人工智慧賦能千行百業 數博會秀智慧應用
2026-01-27 11:27 7,823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)
樓組是居民聚集生活的基本單元，是撬動基層社區治理的重要支點。近年來，長壽路街道綠洲城市花園居民區採取「黨建引領、社區搭臺、居民唱戲、多部門參與」的模式，大力開展活力樓組打造。綠洲城市花園居民區轄區內共有7個居民區，77個樓組，居民區黨組織有410名黨員，今年陸續成立黨小組的樓組有41個，成立自治小組的樓組36個。在這些成立黨小組或自治小組的樓組中，富源小區的美麗樓組建設最為亮眼。根據每棟樓的特點，樓組量身定製了不同的文化建設主題，在尋常樓棟間培育出不尋常的樓棟文明之花。黨建引領美麗樓道綠意濃長壽路640號樓棟內黨員多，凝聚力強，樓組在黨建引領下積極打造樓組文化。各樓層黨員充分發揮帶頭作用，調動樓內鄰居的積極性，居民自發將家中的小型花架搬出來，放上一盆盆綠植花草，點綴起樓道一角，使整個樓組生機勃勃。乘坐640號樓組自治加裝的電梯時，每當電梯門打開，便能感受到濃濃綠意。黨建引領聚起合力，不僅美化了樓道，也溫暖了居民的鄰裡情。海納百川睦鄰無界一家親同為富源裡小區的636號樓，它的特點是租客較多，為使來自五湖四海的「新鄰居」能有家的感覺，樓組將「海納百川」作為文化建設主題。樓棟門口原來有一小片無人打理的綠地，後經街道牽頭，配合加梯工程，在636號樓棟前搞起了綠化微改造。黨支部、居委、業委會、物業共同協商改造方案，並參與了改造期間新綠化的種植，一起動手裝扮小區樓棟新景觀。美麗的綠化一角，提升了「新鄰居」的歸屬感，使樓棟真正成為睦鄰無界的溫馨家園。樓組文化遍地開溫馨氛圍蔚然成風有的樓棟內高齡、獨居老人較多，小區支部書記便與樓組長、志願者共同組成幫扶小組，定期關心老人的生活情況，形成長效關心關愛的機制，通過實際行動在樓組內弘揚「敬老助老」的傳統美德。有的樓棟樓道內堆物存在安全隱患，樓組便充分發揮「三駕馬車」的作用，協調各方力量共同治理樓道雜物，並提醒業主或租客遵守居民公約。樓道恢復了文明有序，樓內居民也更加和諧融洽，真正做到了樓棟內的「文明和諧」。在黨建引領下，長壽路街道綠洲城市花園居民區的樓組文化建設深入每個樓棟，帶動居民自治，提升居民幸福感，使鋼筋水泥的樓宇逐漸有了人文的溫度，使社區真正成為更顯人情味、更具凝聚力的幸福家園。
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