颱風「楊柳」逼近 福建連江漁船回港避風
2025-11-26 04:00 4,873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)
本報訊 (記者毛濃曦 通訊員劉濤 趙宇)傳送、測量、選配、壓裝……走進中國鐵路西安局集團有限公司榆林車輛段榆林檢修車間，一座「黑燈工廠」正高效運轉——空無一人的軸承壓裝間內，兩條智能化壓裝線有條不紊地工作著。步進線平穩移動，將一套合格軸承精確傳送至工位，隨之機械臂默契抓取，為一條匹配的火車車輪裝上強健的「膝關節」，AI攝像頭全程嚴密「注視」著各環節作業質量。 入夏以來，全國多地持續高溫，用電量增大，電煤運輸貨車車源需求也隨之攀升。作為陝北革命老區唯一的鐵路貨車車輛檢修基地，榆林車輛段為「北煤南運」大動脈浩吉、包西鐵路源源不斷地提供優質車輛。 「車輪是鐵路貨車的『承重核心』，其檢修質量直接關乎行車安全與運輸效率。而軸承壓裝，更是輪對檢修中工藝精度要求最高的『咽喉工序』。」榆林車輛段技術科副科長杜世國介紹道。「為此，我們通過信息化、智能化改造，實現從『人控』到『機控』的升級，在提升工藝質量的同時，也降低了職工勞動強度和安全風險。」杜世國說。 據悉，該段投產運行的全自動無人化軸承壓裝生產線為全國首創。這條智能流水線集成了6組機械臂、10臺檢測設備和近300個光感式、接觸式傳感器，通過自動傳送、智能選配、自動壓裝、實時檢測等環節，實現了軸承壓裝全流程的無人化作業。 「過去人工壓裝需要4人協作，提升壓裝合格率存在技術瓶頸。現在只需1人在後臺監控數據，效率和質量卻都得到了大幅提升。」榆林車輛段榆林檢修車間輪軸裝修工胡勇指著屏幕上實時滾動的生產數據說道。 壓裝流水線軸徑擦拭機旁，一條如「心電圖」般的波紋在顯示終端上跳動，設備「心跳」監測系統正實時讀取傳感器數據，採集輸入輸出信號及作業全過程信息，並通過人工智慧算法評估預測設備狀態，為開展「預防性維護」提供依據，徹底改變了傳統「事後維修」模式，有效降低故障率，提升設備可靠性和使用壽命。 與此同時，壓裝間內，18個AI攝像頭對生產線關鍵工序進行全天候智能「盯控」，利用AI圖像識別技術檢測設備壓裝動作是否正確。一旦發現異常，系統立即報警並自動停機，保障了生產線的容錯率和應急響應速度。 自今年全自動無人化軸承壓裝流水線投產以來，該段單套軸承壓裝時間縮短至3.5分鐘，效率較人工作業日均提升64.3%，軸承一次壓裝合格率超98.5%。目前，8600餘套合格軸承已安全壓裝，可滿足超2000輛鐵路貨車使用需求，為迎峰度夏能源物資運輸提供充足車輛保障。
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