走迷宮、能融冰 微型多功能機器人在西工大誕生
2025-11-28 19:52 5,185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)
杭州8月4日電 題：重訪浙江杭州東洲：一封抗戰家書何以感化敵人？ 作者 嚴格 林波 他犧牲時，懷裡的家書竟感化了戰場上的敵人。這封家書被帶回日本，幾十年後公之於眾。一段塵封已久的故事就此浮出水面。 近日，作者參加浙江省檔案館組織的「我在檔案現場 解密檔案故事」活動，走進抗戰期間東洲保衛戰發生地杭州東洲等地，探尋這封抗戰家書背後的故事。 近日，杭州市富陽區東洲島一景。 林波 攝 家書 2019年，杭州抗戰歷史研究者何明敏買到了侵華日軍第22師團第85聯隊史《軍旗之下》。這裡收錄了一篇侵華日軍軍官手記，標題為《哀悼青年軍官王晉藩君之死：長沙島(東洲島)第一線突擊小隊長手記》(以下簡稱《手記》)，記錄了中國軍人英勇抗戰的往事。 1939年3月，日軍進攻杭州富陽東洲島，東洲保衛戰就此爆發。東洲島位於杭州富陽東部，是富春江下遊的大沙洲，也是抗戰時中國軍民的前沿陣地。 據《杭州抗戰紀實》記載：此戰雖勝，但中方損失慘重，傷亡230餘人。 日軍第85聯隊第3大隊第9中隊小隊長橋爪辰男，是《手記》的作者，他說，其部下在一名陣亡中國軍人身上發現一封信與一張照片，並交給他。 這封信用毛筆書寫，字跡工整，是一位父親寄給兒子的家書——「承韶吾兒：收閱昨接來函，知汝在富陽大源見習，皆獲平安，予心深慰。刻家內皆得平善，無庸遠念。惟汝母親見汝年少遠方見習，辛苦異常。更兼時局未定，無時無刻皆是憂慮於汝。切要體量父母愛汝之心，在外見習，千萬見機而作，心中格外特別謹慎，諸事皆要思想進退，勿任意敏強。諸凡切要留心，以免疏忽之慮。天氣嚴寒須要加衣，須要時常寄信安家勿誤為要。耑此並詢。近佳。父字。」 「家書抵萬金」，在戰爭年代，這封不到200字的家書，承載著父母對兒子最真切的牽掛與平安的期許。 根據《手記》，作者知道了家書中的兒子，也就是陣亡的中國軍人名字——王晉藩。 《軍旗之下》一書記錄的家書及王晉藩照片。 林波 攝 追尋 橋爪辰男在《手記》中，感慨王晉藩父親信中滿是關愛，還稱王晉藩「為悠久大義任務而獻身，生死已被超越，你的魂魄將久遠地活在我的靈魂裡。因為這件事，我後來的中文名字就叫作王晉藩」。 在浙江省檔案館館藏的一份「抗敵殉難名冊」中，作者找到了王晉藩的信息：福建福安人，浙江省國民抗敵自衛團第一支隊第四大隊第十一中隊見習少尉，1939年3月犧牲於杭州富陽東洲，時年18歲。 何明敏感嘆不已，橋爪辰男是殺害王晉藩的日軍入侵者，但是這封家書也一定程度感化了他。 他認為，橋爪辰男的《手記》中所流露的，不僅有對這位忠勇赴死的中國軍人的敬重、讚佩，更有同為人子、同樣初入軍旅的物傷其類——王晉藩剛出校門，尚在見習期就戰死沙場，這可能是他經歷的第一場也是最後一場惡戰；橋爪辰男也是從日本陸軍士官學校畢業不久，東洲之戰也是他的首次參戰。 《手記》裡的照片，王晉藩還是學生模樣，略顯稚嫩。當時，照片和家書被王晉藩藏在懷裡帶上戰場，犧牲後又被橋爪辰男帶回日本。 何明敏也在思考，王晉藩的父母家人當時是否得知消息？他長眠何處？家書是否還在橋爪辰男後代手中？能否歸還給後人？於是，他聯合溫州文史學者王長明、夏新天等志願者，開始找尋資料。 王晉藩照片背面寫有「溫州中學卒業」字樣。王長明和夏新天據此查到線索，在溫州市檔案館和《溫中百年》中找到溫州中學1939年春初中畢業生名單，其中有王晉藩。他的籍貫是福建福安。 志願者們踏上從浙江溫州到福建福安的追尋之路。 據1940年12月出版的《福建教育通訊》記載，王晉藩主動從戎，以身殉國，其父王景仁將撫恤金三百元捐獻給福安縣抗敵後援會，該會呈請總會予以嘉獎。 幾經輾轉，志願者找到了王晉藩的侄子王一凡，隨後聯繫上他。王一凡很激動，希望能到溫州、富陽走走看看，也期盼早日拿回家書。 浙江省黨政團警人員及人民因抗敵殉難名冊。(浙江省檔案館館藏) 重返 近日，作者前往杭州富陽東洲島。在富春江北岸，翻開彼時的日軍作戰地圖——1939年3月21日凌晨，橋爪辰男所在侵華日軍第85聯隊主力，就從這裡發起渡江攻擊。 富春江北岸對面就是東洲島，當時王晉藩所在的浙江國民抗敵自衛團第一支隊第四大隊，奮起還擊。 這是一次不對等的戰鬥。 日軍一個聯隊有3000多人，武器裝備精良，甚至當天日軍使用了毒氣彈。 而浙江國民抗敵自衛團第一支隊第四大隊只有不到1000人，幾乎沒有重武器。更何況，這是一支由學生和警察等熱血青年組成，剛剛成立半年、幾乎沒有像樣訓練的自衛隊。 18歲的王晉藩在中學畢業後就上了戰場。 而24歲的橋爪辰男，也剛剛從日本陸軍士官學校畢業，但他受過正規軍校的完整訓練。 此刻，作者眼前的富春江風平浪靜，但1939年3月，是炮聲隆隆，血雨腥風。 如今東洲島已經修建了橋梁，風景優美，一片田園風光，被譽為「富春江上的世外桃源」，露營、騎行等活動深受杭州戶外圈子喜愛。島上，當地村民陸人淼自發創辦了東洲保衛戰史料陳列館。他說，要把歷史告訴更多人。 遺憾的是，王晉藩的長眠之地至今無法確認。但是，作者知道，他就在我們腳下的這片土地裡。在東洲保衛戰紀念亭，我們為他獻花，還想對他說：「抗戰勝利80年了，山河無恙，我們沒有忘記你。」(完)
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