「天空地水工」一體化監測感知體系構建，正在加速！
2026-02-08 13:33 7,695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)
蘭州8月14日電 (戴文昌)13日，在位於甘肅省蘭州市榆中縣城關鎮南坡灣村的安置點內，82歲的鄭耀輝老人坐在帳篷門口，望著遠處正在清理淤泥的挖掘機。當看到記者時他輕聲說，「水退了，日子還得往前過，人在希望就在。」 8月13日，南坡灣村委會院內搭建起的安置點。戴文昌 攝 南坡灣村位於興隆山腳下，距離榆中縣城約3公裡。8月7日的暴雨夜，山洪衝毀了村莊，也改變了數千人的生活。這場強降雨引發的山洪災害，已致15人遇難，28人失聯，近萬人緊急轉移避險安置。南坡灣村正是此次受災嚴重的區域之一。 為儘快讓受災民眾重回正常生活軌道，目前，榆中縣已初步制定《避險轉移群眾安置過渡方案》《山洪災害災後恢復重建方案》，提出規劃編制清單，受災地區的救援已逐步轉入恢復重建階段。但那些與時間賽跑的瞬間，仍在民眾心中刻下深深的印記。 8月7日17時，面對突如其來的險情，南坡灣村黨總支書記丁小龍深知低洼和危險區域民眾安危刻不容緩，他帶著村幹部，踩著泥濘溼滑的小路，挨家挨戶敲響房門，耐心細緻地勸導民眾撤離。丁小龍說，「那一刻，我心裡只有一個念頭，鄉親們的安危不能等。」 面對行動不便的老人，丁小龍毫不猶豫俯下身子，或背或扶，在風雨和夜色中深一腳淺一腳地艱難行進，一次次往返於危險地帶與安全區域之間。南坡灣村包村幹部馮延斌說，經過連續數小時的艱苦奮戰，截至當日21時，73戶309名受威脅的民眾全部安全、有序轉移至南坡灣小學和村委會安置點。 圖為南坡灣村委會安置點裡的孩子。 戴文昌 攝 當最後一盞應急燈亮起時，丁小龍泥汙的臉上露出疲憊卻踏實的笑。 8月8日上午，雨勢稍緩。丁小龍帶著黨員突擊隊蹚過齊膝的積水深入村、社，按照人、物、牲畜重要性排序，逐戶摸排房屋、農田等受災情況。在確認環境安全前提下，丁小龍迅速組織力量，幫助受災民眾轉移重要財物，最大限度減少財產損失。 面對被厚重淤泥堵塞的道路和庭院，丁小龍積極動員民眾不等不靠，迅速開展生產自救，清理主幹道及民眾房前屋後淤泥、斷枝等雜物，以最快速度打通了救援與重建生命通道。 如今在南坡灣村安置點裡吃喝不愁，秩序井然。民眾總愛說起那個雨夜，「丁書記的腳印裡，全是咱老百姓的安危。」話語間滿是感激。 圖為南坡灣村委會安置點準備發放的救援物資。 戴文昌 攝 目前，榆中縣災毀公路全部實現應急搶通。因災停運10千伏線7條已全部修復，15037戶停電用戶全部恢復供電。馬坡鄉馬蓮灘村、上莊村、舊莊溝村、陽屲村、白家堡村和城關鎮興隆山村採用統一送水、自有水窖方式予以保障，興隆水廠集中供水的城關鎮、小康營鄉、夏官營鎮3個鄉鎮已全部恢復供水。(完)
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