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2026-03-18 19:40 4,591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)
2025年8月9日19:30，TRI第三空間的燈光亮起，五把擦得鋥亮的銅管樂器在舞臺上泛著金屬光澤。隨著第一個音符衝破空氣，朝音銅管五重奏《五所不能》上海站演出正式拉開帷幕。 這場融合音樂、喜劇與戲劇的跨界表演，讓現場觀眾在銅管樂器的熾烈音色中經歷了一場歡笑與感動交織的藝術奇遇。 圓號手歐陽貝俐對著樂譜皺眉搖頭，轉身卻與長號手劉銘卓用樂器玩起「對話」，低音大號手方翔宇則用誇張的肢體動作配合音符輕重，引得臺下笑聲此起彼伏。這場被樂手們稱為「用樂器說段子」的演出，將《排練危機》的原創小品搬上舞臺，三十分鐘裡，樂器調試的混亂、臨時改譜的爭執、突然忘譜的窘迫，都被轉化為充滿生活氣息的音樂場景，讓觀眾在捧腹之餘，窺見音樂家臺下的真實狀態。 特邀打擊樂手楊亦可的加盟為演出注入更多活力。在《Ricochet》篇章中，他手持馬林巴槌與銅管五重奏展開「節奏對決」，非洲鼓點與爵士銅管的碰撞，仿佛將觀眾帶入跨越洲際的音樂叢林。朝音銅管五重奏的音樂總監，同時也是駐團歌手的孫瓏菲創作的《樂光寶盒》更是全程高能，隨著旋律流轉，樂手們演繹著從古典到現代的多樣風情。 這場演出的精彩源於六位青年音樂家的深厚功底。作為芬蘭坦佩雷愛樂樂團終身首席小號，郭翔在《Jive for Five》中展現的超吹技巧，將爵士風格的靈動與古典演奏的精準完美融合，其對弱音器的巧妙運用，讓小號音色時而如絲綢般順滑，時而如火花般爆裂。 曾獲美國布魯克頓交響樂團協奏曲比賽第一名的楊煥翊，則用明亮通透的小號音色，與郭翔形成高低音對話，兩人在快速音階段落的默契配合，引得臺下樂迷興奮不已。 法蘭克福歌劇院終身圓號副首席歐陽貝俐的表現同樣驚豔。在凱裡·特納的《Ricochet》中，他以圓號模擬阿拉伯商隊的駝鈴聲，通過弱奏與強音的交替，構建出黃沙漫捲的聽覺畫卷。 而杭州愛樂樂團長號副首席劉銘卓與英國皇家音樂學院碩士方翔宇組成的低音聲部，如同為音樂鋪設了彈性十足的「地基」，在《Puttin』 on the Ritz》的爵士律動中，長號的滑音與大號的穩重低音交織，重現了上世紀黃金年代的摩登風情。 這群平均年齡不到30歲的音樂家均在國際賽事中屢獲殊榮：郭翔是首位在義大利波爾恰國際小號大賽獲獎的中國人，歐陽貝俐包攬亞歷山大賽事冠軍與奧地利國際比賽亞軍，他們的組合被業內譽為「中國銅管界的黃金一代」。 當《Puttin』 on the Ritz》的最後一個音符消散，演出落幕，全場觀眾鼓掌熱烈。這場由TRI第三空間與朝音學院聯合呈現的演出不僅打破了古典音樂的欣賞邊界，更探索了藝術傳播的新可能——樂手們在演奏間隙穿插的音樂知識講解，讓觀眾了解到不同銅管樂器的魅力；情景化的表演則讓抽象的旋律變得可感可觸。 自2020年成立以來，這個由青年音樂家自發組建的藝術團體始終致力於古典音樂的創新表達。此次《五所不能》系列在多個城市巡演，通過喜劇內核與器樂演繹的結合，讓更多人感受到銅管音樂的魅力。演出結束後，許多觀眾在社交媒體留言：「原來古典音樂會可以這麼有趣」，「被銅管樂器圈粉了」。 當夜色中的TRI第三空間漸次熄燈，這場融合歡笑與感動的音樂之旅落下帷幕。朝音銅管五重奏用他們的創造力證明，古典音樂的生命力，正藏在不斷突破的勇氣中。而上海站的成功，也昭示著這場跨越城市的藝術狂歡將繼續傳遞青年音樂家的赤誠與鋒芒。
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