喧囂中安靜所有人，12歲初中生在上海書展手抄《敦煌學大辭典》……
2026-03-07 11:25 1,579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)
西寧8月13日電 (李雋)13日，記者從青海省水利廳獲悉，該省出臺《青海省黃河流域實行強制性用水定額管理辦法》(以下簡稱《辦法》)，聚焦黃河流域高耗水工業和服務業，科學制定用水定額標準，嚴格執行與監管，引導用水單位採用先進節水技術設備，持續提升水資源利用效率，為黃河流域生態保護和高質量發展提供水資源保障。 在黃河流域，水資源短缺已成為制約地區發展的關鍵因素，實行強制性用水定額管理，是落實水資源剛性約束制度的重要舉措。該省出臺《辦法》旨在通過建立健全用水定額管理制度，強化水資源剛性約束，推動黃河流域水資源節約集約利用。 資料圖為青海省海東市境內蜿蜒的黃河。李玉峰 攝 針對火力發電、選煤、煤化工、建材等高耗水工業，青海省通過實施強制性用水定額管理，促使火電企業優化用水流程，採用高效節水冷卻技術，減少水資源消耗；推動選煤企業改進洗煤工藝，提高水資源循環利用率，降低單位產品用水量；倒逼煤化工企業加大節水技術研發與應用，從源頭減少水資源浪費；促使水泥企業加強用水管理，推廣節水型生產工藝；推動鋼鐵企業進行節水技術改造，提高用水效率，降低生產成本等實現水資源高效利用。 針對賓館、遊泳場館、洗車洗浴場所、高校等高耗水服務業，青海省通過定額管理，促使賓館加強用水設備的維護與更新，推廣節水器具，提高水資源利用效率；推動遊泳場館優化水循環處理系統，延長池水更換周期，降低用水量；要求洗車場所採用節水型洗車設備和工藝，引導洗浴場所安裝節水噴頭、智能控水設備等，同時促使高校加強用水管理，開展節水宣傳教育，推廣節水技術和措施，營造校園節水氛圍。 據介紹，高耗水工業和服務業實施範圍並非一成不變，該省將根據國家新出臺相關規定和經濟社會發展、產業結構調整、行業用水情況變化、節水技術工藝水平提升等因素適時更新調整，以確保用水定額管理的科學性與適應性。(完)
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