppm以上，「相當於做了一個仿生學的模擬人呼吸的過程」。 許量科技一直紮根成都，從科研到生產埠全由成都本土製造。王詩皓提到，公司與成都大學科研團隊深度合作，擁有完全自主智慧財產權的新材料專利在蓉研發落地，並通過校企直通模式完成轉化。除了成都，智能生態捕蚊機還在西雙版納、蘇州、上海、佛山等多地進行了投放。 值得一提的是，許量科技也曾服務於成都大運會，國際賽事的場景供給，直接驅動了產品後續的研發和迭代升級。「捕獲方式由之前的風吸式迭代為電擊式物理捕獲，捕獲效率約提升40%以上。」王詩皓告訴記者，迭代後的新型吸附材料性能也提升了約70%，增強了二氧化碳的富集效率與整體誘捕效果。 「在成都世運會場景投用後，不少海外客戶也關注到我們。」王詩皓表示，目前公司已與東南亞等地溝通合作，未來也或將針對東南亞地區長期受登革熱等熱帶疾病困擾的痛點，提供解決方案。
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