中國科技館「科學方法特訓營」暑期營地活動學生成果作品集中亮相
2026-01-20 00:53 2,974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)
澳門8月13日電 (記者 鄭嘉偉)哈薩克斯坦音樂家拜卡達莫夫之女拜卡達莫娃13日將家族珍藏的冼星海相關珍貴物品捐贈給澳門特區政府。捐贈儀式當日下午在冼星海紀念館舉行。 8月13日，哈薩克斯坦音樂家拜卡達莫夫之女拜卡達莫娃(左)將家族珍藏的冼星海相關珍貴物品捐贈給澳門特區政府。 記者 鄭嘉偉 攝 此次捐贈的物品中包括冼星海在阿拉木圖創作的樂譜和手稿原件、複印件等。拜卡達莫娃表示，其中部分作品是冼星海當時從哈薩克族文化中汲取元素所創作，這些創作在世界反法西斯戰爭的艱難時刻傳遞出堅韌不屈的精神，鼓舞了當地民眾。 捐贈現場，拜卡達莫娃講述了冼星海和她父親的故事。1942年底，冼星海流落阿拉木圖，素昧平生的拜卡達莫夫向他伸出了援手，給了冼星海一個溫暖的家。此後，在拜卡達莫夫搜集的大量民歌基礎上，冼星海創作出交響史詩《阿曼蓋爾德》。在阿拉木圖，冼星海還教授樂理、傳授演奏技藝、舉辦音樂會，受到當地民眾的廣泛歡迎。 拜卡達莫娃說，冼星海曾向她們一家反覆講起自己的兩個心願：一是希望能夠找到他的家人，告訴他們自己在阿拉木圖的日子；二是希望能把他最後的作品帶回中國。「此次捐贈也是繼續完成冼星海的心願，也說明兩位偉大音樂家的友誼能跨越時空、生生不息。」 澳門特區政府文化局代局長蔡健龍在捐贈儀式上表示，今年是中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利80周年，也是「人民音樂家」冼星海誕辰120周年。此次捐贈的物品承載著冼星海在異鄉的記憶，銘刻著與拜卡達莫夫一家的深厚情誼，將成為澳門愛國主義教育的生動教材。「未來，文化局將繼續深挖愛國歷史文化資源，紮實做好愛國主義教育工作。」(完)
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