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2025-11-02 22:36 5,957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9日電 「通過改善室內外環境、選擇綠色生活方式可以有效降低過敏風險。」北京協和醫院變態反應科主任醫師、中國醫師協會變態反應醫師分會名譽會長尹佳在第十屆中國過敏防治周主題發布會上表示。 據介紹，本屆中國過敏防治周以「氣候、環境與健康：探索過敏防治綠色解決方案」為主題，通過專家講座、科普展示、歷程回顧等形式，向公眾傳遞科學、實用的過敏防治知識，推動可持續發展理念在過敏醫學領域的實踐。 尹佳在主題報告中，通過詳實的數據和研究成果揭示了氣候變化與過敏性疾病的密切關聯。她指出，溫度每升高1℃，花粉季就會延長0.9-1.6周，致敏花粉濃度上升18-32%。 她介紹，夏秋季花粉對哮喘的影響，研究數據顯示，部分患者7月下旬開始哮喘，至降溫後症狀才完全緩解。環境因素對過敏有多重影響，如世界各地花粉季均有延長趨勢，雜草花粉還在致敏率低的地區入侵和擴張等。 尹佳提出，通過改善室內外環境、選擇綠色生活方式可以有效降低過敏風險。她引用2022年7國46城的橫斷面研究指出，城市植被覆蓋率每增加10%，6-7歲兒童過敏性鼻炎患病率下降3.5%，她建議通過城市樹木致敏性分類及替代等基於致敏潛力分類的城市綠化策略進行環境幹預。 本次主題發布會由中國康復醫學會、北京慢性病防治與健康教育研究會、國家皮膚與免疫疾病臨床醫學研究中心、中國醫學科學院北京協和醫院、《中華臨床免疫與變態反應》雜誌、北京醫師協會變態反應專科醫師分會、中國醫師協會變態反應醫師分會等機構聯合主辦。發布會由北京協和醫院變態反應科主任關凱主持。 據介紹，本屆中國過敏防治周期間，將向患者、媒體和公眾推廣各種過敏性疾病的科普知識，提高全民對生活方式、氣候、環境等因素誘發過敏性疾病的知曉度，保持健康自然的生活方式，避免過敏原，保護環境，共同預防過敏性疾病的發生或加重。(完)
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