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2026-02-07 12:54 2,453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)
「家裡的環境馬上就要變好了，再也不用擔心兒子磕磕碰碰了！」這幾天，家住金山石化街道十一村的金阿姨看著家裡的變化，言語中滿溢欣喜。這份踏實的安全感，源於石化街道民心工程——困境人群居住改善項目。該項目針對未成年人和殘疾人兩大群體，開展「追光小屋」困境未成年人家庭居室微改造項目和重度殘疾人困難家庭無障礙改造。和金阿姨家一樣，街道共有8戶重度殘疾人困難家庭將沐浴這項工程的溫暖。在改造啟動之初，街道便細緻入戶調查，深度挖掘每戶家庭的實際需求，並據此聯合施工方精心定製「一戶一策」方案。改造內容直面殘疾人生活中的「出行難」、「如廁難」、「洗澡難」關鍵痛點，涵蓋居住環境、衛生間、廚房等多個生活場景的關鍵升級。這些細微處的改變，不僅顯著提升了殘疾人的生活自理能力與尊嚴感，更讓他們真切觸摸到了社會關懷的溫度。時至年中，如同困境人群居住改善項目一樣，石化街道2025年民心工程實事項目建設現場施工聲與歡笑聲交織，整體進度條已穩健躍過半程大關，一份份承載著承諾與溫暖的民生答卷正加速書寫。民生溫度不僅流淌於家門之內，更在街區治理的「會客廳」中延展。位於石化四村5號門附近的「街·會客廳」已基本完工，即將投入使用。這個114.1平方米的空間將被精心劃分為大廳接待區、三所聯動調解室、「新·靈」之家（騎士e站）、戶外職工愛心接力站等七大功能性區域，力求成為沿街商鋪、奔忙的快遞外賣小哥以及普通居民共同的「街區治理樞紐」與「便利服務港灣」。今年新春剛過，石化街道轄區內的一場場「暖心集市」便以勃勃生機打響了惠民服務的「開年首戰」。各攤位前人頭攢動，商品叫賣聲與政策解讀聲交織，將糕點、時令果蔬特賣、磨刀理髮、法律諮詢、愛心義診等多元化服務打包送至居民家門口，全力構築「一站式」綜合服務陣地。如今，街道已累計開展20餘場暖心集市、特色「鄰裡集市·共享+」及便民服務進社區等活動。與此同時，多項提升品質與宜居度的民心工程也在年中節點實現了高效推進：東礁街區「美麗街區」打造項目正為特色牆繪與立體綠化注入藝術活力，一個融合美觀與功能性的舒適生活區輪廓即將初顯。高層住宅無障礙設施提升項目正通過增設完善無障礙停車位、清晰無障礙標識等舉措，致力於打造友好便捷的無障礙宜居家園。「健康管家」項目正積極連結各層級優質醫療資源，計劃為居民輸送包括義診、慢性病健康管理小組、「健康生活五重奏」系列活動在內的豐富醫療健康服務。年中過半，石化街道的民心工程進度，每一步都踩在百姓切身需求的節點上，讓便利觸手可及，讓溫暖充盈日常。接下來，街道將繼續用實際行動詮釋著民生關懷，提升著居民的幸福指數，確保民心工程按節點推進、按目標達效，真正讓群眾滿意、使群眾受益。
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