周鴻禕大戰世界盃冠軍機器人：秀過人，然後被搶斷
2026-01-15 21:38 7,284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)
編者按： 習近平總書記在浙江工作期間，親自部署實施文化大省建設「八項工程」。本端推出「習近平在浙江的文化故事」，讓我們循跡溯源，感悟偉大思想蘊含的科學真理價值、強大精神力量、博大文化情懷。 21世紀初，浙江有些農村流傳一句話：「千年不聽鑼鼓響，萬年才見戲開場。」農民精神文化生活貧乏現象凸顯。 2005年6月，在全省宣傳文化系統調研座談會上，習近平逐一列舉看到的問題：不少農村文化陣地缺設施、缺經費、缺人才、缺內容，一些偏遠農村甚至無法收聽收看廣播電視節目…… 這次座談會後，「錢江浪花」藝術團成立了。52歲的陸湘漢奉命開出文藝大篷車，為基層群眾送演出。 「『錢江浪花』，名字是習書記定的。他還設了目標，五年之內，藝術團要走遍全省鄉鎮。」陸湘漢回憶說。 在省委支持下，全省文藝院團紛紛響應，當家臺柱子、梅花獎名角和七藝節精品，都到「大篷車」上亮相，在百姓家門口演出，村民們喜出望外。 龍洋鄉的故事打動了我們—— 一次，「大篷車」開赴遂昌縣龍洋鄉。快到時，遇到山體塌方，車過不去，演出要取消了。演員們給村裡打電話。 村民們一聽就急了，掛了電話，拿上繩子、扁擔，跳上手扶拖拉機，很快趕到了。 大家二話不說，扛起道具，挑著設備，翻山越嶺，奔向村裡。還有一個孕婦，大著個肚子，拿起演員的服裝包就往村裡走。 村口，男女老少等在寒風裡，備好了熱茶、麵條、黃粿糕。演員們感動了。兩個多小時的演出，他們亮出「十八般武藝」，喝彩聲不斷，村民的巴掌拍得通紅…… 這是一場雙向的奔赴——村民們得到了文化的食糧，文化從農村得到了豐富的滋養。 像這樣「用肩膀抬來的演出」，習近平批示肯定：特色鮮明，形式多樣，貼近基層，富有實效。 「那天我到省行政中心拿批示。剛要走，工作人員說習書記在等我……」陸湘漢有些激動。 辦公室裡，習近平用力握住陸湘漢的手：「感謝你們為農民做了很多好事！希望你們認真總結，不斷完善，把更多的精彩節目送到農村。」 這次見面，讓陸湘漢幹勁兒更足了，下鄉的腳步更勤了。20年間，「錢江浪花」送演出5000多場，吸引觀眾1000多萬人次…… 「錢江浪花」前浪帶後浪——20年來，農家書屋、文化禮堂、鄉村博物館……如雨後春筍，讓村民「放下筷子就想去」，還引得無數城裡人慕名而來。 (潮新聞 浙江日報採訪組)
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