手機、汽車直連衛星 專家詳解未來「天地融合」新亮點
2026-03-07 08:25 4,681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)
錦繡天府，喜迎世運。8月7日晚，成都世運會將隆重開幕。當世運聖火在「竹夢」火炬上燃燒舞動時，四川將再次以一場體育盛會向世界展現中國式現代化的萬千氣象。成都這座千年古都已向五洲健兒與四海賓朋發出熾熱的呼喚：歡迎你，世界運動會的追夢人！ 世界運動會是非奧項目最高水平的國際綜合性運動會，成都世運會是中國大陸首次舉辦的世運會。錦繡天府門扉開，共襄盛舉向未來。從兩年前的大運會到如今的世運會，成都即將再次向世界奉獻一場兼具國際標準、中國風格、巴蜀韻味的體育盛會。 這是一場數智賦能的世運會。成都世運會是一場體育與數智科技的「雙向奔赴」。成都是一座同時擁有千年古都和"科創之城"名片的城市，在這裡，每小時誕生8項專利，每天新增4家高新技術企業。當世運會與成都相遇，數智科技與人文的碰撞，正在書寫新的城市傳奇。世運村內，零售機器人、配送機器人、巡邏機器人等組成機器人服務「天團」，這群「成都造」機器人靠自研導航算法「認路」，多機協同調度如同默契隊友。比賽場館內，「鏜鈀」機器人擔任「啦啦隊」角色，實現多臺機器人協同的群舞；泳池清潔機器人智能規劃清潔路徑，避免重複或遺漏；智能導航機器狗可以理解自然語言，規劃最優路線並安全避障引路，行進中還可暢聊賽程、城市文化。 這是首屆「碳中和」世運會。作為公園城市示範區首提地，成都將世運會賽事籌辦深度嵌入城市綠色轉型脈絡，深入推動世運會綠色低碳辦賽各項工作落實，努力向世界呈現一場彰顯公園城市特質的「碳中和」世運盛會。此前，成都世運會執委會印發《成都世運會綠色低碳辦賽行動指南》，提出「1+3+9+N」行動體系，即以「賽事碳中和」1個目標為引領，聚焦「碳減排、碳抵消、碳中和」3大方向，開展「低碳能源、低碳場館、低碳交通」等9項行動，並配套26條具體措施。比如，各場館積極加強綠電能源利用與保障，因地制宜開發使用可再生能源；場館改建採用環保材料和節能技術；賽事服務保障工作中新能源公交車輛使用率不低於90%，新能源大巴、氫燃料汽車等綠色交通工具投入使用等。 這是一場簡約而不簡單的世運會。在成都世運會籌備工作中，始終秉持「簡約、安全、精彩」的辦賽理念，把節儉要求落實到每一個細節中。成都世運會8大賽區、27個競賽場館(場地)中，18個通過對現有場館進行局部功能調整實現，9個依託湖泊公園臨時搭建，沒有新建場館。本屆世運會不新建運動員村，兩個運動員居住區主要依託既有酒店的軟硬體設施和運營團隊提供各類服務。世運村的一些設備承襲了成都大運會的「裝備」，還向成都各大高校借用了不少。競賽器材配置方面，成都遵循「贊助優先、能借不租、能租不買」原則，最大限度減少器材採購成本。不少場館的板房、帳篷、看臺及現場擴音設備都是租賃的，賽後將拆除或返還。 成都世運會是一扇向世界展示成都的窗口。廉潔高效的籌辦工作、讓人耳目一新的世運村、嘆為觀止的各類場館、令人驚奇的前沿科技應用，它們的背後，是動力強勁、活力四射、氣象萬千的中國成都。(向秋)
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