海口「三港」將於16日19時至17日5時停運
2025-11-02 17:39 6,243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)
抗日戰爭期間的1939年9月至1944年6月，中日兩軍爆發了四次長沙會戰。這在中國抗日戰爭史上有著重要地位，對中國抗日戰爭的進程乃至世界反法西斯戰爭都產生了一定的影響。 中日兩軍為何在長沙爆發了四次會戰？ 湖南師範大學歷史文化學院副教授姚江鴻認為，長沙會戰的原因歸納起來有三個。主要原因是長沙以及湖南在整個抗日戰爭中所處的地理位置以及戰略態勢相關。1938年日軍佔領武漢之後，中國抗戰進入相持階段。日軍為了確保對武漢地區的統治，企圖「殲滅」武漢周邊的中國軍隊。 麓山忠烈祠。楊華峰 攝 這段時期內，長沙一度是中國抗戰的軍事中心和文化中心，兩軍對峙在湘北以及鄂南、湘贛地區，中國軍隊對日軍佔領的武漢形成威脅。最重要的是，以湖南為中心的第九戰區集中了中國軍隊的主力部隊，日軍妄圖「圍殲」這些部隊。 位於長沙嶽麓山的第九戰區長官司令部指揮所舊址。楊華峰 攝 其次，長沙會戰與湖南的地理位置有較大的關係。中國抗戰進入相持階段後，日軍的戰略大概分為兩個方向，要麼西進進攻重慶；要麼南下打通粵漢鐵路，甚至去連接越南，形成所謂的「大陸交通線」。然而，無論是西進還是南下，日軍都需要經過湖南。 長沙會戰碑。楊華峰 攝 另外，湖南作為中國重要的糧食產區，同時擁有豐富的礦產資源，可以起到兵員補充的作用，也是中國抗戰的重要基地。日本企圖徹底徵服中國，就必須佔領湖南、佔領長沙。 遊客參觀麓山忠烈祠。楊華峰 攝 「前三次長沙會戰，在戰略上均被認定為中國的勝利，中國軍隊挫敗了日軍的進攻意圖。」姚江鴻認為，長沙三次會戰的勝利，沉重地打擊日本侵華軍隊，粉碎日本帝國主義妄圖消滅中國軍隊主力的野心，振奮了全國人民抗戰勝利的信心。尤其是第三次長沙會戰，是在太平洋戰爭爆發後英美軍隊紛紛潰敗的情況下發生，有力地支援世界反法西斯陣營的作戰，提高了中國在世界反法西斯陣營的地位。 在嶽麓山頂遠眺長沙城。楊華峰 攝 姚江鴻表示，長沙會戰雖已過去許多年，但是作為中華民族抵抗外族侵略過程中的幾次大型會戰之一，在今天仍有重要啟示。「它不僅關乎正確的戰略決策、民族團結與抗爭精神，而且彰顯出國際合作的重要性。我們應該繼續加強中國抗日戰爭史的研究，尤其是像長沙會戰等在世界戰爭史、二戰史有一定影響的戰役研究，才能更好地去捍衛世界反法西斯戰爭的成果。」 作者：向一鵬 (微信公眾號)
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