國家數據局：數字服務正惠及更多百姓
2026-02-16 19:00 2,648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)
八月盛夏，蟬鳴伴著晨光。今年，四平路街道愛心暑託班的課堂上，來了一位特殊的青年志願者。她是暑託班曾經的「畢業學員」，如今也加入「青年志願者」的行列，將收穫的溫暖轉化為奉獻的動力，形成薪火相傳的「愛心循環」。四平路街道愛心暑託班志願者桂凱琳說，2014年，她在小學三年級時就參加了四平路街道的愛心暑託班。在這裡，她學到了豐富多彩的課外知識，更結識了一群珍貴的夥伴。「生動的拓展課程、亦師亦友的志願者哥哥姐姐們、與新朋友們嬉戲玩耍的快樂時光……這份眷戀是暑託班留給我童年最溫暖、最深刻的印記。」 桂凱琳在愛心暑託班。時光流轉。今年，她已是一名法學專業的大二學生。懷著對愛心暑託班的深厚感情，她報名成為了四平路街道愛心暑託班的志願者。在「志願者小課堂」，她結合專業特長，通過生動的案例和名言警句，向小朋友們系統普及未成年人保護法、交通安全法規等基礎法律常識，讓小朋友們從小樹立起法治的意識。「看到在課堂上的小朋友們，就如同看到當年的我。」她說，想要和曾經的志願者們一樣，讓小朋友們在暑託班溫暖、歡樂地成長。 桂凱琳在愛心暑託班。據介紹，自2014年起，四平路街道團工委連續開辦愛心暑託班，累計招收學員1000餘人。愛心暑託班已成為四平路街道服務青少年成長的一張閃亮名片，它不僅是緩解轄區雙職工家庭、新就業群體「看護難」問題的堅實港灣，更是引導青少年融入社區、培育愛心的種子培育園。從第一批小學員到青年志願者，暑託班也是一條傳遞溫暖的「愛心循環」。下一步，街道團工委將繼續搭建平臺，讓更多有志願精神的青年加入青年志願者團隊。以青春之名接力奔跑，以志願之心傳遞溫暖。
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