浙江聚力揚帆 助文化「新三樣」出海乘風破浪
2025-11-14 06:41 8,451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)
銀川8月10日電 (記者 李佩珊)8月9日，2025銀川新材料產業對接會暨西部材料與能源學術會議在銀川開幕。材料與綠色能源領域知名專家學者及企業和科研單位代表近300人參加會議，為寧夏新材料、新能源產業蓄勢賦能，推動寧夏經濟高質量發展。 本次會議由寧夏回族自治區人民政府駐上海辦事處、寧夏大學、《Journal of Materials Science& Technology》期刊主辦，聚焦新材料、新能源等新質生產力，圍繞能量轉換與存儲材料、先進功能材料、綠色低碳材料等交流新材料、新能源領域的最新研究成果和研究熱點，為國內外相關科研工作者及材料科學領域專業人士提供一個高效的溝通交流平臺，提高學術研究及應用水平。 會議期間，除大會主旨報告外，還舉辦了能量轉換與存儲材料等四個分會場、材料學科發展戰略諮詢會和企業參觀調研活動等活動，來自上海交通大學、上海理工大學、上海大學等高校和科研院所的66名專家與54家高新企業技術負責人進行對接交流，助力寧夏新材料、新能源產業高質量發展。 作為寧夏回族自治區人民政府駐上海辦事處與寧夏大學牽頭聯合舉辦的品牌活動，新材料產業對接會已成功舉辦6屆，先後邀請260餘名高校、科研院所專家教授與600餘名相關企業負責人、高校師生面對面深入開展產學研對接交流活動，促成13個科研合作項目落地實施。其中，國家級重點項目2項、自治區級重點項目3項，切實賦能寧夏新材料產業高質量發展和人才培養。自2026年起，新材料產業對接會正式更名為「JMST-材料科學技術前沿創新研討會暨寧夏材料與新能源產學研對接會」。 開幕式上還舉行了上海科創中心(人才大廈)發展情況推介，上海交通大學營商環境與產業高質量發展中心、銀川市企業科協聯合會進行籤約儀式。(完)
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