青年驛站給青春按下理性暫停鍵
2025-12-10 15:39 5,532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)
備受矚目的「金字塔之巔：古埃及文明大展」收官在即，8月17日，這場聲勢浩大的古埃及文物出境展將與觀眾告別。從今天凌晨起，上海博物館開啟閉幕之前最後168小時的「博物館不眠夜」活動，為市民提供錯峰觀展的體驗，給今年夏天的博物館夜遊再添熱度。今天0點上博門口的排隊人群在第一個不眠之夜，深夜特價票價格為74元，每場3000張，短時間即售罄。憑門票可以在凌晨0時到上午6時之間入場參觀。昨天晚上11時開始，上博南門就排起了長龍。上博提早半小時開門，讓3000名觀眾安全有序地入場。上博大堂觀眾李慶洋排在隊伍前方，她告訴記者，在觀展後她甚至特地飛往了埃及。她補充道，本來想在收官階段再來回味一下，但無奈白天的日票已售罄，所以購買了凌晨的入場券。她說，這次要認真仔細地看，準備一直參觀到天亮。大多數觀眾從來沒有在午夜到訪過博物館，感覺非常難得，更有很多一家老小在展廳裡參觀，對展品也早已做了功課。上博展廳今天起，上海博物館在展覽閉幕前1周連續開放7天7夜，這168小時將創下全球博物館連續開放的世界紀錄。其間，還將有精彩紛呈的系列主題活動，共同打造前所未有的「博物館不眠夜」，8月11日至17日0時—6時將增設深夜場特價票，以滿足更多觀眾的錯峰觀展需求。今天晚上，上海博物館將呈現眾神NPC巡遊、埃及鼓表演、埃及舞蹈、單人藝術造型雜技表演、音樂劇《阿依達》經典唱段、近景魔術表演等節目，以饗參觀者。觀眾挑選文創中同時，在最後一周，上博文創商店與金字塔之巔淮海店將推出有史以來最「瘋狂」的埃及展文創促銷活動。8月11日0時起，多款文創產品以5折起售，幾乎吸引了每一位逛完展覽的觀眾再進文創店進行採購；8月17日0時起，全場文創產品將以5折起售（特殊產品除外）。每家商店均設有驚喜特價區，文創商品驚喜價低至10元—50元。記者在現場看到，精心準備的福袋盲盒已經打包完畢，供觀眾挑選。福袋盲盒內含4件隨機禮品，折算為3折起。上博凌晨1點的南門排滿了熙熙攘攘的觀眾凌晨1時，上博館長褚曉波和團隊在現場忙碌，他透露：「168小時持續開放，是上博全球首創的一個活動。博物館裡面已經安置了休息區，24小時為觀眾提供點心飲料。我們還制定了一系列保障措施，包括安排醫護人員24小時輪班駐場、協調了周邊的停車資源。」據悉，8月15日至17日深夜場的票已售空，8月12日至14日還剩少量名額，想看的觀眾可以抓緊時間預約。
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