窯洞裡的不朽豐碑
2025-11-09 19:32 3,613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(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)
文/陳昊星 在賽場上切磋武藝、踢足球、跑馬拉松；在景區裡進行舞獅表演、為遊客端茶倒水、打卡拍照；在工廠車間搬運物料、協同作業……一批批基於具身智能打造的機器人，正加速融入人們的生活。 自年初首次被寫入政府工作報告以來，具身智能便在政策加持和資本追捧下全面躍升為新興風口。這個新興領域，到底發展到哪兒了？ 各地支持具身智能不遺餘力 從政策布局到資源加持，各地對具身智能的支持不遺餘力。 目前，北京、上海已分別成立國家地方共建具身智慧機器人創新中心、國家地方共建人形機器人創新中心。浙江、安徽、湖北、廣東、四川等地均成立省級機器人創新中心，集聚區域產業優勢力量，推動技術共享與聯合攻關。 上海專門出臺了《上海市具身智能產業發展實施方案》，為這一產業量身定製扶持政策。根據方案，上海計劃到2027年，實現具身模型、具身語料等方面核心算法與技術突破不少於20項；建設不少於4個具身智能高質量孵化器，實現百家行業骨幹企業集聚、百大創新應用場景落地與百件國際領先產品推廣，具身智能核心產業規模突破500億元。 江蘇省崑山市也在近日發布《崑山市推動具身智能產業創新發展的行動方案(2025-2027年)》，提出圍繞AI伺服器、智慧機器人、智能網聯汽車、低空飛行器四項前沿領域，開展「十個一批產業行動」，打造新千億級產業集群。 多地加快布局具身智能的同時，業界亦動作頻頻。 京東在7月21日一天內連投三家人形機器人企業，宇樹科技以120億元的估值啟動IPO輔導，智元機器人透露於近日獲得正大集團旗下正大機器人的戰略投資……人形機器人作為該領域最具代表性的實體，一段時間以來，行業融資及上市步伐加快。 企查查數據顯示，截至7月下旬，國內人形機器人相關現存企業達834家，主要分布在華東地區、華南地區。從註冊資本分布來看，超5成相關現存企業註冊資本在千萬級別及以上。從註冊量角度來看，2024年註冊量同比增長103.92%至104家，截至目前今年已註冊123家，其中上半年註冊量達105家，同比增長183.78%。 產業快速起步仍待突破 越來越多資金與資源正向具身智能聚集，產業發展目前處於何種階段？ 大連理工大學力學與航空航天學院教授解兆謙接受國是直通車採訪時表示，目前，我國具身智能產業整體仍處於起步階段，距離真正成熟和廣泛應用尚有較大差距。 他直言，在複雜多變的家庭環境，或災害救援等高度混亂的場景中，機器人往往難以全面、準確地感知周圍環境，從而及時調整策略並找到最佳行動路徑。要實現具身智能的全面普及，仍需攻克諸多技術難題，前路任重而道遠。 在解兆謙看來，未來具身智能產業亟須在感知系統、運動控制、人機互動、算法算力及軟硬體集成等方面實現突破。 解兆謙分析稱，感知系統方面，現有傳感器精度遠低於人類皮膚，難以高效感知溫度、壓力、剪切力及滑移等多模態信息。運動控制存在模式單一，難以適應多樣且強耦合的交互場景。人機互動方面，隨著媒介擴展至動作、身體狀態及環境物品，機器人處理複雜信號的能力面臨重大挑戰。同時，多模態觸覺反饋設備的開發仍是關鍵技術瓶頸。 上海社科院研究員、南通大學長三角現代化研究院院長何建華接受國是直通車採訪時亦表示，目前，具身智能發展介於傳統機器人與人形機器人之間，尚處過渡階段。但自年初被寫入政府工作報告以來，國內具身智能領域已進入快速發展期，在實體場景、工業網際網路等方面的落地應用日益增多。 專家：行業監管須跟上技術迭代 日前召開的2025世界機器人大會上，發布了2025具身智慧機器人十大發展趨勢，包括具身感認知協同、多層次端到端決策、智能控制、生成式AI設計、軟硬體一致性、大工廠仿真系統、高質量數據集、人機協同、跨學科開源社區以及安全與倫理建設等。 何建華指出，具身智能產業目前在長三角地區已具備一定先發優勢，尤其上海在政策和園區布局方面起步較早，國家政策出臺之前就已謀劃相關規劃。此外，該地區產業基礎雄厚，製造業體系完備，數據積累豐富，技術與人才資源高度集聚，依託上海、杭州、南通等地的科研實力和產業鏈配套，已形成較完善的創新生態。 據解兆謙觀察，部分地區發展具身智能產業存在一定的跟風和應用複雜等問題，容易脫離本地產業基礎，導致低效投入和資源浪費，尤其是缺乏核心技術人才。此外，一些企業為吸引關注，過度強調產品展示和外觀設計，忽視安全和人機互動體驗。所以，行業標準和監管體系要進一步跟上技術快速迭代。 2024年10月，國家地方共建人形機器人創新中心發布了《人形機器人分類分級應用指南》。解兆謙認為，該非強制性標準側重功能分類，缺乏對關鍵安全性能(如動態環境下感知誤判率)和倫理風險(如自主決策權限、隱私保護)的強制約束。將強制性安全標準與交互能力評估納入監管，引導企業聚焦技術核心，才是下一步亟待完善的發展方向。 何建華則提醒，具身智能產業還可能面臨同質化競爭的風險。地方政府後續在推動產業發展的過程中，應善於發現問題，針對性地制定和完善相關標準。鑑於新興技術領域技術細節複雜，政府部門在專業認知上可能不及科研人員，因此需要充分依託專家力量，強化引導和把關，確保產業健康有序發展。
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