全球博物館的「前所未有」為何發生在上海
2025-11-13 11:01 9,286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)
第七屆中國AFOL節（Adult Fans of LEGO）暨樂高玩家作品交流展將於本周末（8月9日-10日）在千年水鄉上海楓涇古鎮激情啟幕。本屆盛會不僅是亞洲樂高粉絲的頂級創意聚會，更將成為金山楓涇創新實踐「展遊聯動」微度假模式的重要契機，讓全球樂高愛好者在沉浸於積木藝術的同時，無縫暢遊上海樂高樂園度假區，體驗古鎮文化與現代創意的深度交融。作為亞洲第二個獲得樂高集團官方認證的玩家展會，AFOL節始終以「交流、分享、推廣樂高粉絲文化與創新」為宗旨。本次展會規模空前，匯聚了中國樂客、樂樂鎮的故事、樂構英雄會、粵樂匯、Kacha咔嚓攝影、福樂方塊、豫樂家七大樂高認證社區（LUG）的500餘件精彩作品，創歷年之最。展品涵蓋大型動態沙盤、震撼機甲雕塑、精美建築藝術、創意MOC設計、專業攝影作品及珍貴收藏品等全品類。尤為引人注目的是，超過100件來自1935至1978年間的古董樂高藏品將系統呈現樂高近一個世紀的創新曆程。為期兩天的活動遠不止於靜態展示。緊張刺激的樂高機器人格鬥賽和考驗創意的限時MOC創作賽將點燃現場競技激情。5場高質量專業分享會特邀樂高集團關聯團隊及全球知名AFOL達人，深入探討從靈感激發到結構力學的創作秘訣，為各層次愛好者解鎖樂高藝術的無限可能。中國AFOL節組委會相關負責人蔣晟暉強調：「AFOL節的核心價值在於構建一個珍貴的全球玩家面對面交流平臺，通過比賽、競技和分享，既滿足核心玩家深度切磋，也為普通遊客提供專屬互動體驗。」本屆AFOL節是楓涇推動「展遊聯動」微度假模式的典範。遊客在飽覽頂尖樂高作品之餘，可便捷前往毗鄰的上海樂高樂園度假區，享受沉浸式遊玩體驗。自樂高樂園落戶以來，楓涇已成功舉辦多項特色活動，文旅產業日趨多元。楓涇古鎮旅遊發展有限公司總經理沈軍表示：「我們成立『楓涇旅遊聯盟』，整合『吃、住、行、遊、購、娛』全要素。很期待這次通過AFOL節，將活動流量轉化為實際經濟增量，驅動餐飲、住宿、文創等產業鏈協同發展，加速推進『文旅商體展農』的深度融合。」
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