首批5個國家公園有了「戶口本」
2026-01-09 05:46 8,867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)
「同學們看這幅剪紙，它講述的是回民支隊在阜城縣突圍的故事……」近日，河北省衡水市阜城縣教育局青少年校外活動中心組織中小學生，到剪紙藝人王永濤的工作室，在體驗阜城剪紙中了解抗戰歷史，這是衡水市開展愛國主義教育活動的縮影。暑假以來，衡水市中小學生通過實地探訪、閱讀經典、互動體驗等形式，傳承和弘揚偉大抗戰精神。 為引導廣大中小學生堅定理想信念、厚植家國情懷，衡水市教育局利用暑假，在廣大中小學生中組織開展了愛國主義教育「四個一」活動，即鼓勵學生就近參觀一處愛國主義教育基地或研學基地、觀看一部愛國主義影片、閱讀一本紅色經典書籍、撰寫一篇心得感悟。各學校結合實際，精心組織開展了形式多樣的活動，吸引全市中小學生積極參與。 用腳步丈量紅色沃土。抗日戰爭時期，衡水湧現出許多可歌可泣的英雄人物。衡水市各學校用活用好紅色資源，組織引導學生就近參觀愛國主義教育基地，聆聽革命故事。衡水中學組織部分學生前往阜城馬本齋紀念園及武強縣林東村抗日戰爭紀念園；第十三中學的部分學生則以個人或小組的形式，參觀了安平縣臺城村中共第一個農村黨支部紀念館、饒陽縣耿長鎖紀念館；故城縣高級中學聯合縣黨史辦，組織師生前往紀念館，並走訪抗戰老兵，在實踐中傳承紅色基因。 以光影傳遞家國情懷。一部紅色經典影片，就是一堂生動的思政課。衡水市鼓勵學生觀看反映革命歷史、國家發展、時代變遷等內容的優秀影視作品，廣受大家歡迎。阜城縣第七小學、衡水市前進街小學和珍寶街小學的學生們，觀看愛國電影後精心製作了明信片，畫英雄人物、寫英雄事跡；衡水市第四中學開展了紅色電影進校園活動，組織師生觀看革命歷史題材電影《井岡星火》；衡水市第二中學組織了主題觀影活動，同學們觀看了《覺醒年代》《長津湖》等多部影視作品，並通過班級微信群、線上主題班會等形式分享觀影心得。 文字裡重溫革命歲月。衡水市引導學生精選紅色經典書籍進行閱讀，從中汲取奮進力量。衡水市南門口小學開展了「誦讀紅色經典」活動，孩子們積極參與，用稚嫩的聲音傳遞對革命先輩的敬意；衡水市第七中學建立常態化紅色閱讀機制，聯合桃城圖書館設立「抗戰圖書角」，館藏抗戰史料、英雄傳記等書籍超1000冊，供師生借閱，並開展月度「紅色書籍分享會」及徵文評比；棗強縣第六小學、武邑縣清涼店明德小學的學生，有的在家裡搭建了「紅色故事小舞臺」，有的參加學校舉辦的講故事比賽，聲情並茂地向家長、同學講述《小英雄雨來》《敵後武工隊》等經典故事，「紅色種子」在青少年心中紮下根。 感悟中汲取奮進力量。衡水市還積極引導學生通過以上參觀、觀影、閱讀等活動，結合自身經歷和感受，撰寫心得體會。學生們結合興趣專長，以文字、手抄報、連環畫、參加志願活動等不同形式表達對偉大祖國的熱愛。 (本報記者 耿建擴 陳元秋 本報通訊員 段文雅)
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