奮起·洪流｜沈希約：「代替而來的將是光明」
2026-02-09 11:29 2,281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)
麗水8月12日電(傅飛揚 李陳欣 雷沈英)眼下正值翠冠梨採摘旺季，走進浙江省麗水市景寧畲族自治縣紅星街道綠草源村的翠冠梨基地，飽滿的翠冠梨綴滿枝頭，果香四溢。梨園裡，果農們忙著摘果、裝兜、入筐。翠冠梨通過單軌運輸機抵達分揀中心後，再由工人分揀、打包，銷往各地市場。 近日，果農採摘翠冠梨。李陳欣 攝 「今年陽光、雨水豐沛，翠冠梨的品相和口感都不錯。我們種植了100多畝翠冠梨，產量超過5萬公斤，全部銷售完大概有100多萬元收入。」該基地負責人葉忠友介紹說。 除翠冠梨外，綠草源村還種植了「蘋果梨」「秋月梨」「老雪梨」三個優質品種，通過科學規劃種植結構，實現從6月至10月梯次成熟、錯峰上市，有效帶動村民和村集體增收，讓「甜蜜梨」成為「共富果」。 翠冠梨是紅星街道發展梨產業的生動縮影。近年來，當地大力實施雪梨產業振興工程，充分發揮「金鐘雪梨」百年品牌優勢，通過擴面種植、產業延鏈、文旅融合等方式，以「畲鄉雪梨」振興帶動鄉村發展。 紅星街道相關負責人表示，他們把楊綠湖村、金鐘源村作為雪梨產業培育點，以產業振興帶動鄉村振興，並通過「基地+農戶」模式，創新「三免一獎補」、梨園「共富學堂」等措施提升周邊農戶積極性，持續擴大「畲鄉雪梨」種植面積。 截至目前，紅星街道建有嶺根、綠草等5處專業基地，雪梨種植面積已達2000餘畝。步入豐產期後，當地雪梨年產量可達25萬公斤，產值可達1000萬元。 與此同時，紅星街道謀劃引進雪梨深加工先進生產線，利用機器標準化生產雪梨膏、雪梨糖、雪梨酒等精深加工產品；當地強村公司完成了「畲鄉雪梨」商標註冊和品牌包裝設計，以品牌、品種、標準、標識「四統一」助推雪梨產業走向更廣闊的舞臺。 雪梨「搭臺」，文旅「唱戲」。如今，紅星街道還將庫區峽灣、梨園、垂釣、歷史文化等資源深度整合，引資打造金鐘「梨花峽」水旅融合項目，積極探索舉辦「雪梨採摘節」「雪梨生活節」等文旅活動，不斷激發鄉村振興內生動力，為經濟發展注入新活力。 據介紹，下一步，紅星街道將堅持以品牌運營為抓手，持續打響「畲鄉雪梨」金名片，推進品種優化、品質提升、品牌打造和農旅融合，讓雪梨產業帶動更多鄉親在家門口致富。(完)
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