我國人工智慧專利數佔全球60% 綜合實力整體性、系統性躍升
2025-11-03 19:25 7,345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)
北京8月4日電 (記者 應妮)手指在算珠間快速跳動，算珠不斷發出碰撞聲……2025「指尖上的智慧」青少年珠算文化非遺大會暨珠算非遺實踐活動8月2日至3日在北京國家速滑館舉行。 活動現場。 主辦方供圖 珠算，這一被譽為「中國第五大發明」的古老技藝，有著逾1800年的悠久歷史。2008年，珠算被列入國家級非物質文化遺產名錄；2013年12月成功入選聯合國教科文組織人類非物質文化遺產代表作名錄。我國在珠算推廣方面持續發力，許多學校將珠算納入特色課程，各地頻繁舉辦珠算文化節、珠算技藝展演等活動，使得越來越多的人有機會接觸和了解珠算。國際上，世界珠算心算聯合會等組織與130多個國家和地區開展交流合作，推動中國珠算走向全球。 國家督學、教育部基礎教育司原副司長鄭增儀在致辭中指出，教育部「強基計劃」的實施，標誌著國家對基礎學科人才培養的戰略升級。他建議未來可探索建立珠心算與「強基計劃」的銜接機制，通過系統化培養方案，為國家輸送更多「數理兼修」的拔尖人才。 延邊州珠算心算協會秘書長、珠心算世界冠軍、本屆大會總裁判長吳美玲展示珠算心算。 主辦方供圖 活動現場，國家速滑館內氣氛熱烈。青少年們展示看珠算、看心算、聽心算等技藝，全場最小選手是一位來自黑龍江的3歲11個月的女孩。在新增的「珠算少年π」原創展示項目中，孩子們充分發揮想像力與創造力，結合現代知識與科技，賦予古老珠算全新活力。活動期間，主辦方邀請了珠算非遺代表性傳承人、專家學者開展講座，為青少年和家長們傳授珠算技藝、分享珠算文化研究成果，現場還設置了問答環節。 活動由國家速滑館與青少年珠算文化非遺大會活動辦公室聯合主辦。(完)
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