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)
8月7日至17日,第十二屆世界運動會在四川成都舉辦。全球各地的賓客齊聚蓉城,在友誼與夢想的世運樂章中感受「運動無限、氣象萬千」的精彩。 體育代表著青春、健康、活力,關乎人民幸福,關乎民族未來。 習近平總書記高度重視我國體育事業發展和全民健身運動的開展,一直是全民健身的倡導者、踐行者。總書記強調:「加快建設體育強國,就要堅持以人民為中心的思想,把人民作為發展體育事業的主體。」「從體育強國到健康中國,人民的健康、人民的體質、人民的幸福,都是一脈相承的。」 8月8日是第十七個全民健身日。《時政微觀察》與你一起重溫習近平總書記推動全民健身的故事,感悟總書記深厚的體育情懷和為民初心。 「給登山群眾做一些實事」 位於福建福州城區東部的鼓山,是登山愛好者的聚集地,也是市民最愛去的休閒健身地之一。 △2025年1月29日,遊人在福建福州鼓山賞梅。 在福建工作時,習近平常抽出周末時間去那裡登山。在他看來,登山是一項很好的全民健身活動,還能與基層百姓接觸。 每次登山,習近平就拿一瓶水、一條毛巾,和幾個登山愛好者一起。「小孩念書怎麼樣?」「家裡住房還好嗎?」「看病方便嗎?」登山途中,習近平時常被群眾認出,有的還會主動跟他打招呼。他都會微笑著揮手回應,也經常和登山的市民聊天拉家常。 1999年福建省登山協會成立時,邀請習近平擔任名譽會長。他答應得很爽快,並說:「我當名譽會長,就要給登山群眾做一些實事,推動全民登山健身運動,運動可以給百姓帶來幸福。」 曾經鼓山只有一條登山古道,人多了,一上一下容易磕碰,兩側沒路燈,早晚登山很不安全;終點站缺乏淋浴設備,市民登頂後,滿身是汗,風一吹容易感冒。 習近平了解後,在鼓山上開了一個現場辦公會,決定開闢兩條新的登山道。此外,登山道都裝上了路燈,還修建了淋浴室。群眾叫好聲一片:「習省長幫我們辦了件大好事。」 自2002年起,福建省把全民健身場地設施建設、全民健身活動作為每年為民辦實事項目,先後完成了「全民健身路徑」「農民體育健身工程點」「鄉鎮文體中心」「登山步道」「城市社區多功能運動場」等為民辦實事項目,為個體健身搭建平臺、提供多元服務。 從福建放眼全國。截至2024年12月31日,全國共有體育場地484.17萬個,體育場地面積42.3億平方米,全國人均體育場地面積3.0平方米。城市社區「15分鐘健身圈」初具規模,「村超」「村BA」、賽龍舟等群眾體育賽事蓬勃發展……全國各地的體育基礎設施建設不斷完善,全民健身熱情日益高漲。 △2025年7月26日,貴州「村超」球場。 「強身健體,讓人民群眾生活過得更好」 上世紀80年代,全國各地都在強調經濟建設,許多人覺得搞體育運動意義不大。新上任的河北正定縣委書記習近平卻說,老百姓「錢袋子」要鼓起來,精神也要豐富起來,身體也要健康起來。 1984年,他專門組織了一場全縣全民運動會。 那天,正定一中操場上格外熱鬧。田徑、體操、籃球、健身……比賽吸引了1300多人參加。習近平說:「我們一定要開好這個頭,通過比賽達到促進團結、廣交朋友的目的。要堅持友誼第一、比賽第二,這對開展群眾性體育活動非常重要,大家共同努力把這次運動會搞好。」 從那以後,正定的群眾體育活動逐漸興起,全縣推廣建設的「兩場」「兩隊」中,就包括「體育場」和「體育隊」。 時光流轉,初心不渝。 2017年1月,在河北張家口崇禮區考察北京冬奧會籌辦工作時,習近平總書記同滑雪愛好者親切交流。他說,我們要辦一屆綠色、節約、廉潔的冬奧會,其重要意義在哪裡呢?就在於全民健康是全面建成小康社會的題中應有之義。強身健體,讓人民群眾生活過得更好。 「我們辦運動會的場地,辦完以後要考慮怎麼利用。解決了場地,還要解決體育運動的機制、措施、辦法……」2020年9月,習近平總書記在教育文化衛生體育領域專家代表座談會上強調,要緊緊圍繞滿足人民群眾需求,統籌建設全民健身場地設施,構建更高水平的全民健身公共服務體系。 △2025崇禮168超級越野賽現場 體育是提高人民健康水平的重要途徑,是滿足人民群眾對美好生活嚮往、促進人的全面發展的重要手段。 從北京冬奧會「帶動三億人參與冰雪運動」,到杭州亞運會、成都大運會等賽會場館強化賽後再利用、從一流競技場變身為「百姓健身房」……「體育讓生活更美好」的理念深入人心,人人參與運動、全民參與健身蔚然成風。 「體育鍛鍊要從小抓起」 2017年2月,在北京五棵松體育中心,習近平總書記觀看了青少年冰球訓練和隊列滑表演。總書記拉著一位小冰球隊員的手,俯下身,以冰球運動員特有的問候方式,同他「撞肩」互動,笑著說,小夥子塊頭要再長大一點。 △2017年2月24日,習近平總書記在北京五棵松體育中心考察時同青少年冰球愛好者「撞肩」,表示相互問候。 青少年是國家的未來和民族的希望,促進青少年健康也是我國實施健康中國戰略的重要內容。習近平總書記多次在不同場合鼓勵青少年積極投身體育鍛鍊。 2020年4月,總書記來到陝西平利縣老縣鎮中心小學教室。看到戴眼鏡的孩子比較少,他欣慰地說:「現在孩子普遍眼鏡化,這是我的隱憂。還有身體的健康程度,由於體育鍛鍊少,有所下降。文明其精神,野蠻其體魄,我說的『野蠻其體魄』就是強身健體。」 「現在生活條件好了,孩子們不是要吃得胖胖的,而是要長得壯壯的、練得棒棒的。」2023年「六一」國際兒童節前夕,總書記來到北京育英學校考察。他叮囑,體育鍛鍊要從小抓起,體育鍛鍊多一些,「小胖墩」、「小眼鏡」就少一些。學校要把體育老師配齊配好,家庭、學校、社會等各方面都要為少年兒童增強體魄創造條件。 對於青少年體育,習近平總書記特別強調了正確的運動觀念。在教育文化衛生體育領域專家代表座談會上,總書記深刻指出:「一方面,要讓孩子們跑起來。另一方面,體育鍛鍊要講究科學,做好保護和準備工作,幫助學生在體育鍛鍊中享受樂趣、增強體質、健全人格、鍛鍊意志。」 △2025年2月28日,雲南昆明金康園小學學生在操場上做課間操。 「人生幸福快樂,強身健體十分重要。」習近平總書記強調,我們要繼續大力發展以人民為中心的體育事業,推動全民健身和全民健康深度融合,向著建設體育強國、健康中國的目標不斷邁進。 在總書記的關心推動下,全民健身國家戰略深入實施,人人健身、天天健身、科學健身正成為生活常態。展望未來,全民健身事業蓬勃發展,將為加快建設體育強國、健康中國增添動能,為中華民族偉大復興提供堅實健康基礎和強大精神力量。 總監製丨閆帥南 王姍姍 監製丨馬麗君 製片人丨興來 寧黎黎 執筆丨張亞楠
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