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2025-11-04 20:09 6,721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)
近日，廣中路街道天通庵路居民區虹口花苑小區17號樓加裝電梯工程正式啟動施工。這棟建於上世紀90年代的老式多層住宅，在街道黨工委統籌、房辦專業指導下，通過黨建引領下的多方協同機制，成功化解低層住戶顧慮，成為基層治理創新的鮮活樣本。這一民生工程的落地，不僅讓高層住戶告別「爬樓時代」，更以「小切口」推動社區治理「大提升」。民生「痛點」變治理焦點加梯項目啟動初期，17號樓某住戶因擔憂糞管老化問題堅決反對。該樓棟糞管因年久失修，多次發生堵塞返水甚至噴糞現象，這位住戶表示， 「電梯裝好了，家裡卻天天返臭水，這樣的日子怎麼過？」面對這一矛盾，由律師志願者、先鋒黨員和業委會副主任組成的加梯三人小組迅速介入，在黨建引領下形成「法律保障+黨員帶頭+專業協調」的攻堅模式。小組聯合居委、街道房辦、電梯公司及物業召開多輪現場協調會，最終決定將糞管改造納入加梯工程同步推進。專業機構檢測顯示，糞管因長期腐蝕已存在多處裂縫，需徹底更換。律師志願者從法律層面明確責任歸屬，業委會副主任協調物業與電梯公司制定「加梯+管改」一體化方案，僅用半個月便打消了住戶顧慮。這位戶主在業主大會上籤下同意書時感慨：「看到大家這麼用心，我沒有理由再反對。」 虹口花苑小區17號樓加裝電梯工程正式啟動施工多方聯動聚合力施工銘牌上「黨建引領聚合力，加裝電梯惠民生」的標語，正是17號樓加梯工程的生動寫照。在黨建引領下，居民區黨總支搭建協商平臺，街道房辦提供技術支撐，電梯公司優化施工方案，物業全程跟進服務，形成「需求共商、方案共定、責任共擔」的治理閉環。「居民的痛點就是工作的焦點。」加梯三人小組組長、先鋒黨員徐老師介紹，工程不僅解決了硬體問題，更拉近了鄰裡關係。更令人欣喜的是，17號樓的突破帶動了周邊樓棟：隔壁16號樓加梯進度迅速趕上，另一棟樓已啟動加梯程序，整小區加裝工作駛入快車道。小電梯「撬動」大幸福天通庵路居民區黨總支書記表示，加梯工程是「人民城市人民建」理念的生動實踐。通過「加梯一件事」工作法，街道將民生工程與社區治理深度融合：黨員骨幹帶頭宣傳政策、律師團隊提供法律保障、專業機構破解技術難題、居民協商共謀方案，讓「懸空老人」圓了「電梯夢」，更讓「陌鄰」變「睦鄰」。據統計，廣中路街道今年已新增啟動加梯樓棟12個，惠及居民300餘戶。街道相關負責人表示，未來將持續深化黨建引領基層治理，推動加梯工程從「個案突破」向「整小區推進」延伸，讓更多老舊小區煥發新活力。記者手記加梯工程，見證基層治理的智慧與溫度。當黨建紅穿透老舊牆體的裂痕，當專業力量匯聚成民生暖流，曾經的「不可能」便化為「齊心行」。只要堅持以人民為中心，把群眾需求作為治理創新的出發點，就能在加梯這樣的「關鍵小事」中書寫「民生大文章」，讓城市發展更有質感、更有溫度。
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