文匯時評｜最是書香能致遠
2026-01-24 17:32 4,796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)
銀川8月12日電 (記者 李佩珊)記者12日從寧夏靈武白芨灘國家級自然保護區管理局獲悉，白芨灘保護區內首次清晰捕捉到三隻國家二級重點保護野生動物——豹貓的幼崽在野外同框玩耍、活潑嬉戲的珍貴動態影像。這一罕見畫面，成為中國治沙工程典範——白芨灘生態環境持續向好的生動註腳。 地處毛烏素沙地西南邊緣的白芨灘保護區是寧夏引黃灌區與沙漠「抗爭」的前沿。自1953年建立防沙林場至今，一代代治沙人投身沙漠、植樹播綠，累計完成治沙造林近70萬畝，構築起一道南北長約60公裡、東西寬20公裡至30公裡的「綠色長城」，有效遏制了沙地南移西擴的趨勢。 首次出現在監控畫面中的三隻體型明顯小於成年豹貓的幼崽，毛色斑駁，特徵鮮明。它們或在林間空地追逐打鬧，或好奇地探索著鏡頭，或相互撲咬練習捕獵技巧，盡顯幼崽的頑皮與生機勃勃。其動作敏捷，眼神機警，野性十足，完美展現了頂級捕食者幼年時期的生存狀態。這是白芨灘保護區首次清晰記錄到豹貓幼崽群體活動的影像，且一次性拍攝到三隻同框，實屬難得。 豹貓是一種體型與家貓相仿但更為精悍的中小型貓科動物，以其美麗的斑紋和夜行性而聞名。它們主要棲息於山地林區、灌叢等地，對生態環境質量要求極高。作為國家二級重點保護野生動物，豹貓處於食物鏈的上層，其種群的存在和穩定是區域生態系統健康、完整的重要標誌。此次拍攝到三隻健康活潑的幼崽，有力地表明白芨灘保護區不僅存在穩定的成年豹貓種群，而且成功進行了繁殖，預示著該物種種群在當地呈現良好的繁衍和發展趨勢。 長期以來，白芨灘以卓有成效的防沙治沙工作聞名於世。作為中國治沙工程典範，白芨灘治沙成果不僅改善了當地生態環境，也為全球沙漠治理提供了寶貴經驗，目前已有來自120餘個國家的政要和專家來到治沙現場參觀考察。近年來，保護區在鞏固治沙成果的同時，大力加強生物多樣性保護，通過科學布設紅外相機網格、嚴格巡護管理、持續生態修復等措施，不斷提升野生動物的棲息環境質量。此次豹貓幼崽的「首秀」，正是保護區生態系統保護成效的直觀體現。 三隻豹貓幼崽在紅外鏡頭下的萌動身影，是來自荒野的生機，不僅成為一份珍貴的自然記錄，更是白芨灘荒漠變綠洲、生態持續改善的無聲宣言。(完)
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