2025數博會：聚焦數據與AI融合創新
2025-11-12 14:35 2,516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)
海口8月11日電 (張茜翼 黃方舟)「海南不僅是創新創業的樂土，更是青年圓夢的舞臺。」臺灣青年洪小賀11日告訴記者，海南自貿港的政策紅利和發展空間，正吸引越來越多港澳臺青年來此追夢。 「自貿港青年匯」活動當日在海口啟動，港澳臺地區的30名青年齊聚一堂，圍繞文化交流、創新創業等主題，共同探討海南自貿港的發展機遇。 祖籍海南的香港青年符曉培深耕體育行業多年，不久前在瓊創辦一家體育產業公司。他告訴記者，海南自貿港在人才引進、賽事扶持等方面推出一系列優惠政策，這讓他對未來發展充滿信心。 符曉培特別提到海南高效的「一站式服務」，「從企業註冊到政策對接，流程非常順暢，我們可以更專注於業務拓展」。 在臺灣高校攻讀建築設計專業研究生的澳門青年彭詠聰，特別關注到海南低空經濟的快速發展勢頭。「澳門和臺灣在文旅、服務業等領域具有獨特優勢，這與海南的發展方向高度契合。」彭詠聰說。 今年12月18日，海南自貿港將正式啟動全島封關運作。彭詠聰認為，海南將成為吸引全球創新人才的「創意磁場」。 洪小賀的父親是最早一批來瓊發展石斑魚養殖的臺商。2012年，洪小賀追隨父親腳步來到海南。十餘年間，其家族企業已從單一養殖場擴展為擁有6個生產基地的現代化企業，產品遠銷馬來西亞、新加坡等國家。 「自貿港政策讓企業進出口更加便利，為拓展海外市場提供了支撐。」洪小賀認為，海南具有獨特的區位優勢，加上政策支持力度大，堪稱青年創業的理想之地。 在為期10天的活動中，港澳臺青年將赴海口、文昌、瓊海、保亭、三亞、儋州等地參訪。(完)
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