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11日電 題:李約瑟與中國抗戰有哪些少為人知的故事? ——訪英國劍橋李約瑟研究所訪問學者劉曉 記者 聶芝芯 英國著名科學家李約瑟1943年至1946年間赴華考察,走訪300多所大學、科研和企事業機構,目睹中國人「雖國難當頭、科研不輟」。他用鏡頭和文字記錄了怎樣的中國抗戰精神?他為何被中國人稱為「雪中送炭的朋友」? 中國科學院大學科學技術史系教授、英國劍橋李約瑟研究所訪問學者劉曉,近年對李約瑟的一手戰時文獻進行了梳理與研究,近日就此接受「東西問」專訪。 現將訪談實錄摘要如下: 記者:1943年正值中國抗戰,英國科學家李約瑟為何要冒險來到戰火紛飛的中國? 劉曉:李約瑟於1943年2月到達昆明,其來華計劃經過長時醞釀。最早可追溯到1939年與中國留學生魯桂珍的接觸。通過她,李約瑟了解到悠久燦爛的中國文化,激發他對中國古代科技與社會研究的興趣。 全面抗戰自1937年打響,魯桂珍老家南京遭受大屠殺。李約瑟夫婦非常了解中國人民的苦難,曾向中國使館請求赴華訪問。但在戰況危急關頭,李約瑟實際上無法成行。 太平洋戰爭爆發,美英對日正式宣戰,英國開始重視英中之間的關係,李約瑟隨之進入高層視野。由於科學的中立性以及在戰爭中的重要價值,其外交作用顯現。李約瑟作為劍橋大學教授和皇家學會會員,正式獲得外交官身份,擔負起戰時外交工作。 穿軍裝的李約瑟。受訪者供圖 記者:李約瑟目睹中國人在艱苦環境下搞科研,為抗戰出力,中國人的戰時精神面貌如何打動李約瑟? 劉曉:李約瑟最初懷著同情和援助的心態來華,但他看到中國科學家和教育工作者在極為艱苦條件下,依然保持頑強的意志和高昂的熱情,他逐漸從感動到敬佩,發自內心支持中國人民。 昆明是當時中國重要對外通道,聚集眾多重要機構。李約瑟參觀了南遷的北平研究院物理學研究所,看到該所完全轉向戰時工作,設有光學工廠,給盟軍空軍製造水晶振蕩片。他們從美孚油桶上剪下一片片馬口鐵皮圓盤,用榔頭敲打成薄片,然後放在腳踏機械上令其飛速旋轉,便可切割水晶。 在西南聯合大學的實驗室,李約瑟看到:細胞核染色用的蘇木精買不到,就從雲南土產蘇木中提取;顯微鏡的載片不夠,就切割被空襲震破的窗玻璃代替……他還得知,物理學家趙忠堯用冒著生命危險,從北平清華大學帶出來的50毫克鐳,做了些人工(中子)放射性元素實驗,他認為這代表了一種「知其不可為而為之」的精神。 「中央防疫處」生產抗戰急需的血清和疫苗,成功試製青黴素。在李約瑟看來,疫苗工廠的故事「本身就是一首史詩」,瓊脂通過特殊處理而能夠重複利用,是最體現防疫處頑強精神的典型做法。 本想潛心從事科學史研究的李約瑟「覺得道義和物質援助的需要太迫切了」。因此在抵達重慶後,李約瑟向英國文化委員會撰寫報告,提出成立中英科學合作館開展援華工作。李約瑟很快收到倫敦的批准,迅速列出考察途中記錄的中國科技機構急需物品清單。 記者:李約瑟為戰時中國科學和教育做了什麼,而被中國人稱為「雪中送炭的朋友」? 劉曉:抗戰後期,古老中國的新生科學力量近乎「奄奄一息」,李約瑟首要任務是鼓舞士氣和提供急需援助。 經倫敦批准,李約瑟可利用「駝峰航線」運送中國科學家急需補給。他在來華的美軍運輸機上分配到足夠空間和噸位,按其要求從加爾各答採購的物資便會運來,至少每周一次,由英國政府承擔運輸費用。