河套金秋的「增收密碼」：田成方、果滿枝
2025-11-04 03:34 8,628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)
成都8月8日電 題：13歲「小孩姐」闖世運：壁球場上學無止境 作者 王利文 當日本壁球名將渡邊聰美的扣殺在玻璃牆震出嗡鳴，13歲的中國選手殷子媛仰頭盯著那道白色弧線，馬尾辮被汗水浸透貼在頸間。8日的成都世運會壁球場館內，比賽定格在0：3。首戰略顯遺憾，這位本屆世運會賽場上最年輕的選手向著看臺握拳比了個「繼續努力」的手勢。 壁球19世紀在英國起源，運動員在封閉式的矩形球場內，通過將球擊向牆面使對方無法合法回球得分。這項運動具有短距離衝刺、快速變向、立體空間擊球等特點，兼具爆發力與策略性，被譽為「室內運動之王」，1997年首次登上世界運動會的舞臺。 8月8日，成都世運會壁球項目開賽，13歲的中國選手殷子媛(右)迎戰日本選手渡邊聰美。記者 張浪 攝 殷子媛的世運會首秀頗具戲劇性。對手渡邊聰美不僅是目前世界排名第六的高手，兩年前還曾在日本青少年公開賽上指導過她。「當時我才10歲出頭，拿著合影看了好久。」殷子媛笑著說，賽前看到對陣表時竟有些小激動，「能抽到跟她過招，是特別難得的學習機會」。 比賽中，渡邊聰美的快節奏進攻讓殷子媛有些措手不及。「她的球路太刁鑽了，身體對抗也佔優勢，我一被撞就有點懵。」小姑娘坦言，自己原本計劃的「後場調動+突擊」戰術沒能施展，場邊教練「放開打」的寬慰讓她逐漸放鬆，「至少把平時練的都打出來了，不算遺憾」。 這位開學即將升入八年級的選手，練球已有五年。「爸爸開壁球館，我試過好多項運動，最終還是迷上了這個『小空間裡的大博弈』。」殷子媛比喻，壁球就像「運動中的西洋棋」，在球場中，既要拼速度，又要算策略，「每一拍都得動腦筋，特別有意思」。 8月8日，成都世運會壁球項目開賽，13歲的中國選手殷子媛(左)迎戰日本選手渡邊聰美。記者 張浪 攝 球拍與習題冊的碰撞，構成了殷子媛的日常。她掰著手指算：下午三點半放學後來到球館，練到晚上八九點結束，間隙扒口飯、寫會作業，周末會再加練兩三個小時。 當被問及「最小選手」的身份壓力，她擺擺手：「年齡和水平沒關係呀！隊裡的哥哥姐姐都很照顧我，我們的訓練內容也相同。」這次賽前在成都集訓的經歷，也讓她收穫了不少過招經驗。 儘管首戰失利，殷子媛仍期待著明日的遺材賽(為正式比賽早期被淘汰選手設置的附加賽事)：「放開打，比輸贏更重要的是學到新東西。」賽場外的她，剛看完可愛的大熊貓，還盼著能和開幕式上見到的遊泳名將潘展樂合張影。 對於2028年洛杉磯奧運會——壁球首次入奧的舞臺，殷子媛心嚮往之：「我想站上奧運會的賽場。」她為夢想鋪就著清晰路徑：世運會賽事一收官，便馬不停蹄趕回上海備戰下一場較量；未來幾年，徵戰PSA(職業壁球協會)衛星賽攢足實戰經驗；2026年，去闖闖英國青少年壁球公開賽，一步一個腳印實現奧運夢想。(完)
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