機器人李白評《長安的荔枝》
2025-11-25 23:10 8,975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)
上海8月12日電 (陳靜肖鑫)泌尿繫結石是常見的泌尿系統疾病，近年來在中國發病率呈上升趨勢，其形成與飲食習慣、生活方式、遺傳及泌尿系統結構異常等多種因素相關。夏季是泌尿系統結石高發期，如何預防？ 上海的泌尿外科專家王大偉12日接受採訪時提醒民眾調整飲食，減少高鹽、高糖、高嘌呤、高脂肪食物攝入，控制草酸及鈣元素含量高的食物；足量飲水，每日2000ml-3000ml，保持尿量每天大於2000ml，通過排尿稀釋尿液預防結石。王大偉倡導通過適當運動，如慢跑、遊泳等，加快新陳代謝。他同時希望民眾避免熬夜，保持規律作息，防止過度勞累；定期做泌尿系統超聲檢查，積極治療尿道炎、膀胱炎等泌尿系統疾病，減少結石發生風險。 如何治療泌尿系統結石？作為上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院嘉定院區泌尿外科醫生，王大偉介紹，以往，對於泌尿系統結石，醫生通常採用輸尿管軟鏡下鈥雷射碎石，再用取石網籃反覆套取，但部分碎屑難以清除，需患者術後自行排出。如今，對付泌尿系統結石，醫生有了新辦法：輸尿管軟鏡智能控壓FANS技術。 與傳統手術不同，醫生可以輸尿管軟鏡智能控壓FANS技術通過人體自然尿道置入可轉向的軟鏡輸送鞘，配合智能控壓吸附系統，在鈥雷射粉碎結石的同時，同步將碎石顆粒吸出，真正實現「即碎即清、邊碎邊清」。 在採訪中，王大偉分享了一個45歲患者的病例。張先生(化名)因腎絞痛反覆發作就診。醫生檢查後發現其右側輸尿管上段有1.0釐米×0.8釐米的結石，右側腎臟中盞和下盞各有一顆直徑8毫米的結石，已引發右腎積水。利用輸尿管軟鏡智能控壓FANS技術，醫生團隊經過35分鐘微創手術治療，完成了三處結石的粉碎與清除。術後6小時，張先生即可下床活動；次日複查CT顯示，結石完全清除，各項指標恢復正常。 「輸尿管軟鏡智能控壓FANS技術的核心在於突破了傳統輸尿管軟鏡手術的瓶頸。」王大偉解釋，一方面，創新的頭端可彎曲軟鏡鞘聯合智能吸引系統，能在軟鏡引導下定向清除碎石。相比傳統網籃取石，輸尿管軟鏡智能控壓FANS技術不僅速度更快，對體積小、網籃難抓取的粉末狀結石也能高效清除，顯著提高即刻結石清除率。 另一方面，智能壓力控制系統可將腎盂內壓實時穩定在安全閾值以下。一旦接近臨界值，系統會自動觸發安全提醒，避免腎盂高壓，大幅提升手術安全性，降低術中及術後感染風險。 據悉，隨著FANS技術在臨床不斷應用，患者可實現快速康復，平均住院時間僅1天-2天。(完)
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