時習之丨「體育強則中國強」
2026-03-19 10:48 2,613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。 來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所的消息說，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(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4日深夜在國際知名學術期刊《細胞》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。 論文通訊作者高彩霞介紹說，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，但Cre-Lox系統的應用受到3個關鍵問題的制約。 高彩霞指出，在本項研究中，研究團隊構建出系統性技術路徑，逐一突破3項限制，並通過技術的集成優化，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18.8kb超大片段DNA的定點整合、5kb序列的定向替換、12Mb的染色體倒位、4Mb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315kb精準倒位的抗除草劑水稻種質，展示出其廣泛應用前景。(完)
近日，一條產教融合的人形機器人零件柔性共享製造智能產線在北京科技職業大學正式落成。北京青年報記者了解到，該產線由北京科技職業大學與智能製造企業北京螞蟻工場智造科技有限公司共建，它的建成不僅為學校教學工作提供了全新的實踐平臺，更開創性地成了「真訂單、真生產、真交付」的產教融合實踐教學創新平臺。走進北京科技職業大學先進位造實訓基地一層西側的實訓車間，一條佔地300餘平方米的人形機器人零件柔性共享製造智能產線映入眼帘。螞蟻工場項目經理許明佩介紹，這條產線集成立體庫碼垛機器人，5臺數控加工中心、有軌制導車輛(RGV)和自動引導車(AGV)、機器臂等配套設備設施，形成從原材料預裝到加工、存儲、再調度的全自動化閉環。該產線能夠充分滿足機器人核心零部件小批量、多樣化、小尺寸、高精度的創新研發與試製生產等需求。 「這條產線不僅是生產單元，更是教學載體。」北京科技職業大學工程訓練中心主任韓偉介紹，基地特別設置了10個教學工位，學生可實時觀察產線運行數據與數字孿生仿真畫面，獲得「做中學、學中做」的沉浸式教學體驗。 「從這裡能學到真實產線上零件的完整生產流程，學生能參與到流程的各個環節，這些都是從課本上學不到的。比如，學生可以參與從運行管理、工藝設計、數控編程、產線控制與運維、數據採集及數字孿生等全鏈條生產各個環節，深度掌握產品工藝設計、數控編程、系統操作、智能質量檢測及控制的核心技能。」韓偉說。 北青報記者了解到，北京科技職業大學與北京螞蟻工場智造科技有限公司將共同開發覆蓋智能加工、在線檢測、數字孿生、數據採集和預測維護全流程的實踐教學體系，並開設《工程訓練》《智能產線集成與應用》《工業數據採集與可視化》等5門核心課程。產線運營採用「企業訂單+教學實訓」雙軌模式，由螞蟻工場提供真實生產訂單，學校師生參與從工藝設計到成品交付的全流程生產，實現生產與教學的無縫銜接。 今年，北京科技職業大學首批機械電子工程技術等相關專業職業本科學生將參與人形機器人非標結構件加工實訓，完成多批次零件的生產交付。企業還將派遣工程師駐校指導，確保教學內容與產業需求同步。「明年學校計劃申報『機器人技術』職業本科專業，這個實訓基地將成為未來機器人技術專業本科生必修的內容之一。」韓偉表示。 值得一提的是，面對飛速發展的具身智能產業，學校和企業還計劃共同申報「北京市具身機器人非標結構件快速響應中心」，打造集研發、中試、生產、教學於一體的創新平臺。項目全部建成後，預計年培訓學生500人次，承接企業訂單產值超200萬元，將成為經開區乃至全市的人形機器人零部件柔性製造共享平臺。 文/本報記者武文娟攝影/本報記者崔峻
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