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2026-01-25 12:59 8,872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)
津門故裡，海河之畔，「何以中國·和合共生」網絡主題宣傳活動將在天津古文化街啟幕。這不僅是津派文化的一次集中展示，也是對中華文化深厚底蘊與時代活力的深情禮讚。 文化，是一個國家、一個民族的靈魂，是歷史長河中沉澱的智慧結晶。早在文明萌芽時期，中華先民便在與自然的互動及族群交融中，孕育出「合」的智慧。從「協和萬邦」推動了不同族群的協作融合，到「書同文、車同軌」整合多元文化，再到隋唐秉持「胡漢一家」展現包容氣度，這種歷史基因讓「和合發展」成為中華文明存續的底層密碼，使其在歷史進程中保持連續性，成為世界上唯一未曾中斷的古老文明。 天津的文化，因水而興，因港而盛，滋養形成了獨特的津派文化。在天津，河與海不只是風景，更是這座城市的氣質密碼。從獨樂寺的飛簷雕花到「萬國建築博覽會」，從十八街麻花的酥香到天開園的創新，開放與包容，是這座城市的底色。 從近代開埠通商，成為中外文化交流的前沿陣地，到如今在現代化進程中不斷吸納融合多元文化，天津始終以海納百川的胸懷擁抱世界。此次「何以中國·和合共生」網絡主題宣傳活動聚焦「兩個結合」，深化文化「兩創」，正是要弘揚津派文化中開放包容的風範，展現中華文化在交流互鑑中不斷發展的強大生命力。 講好天津故事，也是講好中國故事的一部分。天津在發展新質生產力、全面深化改革開放、城市治理現代化等方面的探索和成就，是新時代中國發展的縮影。此次活動通過可視化傳播，藉助現代傳媒技術，將文化信息以直觀、形象的方式呈現，讓文化跨越時空限制，觸達更廣泛的受眾。這無疑是一次創新的文化傳播嘗試。藝術化敘事能夠將抽象的文化內涵轉化為生動可感的藝術形象，讓觀眾在欣賞藝術之美的同時，領略中華文化的博大精深；互動化表達則打破了傳統傳播的單向模式，讓觀眾從被動接受轉變為主動參與，增強文化傳播的體驗感和趣味性。 2025年是上合組織的「中國年」。「何以中國·和合共生」這不僅是一個活動的主題，更是對中華文化本質特徵的深刻詮釋。天津，正以更加開放的姿態綻放津派文化魅力，奏響津門文化新樂章，向世界展現2025上合組織峰會主辦城市的時代芳華。
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