從故鄉停電夜到天津實驗室：一名巴基斯坦籍博士生的「光明之約」
2025-11-19 21:27 5,849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)
本報訊(記者黃洪濤 楊召奎)「以前，爺爺用扁擔、蒸籠挑著水蜜桃去賣，最遠賣到無錫河埒口、無錫火車站；爸爸開著麵包車把桃子賣到了蘇州、上海水果批發市場的檔口；如今，我通過手機把桃子賣到了北京、天津、廣州、深圳、鄭州、石家莊、西安等城市。」8月2日，江蘇無錫陽山水蜜桃品牌「覓桃姑娘」的創始人鈕燕對《工人日報》記者說。 眼下，陽山水蜜桃迎來了集中上市期，冷鏈運輸需求井噴，當地正在上演一場多方加持的「盛夏蜜桃運」。 鈕燕是地地道道的陽山人——爺爺、父母輩都種桃，到她已是「桃三代」。鈕燕感受到，近幾年來水蜜桃品類爆發。 鈕燕告訴記者，大學畢業後，她先是在一家4S店做到管理崗；2016年兒子出生，她索性辭職，一邊帶娃一邊做微商賣桃；2019年女兒桃桃出生那年，她開始做團購生意，全國各地跑客戶，從大型商超到社區團購平臺等，都成了她的穩定客源。憑藉源頭直採直銷模式，「覓桃姑娘」迅速成長為陽山水蜜桃的頭部品牌。 「2021年，被客戶催著註冊公司，因為他們都要開票。」也是從那年起，她的業務開始井噴，全國各地客戶的訂單紛至沓來，催生了大量的長途整車運輸需求。 「我對快遞熟悉，但是整車發貨是另一碼事。一開始經常因為找車難急得團團轉，後來是客戶告訴我，可以在手機上用貨運平臺叫車。」鈕燕說，如今的貨運平臺叫車快、車型全、體驗好，可以很快將桃子賣到全國。 鈕燕介紹，水蜜桃成熟期，正是天氣最熱的時候，為保證桃子的品質和口感，她會從貨運平臺叫冷藏車來運輸。其他季節或市內短途運輸時，則會在平臺上叫高欄、依維柯等車型來運輸，滿足了各類運輸需求。 鈕燕回憶，第一次用平臺叫車時心裡直打鼓：「都是陌生司機，行嗎？能把桃子安全新鮮送到嗎？」於是，她要求司機每隔幾小時拍一張車廂溫度照片，自己也會時不時打開APP盯軌跡。一段時間後她發現，平臺司機都很專業負責，溫控、時效各項需求均能滿足。「車子一到，迅速裝桃；卸完貨，直接在平臺一鍵付運費給司機，運輸就結束了，很順利。」鈕燕說，他們一家三代見證了物流配送行業對農業發展的巨大推動作用。 在鈕燕看來，是政府部門、電商平臺和貨運平臺三方合力，共同帶動了陽山水蜜桃品牌發展。政府部門對陽山水蜜桃品牌的規劃宣傳，讓大家都知道陽山水蜜桃好吃，這樣桃子就值錢了，農民的收入更高了。電商平臺和貨運平臺的加入，讓陽山水蜜桃得以賣得更遠，市場越做越大。
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