北京將打造腦機接口產業集聚示範區
2026-02-20 16:50 1,816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)
崇左8月7日電(王斐 趙天鈺)夏去秋來，又一批新兵結束新訓生活，整裝奔赴新戰位。近日，武警廣西總隊崇左支隊為下隊新兵精心推出暖「新」套餐，助力新戰友融入新環境、適應新崗位，跨越成長「分水嶺」。 圖為新兵參觀中隊榮譽室。譚李光 攝 「歡迎新戰友到家！」新兵們還未踏入營門，鑼鼓聲、鞭炮聲和老兵們的歡呼聲便遠遠傳來。鞭炮鑼鼓開道、老兵幫拿行李、參觀營區環境……各中隊都著重安排了熱情濃烈的歡迎儀式，著力給新兵們營造一個「回家」的氛圍。 「龍州起義是由鄧小平、李明瑞等革命先烈領導的武裝起義，起義宣布成立中國紅軍第八軍，創建了左江革命根據地」「咱們憑祥中隊駐紮在『祖國南大門』，雖然距離首都2589公裡，但中隊官兵以忠誠奉獻贏得了連續20年先進的榮譽」。下隊當日，各中隊紛紛組織新兵們走進駐地紅色場館及中隊榮譽室，沉浸式接受革命傳統教育。聽著引導員的細心解說，新兵們不時駐足觀看革命文物，交流憧憬著未來的軍旅人生，在傳承紅色基因中強化紮根邊疆、堅守崗位的思想自覺、行動自覺。 圖為老兵指導規範內務。趙天鈺 攝 參觀結束後，新兵們在值班員的帶領下依次走進哨位，這個即將日夜堅守和戰鬥的地方。看著哨兵楊益城聚精會神地盯著監區的每一個角落，不曾有絲毫的懈怠，新兵們對於即將擔負的職責任務也有了更深地了解。 走進該支隊的基層營區，隨處可見老兵幫帶新兵的畫面。「這個練習主要依靠背闊肌和肱二頭肌發力……」訓練場上，有著「器械小王子」之稱的老兵陳華鑫正為新兵講解單槓一練習的動作要領；「毛巾被的疊法與棉被不同，稜角處要壓平壓實找直角……」寢室內，班長向志坤在手把手教新兵整理內務。老兵們循循善誘、言傳身教的幫帶方式，讓新兵們倍感溫暖。 圖為新老兵共同參與文體活動。趙天鈺 攝 「沒想到炊事班專門為我們做了家鄉菜」「看不出班長的棋藝也這麼高超」……有溫度有口感的加餐會餐讓新兵暖胃又暖心，豐富多彩的娛樂活動充分緩解了新兵下隊後的焦慮情緒。一件件具體的暖心事，讓新同志們深切感受到「家」的溫暖。 「很感謝單位對我們新同志的照顧和幫帶，我會傳承發揚好革命精神，在新的軍旅徵程中書寫屬於自己的輝煌。」新兵餘柯言說道。(完)
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