寧夏實施「四大工程」引育人才
2026-01-12 06:39 3,429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)
烏魯木齊8月9日電 題：探「方圓」絕代雙塔 觀絲路文化交融 作者 苟繼鵬 在新疆喀什市城區外荒漠中的莫爾寺遺址現場，矗立著一高一矮、一圓一方兩個高大的「土墩子」惹人注目。今年，莫爾寺遺址入選「2024年度全國十大考古新發現」後，搭乘火車的人們途經此處，總不免透過車窗搜尋絕代雙塔的身影。 「這是迄今發現中國最西部、保存較完整的大型地面土建築佛寺遺址，是中國早期大型地面佛寺和佛教中國化的典型代表。」負責上述遺址考古發掘的中央民族大學教授肖小勇說。 圖為莫爾寺遺址。 苟繼鵬 攝 2019年，中央民族大學與新疆文物考古研究所合作開啟莫爾寺遺址主動性考古發掘。「第一次去現場勘察，從地面上看感覺幾乎沒有多少工作的餘地。」肖小勇回憶說，但發掘不到半個月，第一座僧房就出現了，讓考古團隊看到了希望。 6年間，在考古人員不斷深挖下，僧舍、迴廊式佛殿、長方形大佛殿、講經堂、廚房、儲物間、餐廳等建築浮出地面。累計發掘4600平方米，發現遺蹟包括18座單體建築共計62個房間、2條階梯式踏道，出土上萬件各類文物和文物殘片。 圖為莫爾寺遺址現存圓塔。 苟繼鵬 攝 「莫爾寺既有自身特色，也能在其中看出印度、犍陀羅、中亞、當地和中原等不同地方的元素。」肖小勇說，其提供了中國早期佛寺布局及其發展演變的樣本，推進了古疏勒及絲綢之路佛教考古和中國早期佛寺起源研究。 根據考古研究，莫爾寺遺址始建於公元1世紀，約9世紀末10世紀初廢棄，前後延續約900年，分為兩個階段。 第一階段的建築主要為帶有印度、中亞風格的覆缽式塔(即現存的圓塔)及僅見於本地的獨棟多室僧房。第二階段在原有建築基礎上，新增方形大塔和帶迴廊的佛殿，寺院禮拜中心逐漸演變為「塔殿並重」。7世紀以後，還新修講經堂和大佛殿，應是受到了中原文化影響。 肖小勇認為，佛教於公元前1世紀左右傳入新疆後，在喀什地區形成一個佛教傳播中心，並影響到庫車及更遠的地方，繼而向中原地區傳播，與當地文化形成交融互動格局。後來，隨著歷代中央政權對西域的有效管轄，中原佛教又「西漸」至此，對當地產生重要影響。 在2024年考古發掘中，一塊泥瓦片的出現讓肖小勇十分驚喜。「泥瓦是唐代大型高規格建築中常被使用的構件。結合史料記載，武周時期曾在疏勒鎮修建大雲寺，我們有理由推測莫爾寺可能是一座國家級寺廟。」肖小勇說，這不僅證明了新疆地區宗教的多樣性，更彰顯了中央王朝對西域地區的有效管轄和宗教管理。 肖小勇表示，多年來對該遺址的考古發掘表明，中原文化在商品經濟、佛教建築和佛教藝術等方面對西域地區產生深遠影響，實證了中原和西域交往交流交融、中央政權對西域有效管治和宗教管理、人類不同文明交流互鑑。莫爾寺遺址也是中華文明多元一體、兼容並蓄的有力見證。(完)
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