營口團山：「無痕修復」重塑渤海生態樣本 「紅灘綠葦」再現溼地和諧生機
2025-12-04 00:01 4,364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)
東方網記者王泳婷、通訊員朱澤敏8月4日報導：暮色漸起，華燈初上，青浦博物館化身成一座流光溢彩的大觀園。8月2日至4日，每天18:30至22:00，由青浦區文旅局和夏陽街道辦事處攜手打造的「紅樓夢雅集」仲夏遊園會在此浪漫上演，邀請市民遊客共同步入這場文學經典的沉浸式體驗。踏入博物館，仿佛一腳跨入了《紅樓夢》中的大觀園。參加活動的市民遊客在入口處領取通關文牒，開啟這場名著探索之旅。一位妙齡少女在「以詩會友·荷香雅韻」區，吟誦著「紅酥手，黃藤酒，滿城春色宮牆柳」，猜對紅樓人名後，喜獲一朵嬌豔荷花，也贏得了圍觀者的陣陣掌聲。另一邊，「套圈消暑·清甜一夏」攤位前，一位年逾花甲的老先生正興致勃勃地與孫女一同參與套西瓜遊戲，一老一少兩代人的歡笑聲在夏夜裡格外清脆。活動還策劃了各種妙趣橫生的互動遊戲，將古典與現代、文化與娛樂巧妙融合。「執棋尋脈·紅樓探秘」讓遊客們通過棋盤遊戲深入探尋紅樓文化的脈絡和內涵；「仲夏投壺·古風雅事」則重現了古人消夏納涼的閒情逸緻，讓人仿佛穿越時空，體驗古代文人的風雅與情趣。遊園會的市集攤位更是琳琅滿目，宛如紅樓夢中的繁華街市。「紅樓食話」復刻了《紅樓夢》第十一回中，鳳姐探望生病的可卿時所帶的棗泥山藥糕等美食，喚起遊客對書中橋段的遐想；飲品攤位古法熬製的酸梅湯和桂花酒，香氣撲鼻；文創攤位上，紅樓人物手辦、詩詞書籤雅致精美；手工藝人現場刺繡紅樓圖案，引得路人長時間駐足欣賞，讚嘆傳統工藝的精妙。當夜色漸濃，琴瑟悠揚的仲夏國風音樂會將全場氣氛點燃。陳添、任怡菁、王維翊、孟驍威、陳欣怡、喬子純等歷屆「放歌澱山湖」青年歌唱大賽的獲獎選手來到活動現場，以清亮的嗓音演繹著經典國風曲目，讓悠揚的旋律在星空下迴蕩，為這場夏日「紅學」文化季更了幾分詩意與浪漫。在流光溢彩的仲夏夜，青浦博物館不僅成為市民遊客流連忘返的風雅之所，更讓《紅樓夢》的詩詞意境與人間煙火交織相融，讓市民遊客們在歡聲笑語中重溫名著的浪漫雅韻，感受到中華優秀傳統文化的魅力。未來，青浦區將持續深挖本土文化資源，推出更多農文旅商體展融合活動，讓市民在休閒娛樂中領略傳統文化的魅力與智慧。
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