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2025-11-30 10:27 4,834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)
今天清晨，知名畫家、上海大學美術學院教授、上海中國畫院兼職畫師張培礎因病辭世，享年81歲。今年5月，上海中國畫院美術館舉辦的「海上名家研究系列·大道尋真——張培礎水墨作品展」，是張培礎生平第二次舉辦個展，展覽作品跨度超過40年，張培礎還為展覽準備了新作，但他本人並沒有出現在開幕式現場，而是由同為知名畫家的胞弟張培成代為導覽。張培成當時評價三哥張培礎的創作說：「他在探尋的就是一個真，真實、真誠、認真。或許，這也正是他最後一次個展名『大道尋真』的由來。」 張培礎1944年1月生於上海，祖籍江蘇太倉。為上海美術學院教授、水墨緣工作室主任、上海中國畫院畫師、上海文史研究館館員、中國美術家協會會員。1960年考入上海美術專科學校國畫系人物科，畢業後長期從事美術教育與創作。 張培礎人物畫1973年，張培礎以一幅反映航標工燈標工作的《閃光》入選全國美展，在國內頗具影響。原來，從部隊復員後，張培礎被分到了上海航道局，成為一名挖泥船上的水手。《閃光》就是這個時期的作品，當他親眼看到航標工爬高為燈標換蓄電池、燈標重新亮起的那一幕，內心充滿了感動和澎湃之情，由此而來的創作欲望，讓他很快完成了《閃光》。張培礎的作品以其獨特的風格和深邃的內涵而著稱。他的畫作不僅僅是對現實生活的描繪，更是一種對人性的探討與思考。他關注生活中的個體，尤其是身邊的都市人物，作品中常常流露出人們熟悉的生活氣息，令觀者感到親切與共鳴。在教學方面，張培礎同樣不遺餘力。他創立了「水墨緣」工作室和「水墨星期三」沙龍，積極培養後輩藝術家。他的學生們不僅在技術上得到了提升，更在藝術的精神追求上受到了深刻的影響。
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