鋰電池熱失控預防研究獲進展
2025-11-27 08:45 7,893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)
中國天氣網訊 本周，北方「雨雨雨」模式持續。今天(8月4日)起，兩輪降雨過程將接連來襲，影響範圍廣、局地雨勢猛烈，並可能伴有強對流天氣。中國天氣網推出北方主要影響城市降雨日曆，看哪些地方雨水不斷。 過去十天，西北至華北、東北一帶降雨頻繁，多地累計雨量遠超常年，河北、北京等地還出現極端強降雨天氣。受強降雨影響，多地遭遇洪澇災害，造成重大人員傷亡和財產損失。 本周，北方依然維持多雨模式，將有兩輪降雨過程無縫銜接。中國天氣網氣象分析師沈雨暘表示，這兩輪降雨將分別出現在4日至6日、7日至9日，具有影響範圍廣、局地累計雨量大等特點，部分地區降雨時還伴有短時強降水、雷暴大風或冰雹等強對流天氣。 從中國天氣網推出的北方主要影響城市降雨日曆來看，4日至10日，陝西商洛雨水將全勤「打卡」，甘肅隴南、山東濟寧、內蒙古通遼也幾乎天天下雨，青海西寧、河南信陽、黑龍江伊春雨日可達5天，陝西西安、河南駐馬店、河北邯鄲降雨日數也將過半，可達4天。 從降雨進程來看，第一輪降雨今天已經開啟，主要影響華北一帶，山西東部、內蒙古中東部、京津冀等地部分地區將出現大到暴雨，局地大暴雨，明後兩天主雨帶將逐漸向東向南推進，河南、山東中北部和西部、遼寧東部部分地區有中到大雨。7日，第二輪降雨將從寧夏、內蒙古河套一帶發展，之後雨帶東移南壓影響華北、黃淮、東北等地。 為何最近北方降雨這麼多？沈雨暘表示，近期暖溼氣流沿副熱帶高壓邊緣源源不斷向西北至華北、東北一帶輸送大量水汽，同時，西風槽頻繁東移並引導冷空氣南下，冷暖空氣不斷交匯的過程中，就形成了頻繁降雨。 中國天氣網提醒，北方本周兩輪降雨過程與前期多雨區重疊度較高，發生地質災害、山洪、滑坡、中小河流洪水、城鄉積澇等各類次生災害風險升高，正值暑期旅遊高峰期，建議公眾謹慎前往山區、河道等隱患區域活動。同時，關注臨近預報預警信息，儘量避免在強降雨、強對流發生時外出，確保人身安全。(策劃/杜冰冰 設計/魏來 數據支持/沈雨暘 審核/劉文靜 餘曉芬)
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