河北滄縣：大運河畔白鷺翔集
2025-11-30 07:32 1,256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)
一隻烤鴨為何只賣25元？不久前，相關話題登上熱搜。 在山東沂南，依託現代化養殖繁育技術，一隻櫻桃谷鴨從孵化到出欄只需50多天，做烤鴨的白條鴨坯成本不到10元錢一隻。別看鴨坯不貴，養鴨絕非虧本買賣。鴨掌、鴨脖被製成休閒食品，鴨毛被收購後變身羽絨製品，鴨血、鴨油都有用武之地。一隻鴨子被充分利用的背後，是養殖業的現代化發展。育種孵化、屠宰加工一條龍，飼料加工、熟食生產全業態，形成了完整產業閉環，實現了價值的有效提升，成就了200億元大產業。 科技與產業的躍升，正在刷新人們的認知。一些曾被認為是無用的東西，搖身一變成為優質資源。比如，在大米加工中，將易酸敗的米糠用於壓榨稻米油、提取米糠脂，變「黃色汙染」為「金色利潤」；在煤炭開採中，將副產品煤矸石用於製作建築材料莫來石，讓「煤渣渣」變成「香餑餑」…… 如果說「物盡其用」重在「吃幹榨淨」、減少浪費；「點石成金」則要打破局限、轉換賽道。 時下，以個性、跨界、融合等為特點的產業持續發展、產品推陳出新，發揮「價值倍增」效應，有的對固有模式形成顛覆性改變。 一根玉米，經過「七十二變」產出聚乳酸，進而成為可降解心臟支架的重要材料；一塊菜地，讓城裡人認養種植，助農戶增收致富，離不開對消費心態的敏銳把握。無論是從無到有的科技創新，還是資源重組的模式創新，點石成金的關鍵在於打破路徑依賴、激發創造性思維，從習以為常中開掘新價值。 進入高質量發展新階段，資源環境約束趨緊，「大水大肥」的發展方式對於包括農業在內的各產業都不再適用；而「低垂的果子」已經摘完，迫切需要激發更多化腐朽為神奇的飛躍。以綠色為底色，以創新為引擎，物盡其用與點石成金，為向前發展提供了新的推動力。 這裡蘊含著節流和開源的關係。必須看到，減損也是增產，降耗就是增收。尤其對於超大規模經濟體而言，一度電的節約，一平方米土地的利用，乘以龐大的經濟係數，都不是一件小事。以產業創新高效利用資源，提高全要素生產率，也是一種開源。 這裡包含著固本與開新的方法。新質生產力蓬勃發展，正讓傳統產業煥發新的生機。在換道超車的同時，也要堅決摒棄那些「傳統產業已到達天花板」「脫實向虛才是出路」的論調，用兩條腿走路。 一束秸稈曾是一道治理難題，如今從當燃料到做飼料，從造漿做紙到轉化為高質量石墨烯，秸稈再利用由淺入深，不斷開闢新天地。共享單車、電子商務曾是廣被談及的新聞，如今已融入日用而不覺的生活。這啟示我們，創新的本質就是解決問題、推動發展，創新不止步，發展無止境，中國經濟需要更多「向新力」。 細節優化與系統變革，降本增效與開闢新路，創新不只一途，都值得鮮花與掌聲。鼓勵新點子，呵護新苗子，搞活新路子，中國發展優勢的「護城河」將更加寬廣。 石 羚 《人民日報》(2025年08月05日 第 04 版)
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