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2026-02-27 02:53 7,517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。 來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所的消息說，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(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4日深夜在國際知名學術期刊《細胞》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。 論文通訊作者高彩霞介紹說，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，但Cre-Lox系統的應用受到3個關鍵問題的制約。 高彩霞指出，在本項研究中，研究團隊構建出系統性技術路徑，逐一突破3項限制，並通過技術的集成優化，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18.8kb超大片段DNA的定點整合、5kb序列的定向替換、12Mb的染色體倒位、4Mb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315kb精準倒位的抗除草劑水稻種質，展示出其廣泛應用前景。(完)
北京8月14日電 (記者 孫自法)國際學術期刊《自然》最新發表一篇工程學論文稱，研究人員研發出一種小型太陽能漂浮裝置，或可在大氣層高處支持相關儀器設備。這種裝置利用光泳無需傳統燃料維持高度，可用於空間天氣監測和火星探索等，應用潛力巨大。 該論文介紹，光泳(Photophoresis)是一種氣體(或液體)中懸浮的顆粒被光加熱後產生的運動力，人們已經知道這種原理超過百年，但直到近期才開始探索它的實際用途。在地球大氣層上層，空氣十分稀薄，光泳的力強到足以讓小型物體漂浮。但迄今為止，大多數實驗都集中在非常小而輕的材料上，將之擴展到更大、更實用的大型設備一直是個挑戰。 本次研究成果及相關應用的想像示意圖(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖 在本項研究中，論文通訊作者、美國哈佛大學Benjamin C. Schafer和同事及合作者設計建造了一種新型飛行結構，由兩片薄而多孔的膜通過微小的垂直支撐連接而成。結合計算機建模和實驗室實驗優化光泳力後，他們製作出一個寬1釐米的圓盤，能夠在與高空陽光強度相當的光照下懸浮。 論文作者還提出一種3釐米寬的版本，計算機模型顯示它白天在75公裡高空能夠攜帶10毫克的載重，足以支撐包含射頻天線、太陽能電池和集成電路的小型通信系統。 論文作者總結表示，這項研究發現凸顯了光泳飛行作為監測地球大氣甚至探索其他行星的工具的潛力。他們認為，現在的火星運輸成本每公斤超過10萬美元，而相比專門的火星衛星，光泳裝置在尺寸、重量和功耗方面均有顯著優勢，未來可用於執行傳感和通信任務。 他們透露，光泳飛行器未來的設計，可以包含導航系統、增加載荷能力和運行時長，以及執行更大規模的任務。(完)
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