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2025-11-12 09:19 8,357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)
據《天津日報》等媒體報導，8月9日，「何以中國·和合共生」網絡主題宣傳活動在天津啟動。此前幾天，媒體採訪團在津採風，走進歷史古鎮、文博場館、文化街區、名人故居、科創園區及熱門景點，全天候深入探訪調研，感受河海津韻的獨特魅力，開啟一段極富津味的沉浸式體驗之旅。 和合共生，讓我們承古啟新，激活文化生命力。一方方楊柳青木版年畫呈現風物民俗，記錄人間煙火，南北技藝的交融、守正創新的發展造就了其賡續不輟的傳承脈絡；泥人張《余三勝戲裝像》以中西合璧的技藝塑造傳統人物形象，使其神韻躍然於彩泥之間；天津博物館的「鎮館之寶」清乾隆琺瑯彩芍藥雉雞圖玉壺春瓶，既根植於中華文化的深厚土壤，又兼收外來技法，凝鍊為匠心瑰寶……這些文化藝術精品生動詮釋了「和合共生」的真意，在一脈相承與兼收並蓄中彰顯著中華文化的力量、包容與創造之美。 和合共生，讓我們薪火相傳，汲取奮進前行動力。吉鴻昌、梁啓超、李叔同，這些閃耀在中國近現代史上的名字，都曾在天津留下足跡。走進他們位於天津的故居，仿佛穿越時空，與他們的精神世界對話：吉鴻昌用生命譜寫了一曲為民族獨立、人民解放而不懈奮鬥的英雄壯歌；梁啓超胸懷家國大義，既守國學根脈又採西學精華，其思想與實踐激蕩著無數仁人志士與莘莘學子的心靈；李叔同融匯中西藝術之長，開創出獨具一格的藝術境界，將美的種子播撒在人們心田。將「小我」融入「大我」，在歷史洪流中鑄就不朽的精神坐標，這種胸懷與擔當，不僅是那個時代的呼聲，更是今天激勵人們奮進前行的精神驅動力。 和合共生，讓我們推陳出新，培育發展新動能。在天開高教科創園，一系列惠企制度接力落地、一個個鮮活的助企故事接續發生，這裡的創業幹勁「熱辣滾燙」；在天美藝術街區，工業時代的歲月痕跡觸手可及，年輕人以街區為畫布展開「在地藝術創作」，歷史街區在創意激蕩中煥發新的生機；在天津工具機工業博物館，一張張工具機記錄著天津工業的發展軌跡，火熱年代的歷史餘溫依稀可感。盤活存量沉寂街區，讓「舊廠房」變成「新地標」，讓「文化場」成為「發展場」，不難發現，傳統韻味為現代發展注入了溫度，現代活力為文化傳承增添了廣度，文化與發展彼此成就、相互賦能。 在天津，人們看到了文化與城市同頻共振的蓬勃圖景，也讀懂了中華文明歷久彌新的生命密碼。承古啟新、薪火相傳、推陳出新——這是天津的故事，也是當代中國的姿態；這是千年文脈的延續，更是走向未來的堅定步伐。 8月底，上海合作組織峰會將在天津舉行，海河之畔將匯聚世界目光。期待這座兼具厚重歷史與現代活力的城市，以從容姿態展示中華文明的自信與包容，將「和合共生」的理念傳向世界，傳向未來。(中工網評論員陳婉揚)
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