「最美科技工作者」用「高產處方」賦能「西部糧倉」
2026-01-17 01:27 5,576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)
青海果洛8月13日電(張忠蘋)8月13日，2025阿尼瑪卿生態體育文化節(以下簡稱：「文化節」)在青海省果洛藏族自治州瑪沁縣格薩爾廣場啟幕。 圖為開幕式現場。張忠蘋 攝 此次文化節以「極限挑戰·生態覺醒」為主題，將阿尼瑪卿極限挑戰賽、民俗展演、歌舞演出、特色產品展銷等融合，倡導生態保護，進一步展現「冰川黃河，聖山瑪沁」的特色生態文化魅力。 開幕式上，富有民族特色的舞蹈、悠揚的藏歌，還有馬背藏戲、格薩爾說唱等非遺表演輪番上演，讓現場觀眾沉浸式體驗到藏族民俗文化的深厚底蘊。 圖為舞蹈表演。張忠蘋 攝 文化節期間將通過舉辦民族特色產品市集、原生態藏歌表演、民族服飾展現、優秀攝影作品展出等活動，為選手和遊客提供豐富的互動體驗，延伸賽事價值，展現瑪沁獨特的高原文化魅力。 此次2025阿尼瑪卿生態體育文化節的舉辦，是瑪沁縣以賽事競技為核心、文化展演為載體、生態探索為體驗，呈現出深度融合的全新模式。 圖為參加阿尼瑪卿極限挑戰賽的選手代表與觀眾互動。張忠蘋 攝 「本次文化節依託著果洛藏族自治州及阿尼瑪卿雪山獨一無二的自然與文化稟賦，通過賽事競技、文化展演與生態探索的深度融合，探索出一條生態優先、文體賦能的高質量發展新路徑。」青海省果洛州委副書記、瑪沁縣委書記楊文淵表示，以果洛生態覺醒之旅為紐帶，以賽事為核心，以生態體育文化節為載體，讓更多人親身走進瑪沁、深度了解瑪沁、由衷愛上瑪沁。(完)
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