海南為深海裝備測試與應用搭臺 深海科技澎湃旺盛創新力
2025-12-01 22:14 9,618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)
北京8月8日電 題：能排澇會救火 世界機器人大會上演「特技秀」 記者 徐婧 陳杭 2025世界機器人大會8日在北京開幕，同期舉辦的世界機器人博覽會上，多款機器人產品秀出特種技能，為公眾展示在積水、火災、隧道等環境中的作業方法。 城市內澇時，機器人能「下水」作業。據了解，傳統城市內澇排除設備包括移動式水泵和排水車等。山東國興智能科技股份有限公司工作人員姜聖涵表示，在隧道、地下車庫等場所發生澇情時，移動式水泵排水效率低，排水車因空間限制難以進入，該公司研發的排澇機器人實現小型化、輕量化，可直接拖拽水帶進入積水區域，排水流量達720立方米/小時，已在內蒙古等地得到應用。 姜聖涵說，該排澇機器人具備水陸兩棲底盤與漂浮艙，能自行下水浮於水面之上，免受涉水深度限制。此外，當發生火情時，若消防車水源不足，機器人可通過水帶將遠處湖水等輸送給消防車，提高滅火救援水平。 8月8日，觀眾在世界機器人博覽會上圍觀展出的四足機器狗靈睿P1。記者 徐婧 攝 滿電可續航6小時、工作中能承重40公斤，來自浙江中堅科技股份有限公司的四足機器狗靈睿P1可在多種應急場景中工作。該公司工作人員何婷介紹，靈睿P1是機器狗中的「大塊頭」，相較小型和中型機器狗電機壽命更長，續航時間更久，承重力更強，更為適合工業巡檢的環境和要求。 在消防應急領域，這款機器狗主要從事災後搜救和安防巡檢工作。通過搭載不同的集成模塊，實現探測生命體徵和有毒有害氣體等，不僅能幫助消防人員快速定位，縮短搜救時間，也能一定程度保障搜救人員的人身安全。 中信重工開誠智能裝備有限公司攜多款特種機器人亮相大會。該公司工作人員王志江說，相較於工業等場景，應急救援和防災減災領域對機器人環境適應、通信等能力要求更高，包括適應水面、冰雪、泥濘、坑窪等地形，在複雜環境中保持通信穩定和抗幹擾性等。 王志江說，該公司已研發30餘款應對不同救援場景的機器人，在國內多地參與滅火實戰。其中，消防滅火偵察機器人具備聲源定位功能，可實時採集並定位有效聲源，便於了解受困人員位置信息；智能識別現場火焰煙霧，自動調整消防炮角度開展滅火操作。智能消防偵察機器人則搭載雷射甲烷遙測儀，可遠距離雷射投射檢測管道洩露部位甲烷濃度，提高環境安全性和救援效率，減少人員傷亡。 本屆大會將持續至8月12日，主題為「讓機器人更智慧，讓具身體更智能」，包括開幕式、論壇、博覽會、大賽、同期活動及閉幕式等。(完)
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