中國後方的大學也受益於英國饋贈。 這些物資包括科技圖書、期刊、縮微膠捲和科學儀器。許多散布到窮鄉僻壤的大學和機構,大量藏書丟失,李約瑟贈送的6775冊圖書無異於雪中送炭。167種英國科技、醫學雜誌以縮微膠捲的形式送到中國。科學合作館為中國大後方的實驗室提供緊急科學器材供應服務,辦理了333份訂單,對維持科研活動作出切實貢獻。 李約瑟在戰時條件下重建了科學的聯絡渠道。他在《自然》雜誌上發表文章,介紹每次旅行看到的不同地區的科學技術概況,中國《科學通訊》等刊物被送到西方散發或轉載。他還直接推薦中國研究論文向國外著名刊物投稿,向西方推送了139篇手稿,接受率達86%。 他還為中國科教機構提供諮詢意見。在重慶,他的團隊至少做過100次演講,在旅行途中共計做過123次科學講座。這些講座中除了學術內容外,還有關於戰時科學的動員、加強國際聯絡等切中要害的建議。 1943年李約瑟、吳作人在敦煌合影。受訪者供圖 記者:二戰結束後,李約瑟推動「以科學促和平」、推動國際科學合作。中國之行產生何影響? 劉曉:李約瑟的戰時來華使命中,推動國際科學合作一直佔據優先位置。他認為,此次大戰催生了一種不同以往的國際科學的有組織聯絡,即「科學合作館」。 他到昆明發表的第一場演講即關於科學的國際合作,將最先進的應用科學與純科學,從高度工業化的西方國家輸送到工業化程度較低的東方國家。中英科學合作館設於大後方重慶,協助中國科學家開展正常的科學活動,改善工業落後狀況。戰後根據聯合國科教文組織決議,全球範圍內多處科學館設立,均在較不發達地區。 李約瑟在重慶期間,與八路軍辦事處的周恩來建立真摯友誼,發自內心地認同中國應該走社會主義道路。抗戰勝利之際的北方之行,他就有親自前往延安的考量。李約瑟被視為中國人民的真正朋友,1949年後成為中國與西方聯繫的重要紐帶。 記者:您對李約瑟及抗戰時期中國科技史的研究,足跡跨越東西,發掘出哪些新資料? 劉曉:這項研究工作結合李約瑟的日記和照片,圖文並茂展示戰時中國科學的全景,完成《李約瑟鏡頭下的戰時中國科學》一書。我們從英國李約瑟研究所收藏的1400多張相關照片中,選用了800多張,很多照片是首次與公眾見面。 通過整理和解讀李約瑟的一手戰時文獻,包括論文、日記、報告和通信,我們重新釐清了一些重要問題,例如李約瑟身份權限、物資保障,也對其來華路線進行勘誤。 從中我們看到李約瑟逐步深入認識中國科技、文化的進程。他通過與中國學者的交往,找到志同道合的朋友,其國際科學合作事業也得到他們支持——許多中國人戰後進入聯合國教科文組織任職。 更多的人,在以後更長的歲月中為李約瑟寫作《中國科學技術史》提供重要幫助。1982年9月,李約瑟訪華時談及擬籌建東亞科學圖書館,數日內即得到愛國華僑捐款64萬英鎊。同年10月23日,全國科學技術獎勵大會召開,《中國科學技術史》被評為自然科學一等獎,李約瑟是首位獲此獎的外國人。(完) 受訪者簡介: 劉曉。受訪者供圖 劉曉,中國科學院大學科學技術史系教授,英國劍橋李約瑟研究所李氏基金訪問學者,中國科學技術史學會常務理事。研究方向為近現代科技史、國際科技交流與合作、中國科學院院史,著有《李約瑟鏡頭下的戰時中國科學》《何澤慧傳》《國立北平研究院簡史》等。
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