吉林出土兩件古代夫餘國青銅器首次展出
2025-11-03 05:41 8,485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)
衢州8月12日電(左宇坤 陳溯 吳君毅)在浙江大學衢州研究院生物基化學品研究所，特聘副研究員王洪坤向記者展示了一張看似和普通白紙無異的疏水紙。但不同於普通的紙張沾上水就會被潤溼，這張白紙被噴上水後則像一片荷葉，承託著水珠在上面晃來晃去，一點也沒被浸潤。 王洪坤介紹，這張「荷葉紙」的特別之處在於有一層納米纖維素塗層。納米纖維素是植物纖維的「納米鋼筋」，是一種綠色環保的高性能造紙化學品，可顯著提升特種紙的力學強度、光學透明性、阻隔性和功能性(如電磁屏蔽)。 因為其高長徑比、低密度、高強度、低熱膨脹係數、高生物相容性等特點，在生命健康、電子信息和複合材料中有廣泛的應用前景，廣泛應用於標籤離型紙、高透明紙、電解電容器紙等高端特種紙領域，助力產業綠色升級，是我國造紙、紡織等產業轉型升級的關鍵材料之一。 「過去的特種紙屬於高耗能特種紙，大多會使用到矽油等非環保塗層材料，又無法回收再利用。」王洪坤表示，團隊打造的納米纖維素塗層的疏水紙，原料來自於天然的植物纖維，為農業廢棄物的高效利用和高性能生物質複合材料的開發提供了有力支持。 「我們的纖維素是從秸稈、毛竹等廢棄物中提取的，再製備得到納米纖維素。」如同王洪坤所言，如當一捲紙的原料從森林轉向農田，背後是許多曾經的高耗能產業正在書寫的嶄新未來。 航拍浙江大學衢州研究院常山港院區。 供圖 在浙江大學工程師學院衢州分院、浙江大學衢州研究院(簡稱浙大衢州「兩院」)的生物基化學品研究所實驗室裡，秸稈搖身一變，以可再生航空燃油、農用地膜、特種紙等形態出現。不僅可以獲得「秸稈變衣服」「秸稈變地膜」等生物新材料，還可以實現「秸稈變乙醇」「秸稈變航油」等生物基能源。 創新與人才，是新質生產力的源頭活水。近年來，衢州大力推動產業鏈與創新鏈、人才鏈深度融合，與浙江大學共建工程師學院衢州分院、衢州研究院，聚焦新能源、新材料、集成電路、高端裝備、生命健康等產業鏈，打造高能級科創與成果轉化平臺，不斷提升產業「含新量」「含金量」。 衢州市常山縣有一種名為常山胡柚的特色水果。結合當地特色，浙大衢州「兩院」聚焦胡柚全果高值化利用(全果利用與成分提取)：果皮提取柚皮苷(食品添加劑)，果泥(化妝品原料)，果渣(生物質原料)，助力「吃幹榨淨」零廢棄，提升綜合收益。 「2022年，我們和常山縣一家企業進行技術合作，為它進行中試技術開發。開發的產品是從胡柚果皮中經過物理提取與化學轉化，得到的一個高附加值產品——新橙皮苷二氫查爾酮。」浙江大學衢州研究院專用化學品研究所副研究員劉曉玲對記者介紹，它的甜度是白糖的1500-1800倍，幾乎沒有熱量且很健康，可以作為代糖使用。 但這家企業規模較小，如果自己建設中試生產線需要投入很大。劉曉玲表示，浙大衢州「兩院」中試平臺為其減少了大量設備和人力成本。經過中試開發後，企業獲得了從小試到規模化生產的技術驗證和安全保障。 中試平臺是緊密連接創新鏈上下遊的重要橋梁，加快中試基地建設是打通科技成果轉化的「最後一公裡」。浙江大學衢州研究院，依託浙大雄厚的科研實力和衢州完善的化工產業配套支持，還有專業化的中試設備，成為懂行的技術「陪跑員」，幫助企業解決「燃眉之急」。 該中試平臺受到企業，尤其中小企業的青睞。截至目前已入駐中試項目51項，完成中試證39項，吸引多家外地企業來衢開展中試，形成「中試+招商」的窗口效應，目前中試平臺已列入首批工信部製造業中試平臺重點培育庫。 從納米纖維素塗層的「荷葉紙」到胡柚全果的高值化利用，從秸稈變航油到中試平臺的「陪跑」服務……在這裡，農業廢棄物煥發新生，傳統產業邁向高端，中小企業獲得騰飛的翅膀。這種以科技創新助力產業綠色低碳發展的真實實踐，不僅是科技成果轉化的搖籃，更是產業鏈與創新鏈深度融合的典範。(完)
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