「AI超級員工」有望大規模普及
2025-11-02 22:27 7,254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)
在西藏自治區成立60周年的歷史節點上，一條承載千年文明的「鹽羊古道」正煥發著新的生機。從駝羊背鹽的古老貿易到現代化產業的蓬勃興起，阿里地區革吉縣擦咔鄉的鹽業發展見證了西藏經濟社會發展的輝煌成就。讓我們走進這片古老的土地，找尋鹽田裡的致富故事。 在阿里地區革吉縣的擦咔鄉，藏北最大的「章倉三湖」鹽礦資源如同大地的饋贈，靜靜訴說著千年的故事。在這裡生活的先民們用智慧與汗水，在高原上開闢了一條獨特的「鹽羊古道」，將鹽巴的芬芳傳遍四方。 阿里地區革吉縣擦咔鄉黨委書記 貢覺次仁：歷史時期，我們這邊採鹽的湖稱作章倉三湖。鹽以綿羊作為交通工具，每隻綿羊大概背20斤左右，從我們這邊運到普蘭、日喀則，到印度、尼泊爾等地，以物易物的方式進行交易。 夏日的陽光為鹽湖披上一層銀裝，村民們的身影在湖面上躍動，他們腳蹬膠靴、手持鐵鍬，動作嫻熟地採集著晶瑩的鹽晶。傳統採鹽方式雖然簡單質樸，卻難以滿足現代發展的需求。2018年，擦咔鄉吹響了鹽業現代化轉型的號角。一座總投資365萬多元的粗鹽巴加工廠在草原深處搭建而起， 阿里地區革吉縣擦咔鄉黨委書記 貢覺次仁：這個就是足療鹽的原料，除了鹽以外還有很多藏藥，將原料先做初步的粉碎，然後進行混合，最後磨成跟麵粉一樣。 如今的擦咔鄉，鹽業已形成了從採鹽、加工到銷售的全產業鏈。創新研發的足療鹽、熱敷鹽等產品，不斷提升著鹽的附加值。 阿里地區革吉縣擦咔鄉黨委書記 貢覺次仁：熱敷鹽回頭客特別多，只要買過一次基本上會聯繫再買第二次。熱敷鹽就靠這個設備，因為熱敷鹽對顆粒的選擇要求特別高，最好就是大米的大小，這種顆粒受熱均勻，保熱也比較長。 產業的發展不僅讓古老的鹽文化得以傳承，更讓當地群眾實現了增收致富。全村2000多人通過集體入股的方式共享產業發展的成果。 阿里地區革吉縣擦咔鄉羌麥村村民 次仁桑珠：現在合作社統一經營後有了分紅，我自己家裡有五人，總共加起來有五六千元左右，現在國家的好政策，什麼補貼都有，我家裡年均收入已經達到了2萬多元。 從2019年到2024年，擦咔鄉累計銷售鹽巴870噸，總銷售額達425餘萬元，實現純收入278萬元。鹽場就業共計593人，兌現工資116萬元左右。在這一組組鮮活數字的背後，不僅記錄著擦咔鄉鹽業發展的堅實步伐，更承載著一個個家庭生活條件的改善和一個個鄉村振興夢想的實現。 阿里地區革吉縣擦咔鄉黨委書記 貢覺次仁：我覺得有這樣一個鹽礦資源，我們群眾也能夠靠自己的雙手能夠運作起來，所以我認為鹽廠就是下一步，整個羌麥村的主要的經濟實力，也是一個發展前景最好的經濟實體。 站在新的歷史起點，擦咔鄉還在制定更大的發展藍圖，加快推進「鹽羊古道」文旅的開發。乘著西藏旅遊的熱潮，依託境內巖畫、石柱群、古遺址等歷史文化資源，全力打造「全域旅遊」新名片。目前擦咔鄉旅遊綜合服務中心、鹽浴文化體驗中心以及可俯瞰鄉景湖山的望鄉亭相繼落成，未來還將還原「鹽羊古道」馱運場景，讓遊客感受穿越千年的文化魅力。 阿里地區革吉縣擦咔鄉黨委書記 貢覺次仁：最大的期望就是現在把鹽羊古道做實做強，然後走向世界，除了國內以外，在一些國外的大型媒體上，把鹽羊古道打出去。 (總臺記者 徐平 何潔 苗毅萌 益西邊巴 錢坤)
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