電子科技大學研發出 「電子蟑螂」軟體微型機器人
2025-11-24 21:22 1,642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)
為促進中國與埃及兩國企業家之間的商業和貿易往來，迪亞·赫爾米2012年創立了非營利性的埃及埃中商會。他經常在埃及媒體上撰文介紹中國發展經驗和中國經濟成就。在接受本報記者專訪時，赫爾米表示，中國經濟運行穩中有進，尤其在科技創新和綠色發展領域發展步伐較快，「我對中國經濟發展前景充滿信心」。 「多年來，我一直滿懷熱情地關注著中國的發展。」赫爾米高度評價中國科技創新實力，「中國高技術製造業持續增長，處處展現出高質量發展活力。我們見證了中國產品在技術方面的驚人進步，特別是電動汽車、電子設備等產品的製造與『智造』。」赫爾米說，中國汽車品牌憑藉高品質，贏得了包括埃及在內的阿拉伯國家消費者的認可。 赫爾米表示，中國注重發展新質生產力，以科技創新推動傳統產業高端化、智能化、綠色化轉型。在他看來，新質生產力是加快推進新型工業化的重要力量。「越來越多的智慧工廠、潛力巨大的低空經濟、加速發展的人工智慧……中國正不斷以科技創新催生新產業、新業態。新的增長點不斷湧現，推動經濟轉型，實現可持續發展。」赫爾米說。 赫爾米表示，中國各部門陸續出臺一系列政策舉措，助推民營經濟高質量發展。他認為，民營企業在推動科技進步、發展新質生產力、推動中國式現代化等方面發揮了重要作用，民營企業發展將進一步提振經濟、增加就業、激發潛力和增強信心。 「中國致力於推動全球治理朝著更加公正合理的方向發展，為世界發展提供更多機遇。」赫爾米說，在全球面臨不確定性加劇的背景下，中國作為全球第二大經濟體，經濟保持穩健前行態勢，為世界經濟發展提供了穩定支撐。赫爾米相信，未來埃中雙邊貿易將實現更大突破，兩國將從製造業、農業、貿易、旅遊和文化等各領域的合作中獲益，這也將對埃中雙邊關係以及阿中、非中關係發展產生重要影響。 人民日報 本報記者 沈小曉
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