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2026-01-19 10:44 1,532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)
銀川8月3日電 題：西夏陵「返璞歸真」 科技助千年遺址「開口說話」 作者 楊迪 葉雨晨 隨著西夏陵入列《世界遺產名錄》，成為中國第60項世界遺產，其展示形式與設計理念迅速登上社交媒體平臺熱榜。特別是遺址區內點狀分布的建築復原解說牌與鋼絲網雕塑，被稱為陵區展示中的「點睛之筆」。 7月14日，西夏陵遺址區內的3號陵石象生。 葉雨晨 攝 近千年前的遺址何以重塑風貌、矚目世界？這得益於科學的展示理念與先進的技藝「加持」。 2011年，西夏陵申遺工作啟動。同年，中國建築設計研究院有限公司建築歷史研究所(下稱「建築歷史研究所」)接手西夏陵國家考古遺址公園的規劃設計。 建築歷史研究所副所長劉劍回憶，彼時的西夏陵帝陵邊界模糊、周邊環境雜亂，整體風貌亟待梳理，與今日判若兩地。 「党項人在此建陵，看中的正是賀蘭山下的自然氛圍。」劉劍近日接受記者採訪表示，「我們要做的，就是去景區化，恢復陵區歷史環境，返璞歸真。」 秉持這一理念，項目團隊初期在保留遺址真實狀態的基礎上，建立了一套專業、真實、完整，又具備公共傳播力的展示體系。 設計的第一步，便是「做減法」，在陵區內部開展相應環境整治工作。 博物館和遊客中心被整體移至110國道以東，通過地下通道與陵區相連，雜亂無章的設施建築被拆除，需要保留的建築進行外觀改造，幹擾陵區視線關係的林地被移栽，賀蘭山前平坦開闊的歷史景觀得到恢復。 傳統景區的「標配」設施也被替代升級。新圍欄形態低矮，採用拉絲不鏽鋼材質，遠觀幾近隱形，近看則劃清邊界，防止誤入；解說牌從突兀的立式大版面改為斜臥在地面上，與陵區景觀融合，力求「見而不顯」。 環境改變後，下一步便是重塑陵區的視覺語言，賦予西夏陵9座帝陵既獨立又相互關聯的敘事主題，讓這段距今近千年的歷史「開口說話」。 3號陵格局保存非常完整，主題被確定為「重現」，幫助觀眾理解西夏帝陵的基本形制；4號陵依山而建，突出「環境」特徵，引導觀眾感知遺址環境與選址理念；6號陵因出土文物豐富，主題設定為「建造技藝」，基於考古發現展示西夏建築工藝與手工業水平…… 遺址展示不僅服務專業研究者，更應藉助科技手段，幫助公眾「看見」和「看懂」那些殘缺不全的歷史信息。 為此，項目團隊與中央美術學院團隊合作，結合美術史、党項服飾與同時期帝陵研究，對石象生殘片進行推測性復原——將已知的實物殘塊以實體材料呈現，而想像部分則以鋼絲網勾勒，兩者加以明顯區分，既還原形態，又避免過度具象導致誤讀。 在西夏陵的展示設計中，項目團隊還採用了一種實景疊合的復原手段，即通過在透明玻璃板上繪製或列印復原圖像，使觀眾站在特定角度時，能清晰看到遺址現狀與歷史形態的重合輪廓。 7月14日，西夏陵遺址區內，遊客通過實景疊合的復原手段可以看到遺址現狀與歷史形態的重合輪廓。 葉雨晨 攝 劉劍回憶，這一設計靈感最初來源於赴羅馬考察時的見聞。當時，一本旅遊紀念冊中將遺址照片與透明塑料片疊加，塑料片上手繪出遺址缺損部分及古代人物形象，呈現出生動形象的歷史復原效果。「這一手法不僅體現了對文物現場的尊重與還原，也反映出中外文創理念在展示藝術中的融合與創新。」 此外，項目團隊打破「文物應陳列於博物館」的慣例，將部分出土文物以複製形式重新歸置於其發現地。通過採集大量典型文物——如蓮紋花磚、鴟吻、脊獸、力士碑座等的三維掃描數據，採用高強無機纖維材料翻模製作文物複製品，並進行表面質感處理，儘量還原其歷史肌理。 成為世界遺產不是終點，而是新的開始。劉劍表示，後續西夏陵還會給公眾帶來更多新體驗。(完)
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