注意防範！颱風「楊柳」將給華南等地帶來強風雨
2026-01-22 18:07 5,346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)
長江口的風，勁吹農業科技開出新花樣。不是慢條斯理的耕耘，而是實驗室裡的突破正往田間地頭裡跑。這股勁兒，體現在長三角農業矽谷的這一年裡。在以「科技創新賦能農業產業發展」為主題的上海農業科技成果路演——崇明長三角農業矽谷專場活動中，展現出短短一年間，長三角農業矽谷的建設蹄疾步穩，農業科技創新高地的「實景圖」愈發清晰。截至目前，長三角農業矽谷累計對接各類企業及機構125家，其中註冊企業59家，合作型企業46家，13家金融機構深度參與並提供專業服務方案，7家科研院所建立聯盟或形成合作意向，「科研—孵化—產業—金融」的閉環生態體系日臻完善。科技含金量越來越足。六驥元支、佑隆生物等企業持續深耕核心技術創新，藍晶微生物等前沿企業在農業投入品研發上取得突破性進展，康碼高產、崇生生物、賽諾泰生物等農業領軍企業的生產基地也將相繼建成並實現規模化投產，都標誌著長三角農業矽谷從技術研發到產業化落地的一步步跨越。部分成果展示此次路演活動，成為農業科技創新成果閃耀的舞臺，多家企業展示了具有突破性和引領性的技術，特色種源、生物合成、現代設施、現代服務四大領域的十個前沿項目分別進行了展示。當前，規模化應用無細胞蛋白質合成技術的農業科創項目——康碼高產（上海）生物有限公司蛋白質營養液工廠已在崇明新河鎮富盛經濟開發區動工開建。據康碼高產介紹，公司研發的新型水溶肥已完成大規模試驗，其三款產品成功獲得農業農村部部級備案，為綠色高效農業提供了創新解決方案。茂灃元科技帶來小分子水溶肥智能生產線，總經理邱兢介紹，使用成套生產線設備，只需6個小時就可以將有機廢棄物製成小分子有機水溶肥，解決了種養殖業廢棄物處理痛點。「生產出的小分子有機水溶肥，可以用於糧食作物、蔬菜作物和經濟作物，具有營養全、肥效高、吸收快和效果好的特點。」今年，茂灃元科技在崇明區新村鄉投資建設年產10萬噸的小分子有機水溶肥生產工廠，目前一期示範項目已經投產。中國科學院合肥物質科學研究院智能所亮相的「海霸育種加速器」，開闢了智能育種新賽道，讓育種效率相較傳統方式提升60倍以上，新品種研發周期有望從十年以上縮短至兩到三年。該智能育種加速器，包括一個智能育種中心和三條加速線，通過離子艙、逆境艙、加代艙等軟硬體設施，可實現加速種質創新、鑑定和穩定。銀企對接環節聚焦科技成果轉化「最後一公裡」，金融服務機構針對農業科技企業輕資產、長周期的特點，量身定製多元化金融解決方案。籤約儀式上，多家銀行機構展示涉農金融產品及服務成效，現場籤署「政銀保擔貸」「農科貸」等合作協議。同時，優質水稻新品種「滬稻香軟217（崇尚217）」與特色甜玉米「金銀308」的獨佔使用許可正式落地，多家企業還與崇明區農業農村委、豎新鎮、農發集團籤署戰略協議，深化技術研發與產業落地協作。上海市農業農村委黨組成員、副主任張秩通介紹，去年6月《關於加快推進本市農業科技創新的實施意見》明確指出，要推進「長三角農業矽谷」「上海農業科創谷」「張江種穀」建設，匯聚農業科技創新資源，培育壯大涉農科技型企業，打造創新創業高地。據了解，近五年來，上海共舉辦農業科技成果路演40餘場次，促成350餘項成果通過公開平臺轉化交易，交易金額達3.3億餘元。崇明區副區長金彪表示，期待廣大科研機構、科技企業和創新英才選擇崇明，共同將長三角農業矽谷打造成為具有重要影響力的農業科技創新策源地和新質生產力培養地。
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