天山時評丨 從單向支援到雙向賦能的創新實踐
2025-11-27 11:57 7,457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8月8日電 題：大涼山妞妞唱響成都世運會開幕式：把民族童聲唱給世界聽 記者 賀劭清 「我願緊緊抱著你，相依就是萬千。世界有一個屋簷，夢好甜，星點點。」7日晚，百餘位來自世界各地的小朋友與青年歌手，在成都世運會開幕式現場用澄澈嗓音唱響世運會主題曲《萬千》。舞臺上，既有來自義大利博洛尼亞的小男孩盧卡，也有來自中國大涼山深處的妞妞。因為世運會，東西方的小朋友在同一個舞臺同唱一首歌。 7日晚，大涼山妞妞與中外小朋友一同在成都世運會開幕式唱成都世運會主題曲。 記者 張浪 攝 當晚共有6位來自中國大涼山妞妞合唱團的妞妞參與合唱。過去，妞妞們曾給遠方打工的父母唱歌，給家鄉的甜蕎花唱歌，給獨自走在山間回家路的自己唱歌，而現在，她們將來自大涼山的民族童聲唱給世界聽。 「唱歌很開心，就像在森林裡找到蘑菇。」大涼山妞妞合唱團成員吉什麼你扎羞澀笑道，過去幾天進行排練的時候，她與中外小朋友一同唱歌、做遊戲，彼此熟悉。和朋友一起唱好聽的歌，當然充滿快樂。 大涼山妞妞合唱團由鄉村教師吉布小龍創立。吉布小龍是涼山州普格縣特補乃烏村第一位本科生。從四川音樂學院畢業，幾經漂泊，音樂夢受阻後，吉布小龍選擇回到大山。他成為普格縣大槽鄉中心小學一名鄉村教師，並在2018年成立了大涼山妞妞合唱團。 合唱團成立7年以來，妞妞們將來自大涼山深處的童聲唱到了央視春晚舞臺，唱到了成都世運會開幕式現場。她們用《玉盤》歌唱人類對宇宙的永恆好奇，用《動車開進我家鄉》記錄家鄉交通新變化，更用《勇敢的妞妞》傳遞著山裡娃對生活的熱望。 「從涼山到成都的動車上我們就開始學《萬千》了，孩子們都很喜歡歌中的歌詞，尤其是『夢有那麼多期待，擁抱所有的色彩』。」吉布小龍說，在合唱彩排的時候，妞妞學習英文歌詞，外國小朋友學唱中文歌。雖然成都世運會開幕式已經結束，但小朋友們的友誼才剛剛開始。 8月2日，大涼山妞妞合唱團的小朋友與中外小朋友一同練習成都世運會主題曲。 吉布小龍供圖 吉布小龍回憶，曾經大涼山閉塞的環境鎖住了一代又一代山裡娃，而等他成為鄉村教師時，涼山已實行15年免費教育，昔日的土坯教室被嶄新的校舍取代，獨特的民族風情與秀美風光，更吸引了無數海內外遊客。 「和不同國家的小朋友將歌唱給世界聽，這個暑假的『涼山妞妞世運奇遇記』，本身就是一首最動聽的歌。」吉布小龍說，彩排時妞妞們曾邀請一同合唱的小朋友來涼山玩，希望大家親身體驗涼山新變化，讓世界的歌聲，迴蕩在涼山美麗的邛海之畔。(完)
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