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2026-02-05 15:28 4,786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)
打攻堅戰，更要打持久戰(現場評論) ——重走英雄路① 歷史總是向前發展的。今年是中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利80周年。習近平總書記強調：「把偉大抗戰精神一代代傳下去。」本版今起推出系列評論，在重走英雄路中，銘記歷史、緬懷先烈，展現紅色熱土煥發的生機與活力。 ——編 者 「大叔，我們是從外地自駕過來玩的，請問有機菜在哪兒買？」 「跟我來，歡迎到車河！」 說話間，一個皮膚黝黑的老鄉便笑迎來客。 王春，山西靈丘縣紅石塄鄉下車河村黨支部書記、村委會主任。談起山鄉巨變，他滿臉自豪：「搞有機農業，這條路我們走對了！」 盛夏時節，走進車河有機農業社區，林木蓊鬱、流水潺潺、村居精緻，儼然一幅現代版富春山居圖。「清水魚莊」依山傍水，宛如世外桃源。「夢幽谷」巧設遊樂設施，吸引孩童盡情玩耍。民俗博物館文化味足，其中的一面照片牆，定格著村莊舊貌。 從荒山禿嶺的窮山溝，到遠近聞名的「金窩窩」，車河為什麼行？打攻堅戰，更要打持久戰。這是抗戰勝利的法寶，也是鄉村振興的秘訣。 攻堅戰清障夯基，持久戰就底氣堅實。綠水青山就是金山銀山，前提是做好生態治理、夯實綠色基底。上世紀90年代起，王春就帶領村民植綠護綠、治理荒山荒坡。起初有人質疑，他一遍遍勸導「木疙瘩以後就是金疙瘩」。潛移默化中，鄉親們轉變觀念，村子逐漸披綠。時光不待人，奮鬥不負人，久久為功不鬆勁，這才有了豐厚的生態家底，為後來的機緣埋下伏筆。從中，更能感悟「人不負青山，青山定不負人」的深意。 攻堅戰找準突破口，持久戰才能積蓄內生動力。靈丘縣域面積2732平方公裡，是地盤上的大縣，但由於地處晉冀交界的太行山區，「九分山水一分田」，「三農」出路何在？請農業專家把脈，認定有機農業目標，編制實施規劃，並選取兩個村作試點示範……12年來，由點及面的改革頗有成效，靈丘的有機農產品累計認證133個品種。實踐證明，基於一方水土，突出地域特色，因地制宜打造「樣板間」，再讓同等條件的其他村莊「抄作業」，更容易打開鄉村產業振興的新局面。 持久戰不能拼蠻力，得找到「四兩撥千斤」的戰略支點。建設農業強國，利器在科技。在東河南鎮清泥澗村，借力科技小院，蔬菜大棚種植戶謝玉凱使用農用酵素和有機肥種植豆角，單棚增產3740斤，增收1萬多元，生產成本卻大幅降低。酵素破除了農民對化肥的迷信，有機旱作農業讓農民嘗到甜頭，在不斷學習的過程中，農民真正理解「富腦袋才能富口袋」，農業科技與廣闊鄉野真正實現了雙向奔赴。 打贏持久戰，更要跳出戰場謀勝勢。推進鄉村全面振興，要順應城鄉融合發展大趨勢。時值暑期，十裡沿河拾光小鎮停放著天津、河北等地牌照小汽車，民宿一房難求。在靈丘，「有機農業+美麗鄉村+生態旅遊」實現「1+1+1＞3」，聯動擦亮平型關大捷景區等紅色名片、北魏覺山寺等古色名片、唐河大峽谷等綠色名片，吸引遊客紛至沓來，激發了縣域經濟新活力。破除妨礙城鄉要素平等交換、雙向流動的制度壁壘，促進發展要素、各類服務更多下鄉，就能為農業農村發展注入更澎湃的動能。 抗日戰爭時期，八路軍第115師取得平型關大捷，白求恩建立特種外科醫院，在靈丘留下不朽傳奇。矚望新徵程，這片紅色熱土堅定打「有機牌」、吃「綠色飯」，必將激蕩高質量發展新氣象。 (作者：李浩燃，為本報評論部編輯) 《人民日報》(2025年08月05日 第 05 版)
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