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2025-11-13 18:32 5,432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)
北京8月9日電 (記者 陳杭 徐婧 呂少威)2025世界機器人大會8日在北京開幕。大會以「讓機器人更智慧，讓具身體更智能」為主題，200餘家國內外機器人企業攜1500餘件展品亮相，其中首發新品100餘款。 8月8日，超大尺寸的人形機器人吸引觀眾。當日，2025世界機器人大會在北京經濟技術開發區開幕。本屆大會主題為「讓機器人更智慧，讓具身體更智能」，200餘家國內外機器人企業的1500餘件展品集中亮相。 記者 賈天勇 攝 中國科學技術協會主席萬鋼在致辭中表示，作為機器人的高階形態和具身智能的重要載體，人形機器人在生產製造、倉儲物流、安全防護、家政服務、教育醫療等場景中日益發揮重要作用。中國聚焦這一前沿技術和未來產業持續發力，拉動新消費、催生新產業、擴大新就業，促進經濟發展，改善民生福祉。 電子與電氣工程師協會(IEEE)主席兼執行長凱薩琳·卡莫爾指出，未來，IEEE將一如既往地秉承開放與協作的理念，希望以世界機器人大會為橋梁，進一步加強與中國同行的聯繫，共享機器人發展脈動、共迎機器人發展機遇。 北京市市長殷勇在致辭中表示，目前，北京市機器人產業發展水平位居全國前列，人形機器人產業規模約佔全國1/3，今年上半年產業營收增長近40%，機器人專精特新「小巨人」企業數量居全國首位。面向未來，北京將持續加大機器人產業發展支持力度，全力打造具有國際影響力的機器人創新高地。 聯合國工業發展組織副總幹事鄒刺勇指出，將與眾多志同道合的合作夥伴並肩攜手，在技術創新、標準制定、國際交流等方面加強合作，為發展中國家工業可持續發展不斷做出努力。 「機器人產業發展的根基在於創新，活力在於合作，未來在於共享。」中國工業和信息化部副部長辛國斌在致辭中表示，中國政府高度重視機器人產業發展，今年上半年，機器人產業營業收入同比增長27.8%，工業機器人和服務機器人產量同比分別增長35.6%和25.5%，連續12年位居全球最大工業機器人應用市場。 開幕式上發布了《2025人形機器人十大潛力應用場景》，遴選出工業通用操作、汽車製造、3C製造、船舶製造、石油化工、電力生產、安全應急、商業服務、家居服務、農業生產等十大潛力應用場景，為技術攻關與產業化落地提供明確路徑指引。 大會由中國電子學會、世界機器人合作組織共同主辦。中共中央政治局委員、北京市委書記尹力，工業和信息化部部長李樂成等出席開幕式。(完)
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