青春接力 築夢鄉村大地 點亮希望星辰
2025-11-02 18:32 1,851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)
阜陽8月4日電(梁靜茹)在安徽省界首市，一條資源循環利用的綠色產業鏈條蓬勃發展。這裡年回收利用廢舊蓄電池、廢鋁材、廢塑料400多萬噸，擁有再生鉛產能99萬噸；再生動力電池年產能1億隻以上，全國市場上每5隻動力電池中，就有1隻是「界首造」。 錨定「千億級產業」目標，界首循環經濟正在綠色化、智能化的新賽道上疾馳。 廢舊電池在界首被視作「加工後的礦產」。在安徽南都華鉑新材料科技有限公司(以下簡稱「華鉑新材料」)車間內，來自比亞迪等巨頭的廢舊動力電池經歷著技術重生。公司採用「物理破碎—無氧熱解—篩分提純」的自主工藝，使銅、鋁、鋰等材料的回收率高達98%以上。 在安徽南都華鉑新材料科技有限公司，技術人員正在進行試驗。界首市宣傳部供圖 一路之隔，天能電池(安徽)公司的智能工廠裡機器人正在精準作業，自動化產線高效運轉。園區首創的鉛酸電池領域「富氧側吹」制酸技術，能將煙氣中的硫回收為精製硫酸並回用於生產，該技術榮獲安徽省科技進步一等獎，帶動了全行業的綠色升級。 圖為安徽南都華鉑新材料科技有限公司生產車間。界首市宣傳部供圖 目前，界首市已形成「回收+處置+產品化」的循環經濟全產業鏈。從「撿回來」到「造出來」，再到「引進來」，界首吸引了駱駝、雅迪等一大批下遊行業龍頭紛紛落戶，在這裡完成入鏈、強鏈、固鏈和延鏈。 界首循環經濟產業園的核心競爭力，在於其高度協同的產業閉環。天能所需的鉛錠、塑殼，由園區企業足量供應；華鉑新材料提煉的碳酸鋰，直接供應給下遊材料廠；更關鍵的是，天能回收的舊電池，可在園區內就地完成拆解、冶煉和再生，真正實現了「進來一隻舊電池，出去一隻新電池」的資源永續循環。 界首田營科技園是目前全國最大的再生鉛綠色回收利用基地和動力電池循環利用新能源生產基地。園區年可回收利用廢舊蓄電池160萬噸，年產再生鉛近100萬噸，加工蓄電池2800萬千伏安時，分別佔全國產能的1/3、1/5。使近百萬噸廢鉛蓄電池在此煥新重生。 創新是產業壯大的核心驅動力。最新數據顯示，界首在皖北地區科技創新指數與研發投入佔比均位居首位，在阜陽市則以創新平臺數量和國家級專精特新「小巨人」企業數量領跑。 這一從「垃圾堆」上崛起的產業，正釋放多重效益：帶動近5萬個家庭增收，推動農民人均純收入增長10%以上；年加工再生塑料260萬噸，節約石油1000萬噸，相當於少建8個中型化工廠；覆蓋全國的回收網絡讓10萬餘人參與廢舊物資回收，有效減少資源浪費與面源汙染。 從「吃幹榨淨」廢舊電池的每分價值，到以科技為傳統產業注入新動能，界首用「循環」理念在皖北大地書寫出「變廢為寶」的千億產業篇章，為資源型城市轉型提供了極具韌性的「界首方案」。(完)
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