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2025-11-13 19:10 3,347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)
立秋時節，第27屆上海讀書節「畫筆下的童年記憶」場景讀書會落地朵雲書院˙楓涇店。作家、畫家與30多組職工家庭齊聚一堂，以圖書《英子奶奶畫畫》為線索，品讀金山農民畫的非遺魅力，探索職工家庭親子溝通路徑，助力「職場父母」構築和諧家庭，傳遞書香文化，培育優良家風。 第27屆上海讀書節「畫筆下的童年記憶」場景讀書會「我不是『天才作家』，也沒有秘訣，我只是在畫畫的時候又變回了小孩子。」活動在青年讀者的誦讀聲中拉開帷幕。伴隨童趣音樂和畫面，大小讀者紛紛沉浸到《英子奶奶畫畫》的情境選段中。《英子奶奶畫畫》以明快的筆觸，描摹了金山農民畫畫家張新英的藝術人生。撰寫這本書的上海作協副主席殷健靈分享其創作緣起和走訪張新英的採風故事。退休後，張新英在畫家丈夫吳彤章的鼓勵下走上藝術道路的，創作前，她會讓思緒倒帶，回到童年、對話自我，再把真情訴諸筆端。在殷健靈看來，這份用心作畫的真誠十分寶貴，呵護這份孩童般的真誠，從生活土壤中汲取靈感，才能成就真正的藝術。 上海作協副主席殷健靈上海工匠、上海市非物質文化遺產項目金山農民畫代表性傳承人曹秀文與農民畫結緣50年，她展示了《採藥姑娘》《春意》《漁家樂》等作品，為讀者解析何為泥土裡長出的色彩，何為畫作中的勞動元素。上世紀七八十年代，程十髮、汪觀清、韓和平等一批畫家來到楓涇體驗生活，曾在楓涇鎮文化站居住、創作，教授當地人民繪畫技藝，培育了一批金山農民畫創作骨幹。朵雲書院·楓涇店所在地，正是楓涇鎮文化站舊址。「我就是從那個時候開始學畫的。」回到這個熟悉的地方，曹秀文笑道。 圓桌對談圓桌對談環節，金山區美術家協會副主席吳樹紅加入，共同探討職工家庭如何建立美學紐帶。當天還開展了藝術體驗活動，在畫家指導下，職工家庭同臺共繪「我的童年趣事」主題農民畫。優秀作品將陳列於書店「童心畫語」展區。 孩子們參與藝術體驗此次活動由上海市總工會主辦，上海市工人文化宮、金山區總工會、上海世紀出版集團、上海人民廣播電臺承辦，世紀朵雲、金山農民畫院、少年兒童出版社協辦。
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