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2025-11-17 22:42 7,294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)
濟南8月8日電 (記者 趙曉)「哇！別人家的孩子都好厲害，我們被一幅幅色彩明亮的作品驚豔到了。」來自新疆的汪珊帶著15歲的兒子暑期遊濟南，被一場新展所震撼。 「童心多奇妙——首屆山東省少兒美術展」近日在山東美術館開展，甫一亮相即吸引大批學生和家長參觀打卡。 據統計，該展覽共收到各類投稿3225件，經嚴格評審，624件作品入圍參展，致力於打造山東少兒美育標杆品牌。本次展覽也是山東美術館建設「藝遊齊魯」「公益藝術旅遊目的地」品牌的生動體現。 觀眾在展覽現場參觀。趙曉 攝 記者8日在展覽現場看到，孩子們用稚嫩的筆觸勾勒動物世界，持斑斕的畫筆描繪神話裡的奇異精靈，以閒置的生活材料「DIY」藝術空間，創意和想像力無限。 在一棵用紙箱組裝的「蘋果樹」前，觀眾們駐足打量每個創作細節。布展人在樹旁寫道：「這5000多個蘋果裡，藏著200多個孩子的奇思妙想……教育不是雕刻未來，而是喚醒無限可能！」 現場展出的用紙箱組裝而成的「蘋果樹」作品。趙曉 攝 「媽媽，快看，這個蘋果是我畫的。」今年10歲的王奕宸激動地喊道。他在接受記者採訪時說，他從幼兒園開始學畫畫，從基礎的簡筆畫學到現在的漫畫，他喜歡通過畫畫記錄生活中的美好瞬間。 讀小學二年級的李嘉萱和姐姐在展廳內穿梭，不斷在作品前擺可愛的「Pose」。「這些畫太漂亮了，我們忍不住拍了很多照片。」她說，自己也學畫畫，平常最愛畫大海和森林。 本次展覽共分「技之樂」「物之趣」「形之夢」「心之光」4個單元。「技之樂」展出傳統繪畫類作品，孩子們將傳統技法內化為獨特表達；「物之趣」呈現創意綜合類作品，小藝術家們賦予生活材料嶄新藝術生命；「形之夢」展出手工藝、雕塑及裝置作品，引領觀眾進入多維藝術空間。123件特殊兒童群體的作品，則構成第四個單元「心之光」。 家長帶孩子在展覽現場欣賞美術作品。趙曉 攝 「山東美術館是一個公共文化服務平臺，希望為老、中、青、幼不同年齡段的人提供藝術展示和交流平臺。」山東美術館館長楊曉剛表示，該館近年來打造「青未了」「藝彩新鋒」品牌欄目，扶持青年創作者，包括大學應屆畢業生、剛工作的上班族等，反響都很好。經過調研，該館今年開始推動「青未了」的姊妹篇——少兒美術展。 首屆山東省少兒美術展秉持「以美育人、以美化人、以美培元」理念，旨在搭建面向山東全省少年兒童的美育成果展示平臺。「未來，少兒美術展將打造更多裝置性作品，並與公教活動充分融合，構建長效的美育生態。我們既栽培『大樹』，也不忘育『小苗』。」楊曉剛如是強調。(完)
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