海外華裔青少年「三晉之旅」：從青銅器到醋味巧克力
2026-02-11 01:54 6,549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)
8月10日中午，甘肅榆中縣馬坡鄉上莊村安置點，受災群眾正在吃飯，熱燴菜、軟饅頭。 「受災以來，這是我吃的第一頓熱乎飯。」眼前說話的漢子叫陳萬凱，是上莊村黨支部書記、村委會主任。他聲音沙啞，眼睛布滿血絲。過去的3天，他只在昨晚睡了3個小時。 上莊村共有11個社、466戶村民，在這次山洪災害中無一人傷亡。「山洪那天晚上7點37分，我先在村裡的微信群發布了暴雨預警通知。」陳萬凱說，當時他和村委會副主任、黨員馬海印，都在村委會值班，並時刻關注著可能到來的雨情。 大約晚上8點，村裡的變壓器發生故障，陳萬凱立即開車前往察看。當時村裡並沒下雨，但陳萬凱卻發現，車燈照射下的村頭小河河面已寬了許多。隨即，陳萬凱又聽見了山裡傳來轟隆聲，如響雷一般。正在這時，村監委會主任丁玉花打來電話說，家門口的三輪車被水衝走了。陳萬凱心頭一緊！ 「一社全員轉移！」晚上8點20分，陳萬凱在群裡發布緊急通知。然後，他迅速回到村委會，與馬海印及3個熱心村民一起，趕往沿河的一社，挨家挨戶敲門疏散群眾。 洪水比預期來得更快。就在陳萬凱一行人趕到村民張正棟家時，洪水已經漫上他家堂屋的門廊。此時張正棟在外地務工，家裡只有80歲的父母和上大學的女兒張娟。他在微信群看到了信息，但女兒的電話一直打不通。 就在這時，陳萬凱敲響了堂屋的門。等他們背出兩位老人，水已齊腰。不遠處是個麥場，比堂屋高出一米多。麥場上，趕來救援的其他黨員和村民合力把老人和張娟拉了上去。 就在大家要拉陳萬凱上去的時候，洪水突然猛漲，情況一下子變得很緊急。陳萬凱死死抱住一棵樹，最後在大家的幫助下脫離了危險。來不及後怕，陳萬凱馬上帶大家往更高處轉移。「我覺得洪水還會漲。」陳萬凱說。 安頓好之後，女兒張娟給張正棟打電話報了平安，張正棟懸著的心才安放下來。 「災害面前，作為黨員，衝在最前線，這是我的職責。」連軸轉了3天，陳萬凱依然幹勁十足。安置點上缺的爐子、桶裝水等物資陸續送抵。陳萬凱猛喝一瓶水，轉身又去搬卸物資。
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