來源:中國新聞網(wǎng)
中新網(wǎng)北京8月4日電(記者孫自法)在生命科學(xué)領(lǐng)域,基因組編輯技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。不過,大片段DNA(脫氧核糖核酸)編輯一直面臨重大挑戰(zhàn),對(duì)數(shù)千乃至數(shù)百萬堿基的精準(zhǔn)操縱更是基因編輯領(lǐng)域的核心難題,備受關(guān)注。
育種和基因治療有巨大應(yīng)用潛力
來自中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所(遺傳發(fā)育所)的消息說,該所高彩霞研究員團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)出一種新型可編程的染色體編輯技術(shù)(ProgrammableChromosomeEngineering,PCE)。該技術(shù)在動(dòng)植物中實(shí)現(xiàn)了從千堿基到兆堿基級(jí)別DNA的多類型染色體精準(zhǔn)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(zhǔn)操縱技術(shù),研究人員不僅能實(shí)現(xiàn)多基因疊加編輯,還可通過操控基因組結(jié)構(gòu)變異,為作物性狀改良和遺傳疾病治療開辟新路徑。同時(shí),該技術(shù)有望推動(dòng)新型育種策略的發(fā)展,例如通過操縱遺傳連鎖、調(diào)控重組頻率實(shí)現(xiàn)育性控制,以及消除連鎖累贅,充分釋放野生種質(zhì)資源中優(yōu)異等位基因的育種潛力。此外,精準(zhǔn)染色體編輯技術(shù)的突破將加速人工染色體構(gòu)建,在合成生物學(xué)等新興領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用前景。
本項(xiàng)研究PCE系統(tǒng)的開發(fā)和精準(zhǔn)染色體編輯示意圖。中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所供圖
這項(xiàng)攻克大片段DNA精準(zhǔn)編輯的重要成果論文,北京時(shí)間8月4日深夜在國際知名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》(Cell)上線發(fā)表。審稿人評(píng)價(jià)認(rèn)為,中國團(tuán)隊(duì)發(fā)表的研究工作,代表了基因工程領(lǐng)域的重大突破,在育種和基因治療方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
系統(tǒng)應(yīng)用受到3個(gè)關(guān)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(shù)為代表的編輯系統(tǒng),通過可編程的向?qū)NA(核糖核酸)引導(dǎo)Cas9等核酸酶靶向基因組特定位點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于特定堿基和短片段DNA的精準(zhǔn)編輯。但針對(duì)大片段DNA編輯,現(xiàn)有工具在編輯效率、尺度、精準(zhǔn)性及類型多樣性等方面仍存在明顯不足。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),位點(diǎn)特異性重組酶(Cre-Lox)系統(tǒng)具有染色體水平DNA操縱潛力,其原理是在基因組中引入Lox序列后,由Cre重組酶介導(dǎo)Lox位點(diǎn)之間的DNA重組來實(shí)現(xiàn)全基因組范圍內(nèi)的遺傳操縱。
然而,Cre-Lox系統(tǒng)的應(yīng)用受到3個(gè)關(guān)鍵問題的制約:Lox位點(diǎn)固有的對(duì)稱性導(dǎo)致重組反應(yīng)可逆,不利于目的編輯的發(fā)生;Cre酶作為四聚體工作,提升其活性的工程改造難度高;重組后特異性位點(diǎn)殘留,影響編輯的精準(zhǔn)性。
構(gòu)建兩個(gè)可編程染色體編輯系統(tǒng)
高彩霞指出,為逐一突破上述限制,在本項(xiàng)研究中,研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出系統(tǒng)性技術(shù)路徑:首先,開發(fā)高通量重組位點(diǎn)快速改造平臺(tái),并提出不對(duì)稱Lox位點(diǎn)設(shè)計(jì)原則,成功創(chuàng)制新型Lox變體,保持高效重組效率的同時(shí)將可逆重組活性降低至陰性對(duì)照水平。
其次,基于研究團(tuán)隊(duì)此前自主開發(fā)的融合蛋白通用逆折疊模型、結(jié)構(gòu)與進(jìn)化約束信息的蛋白定向進(jìn)化平臺(tái)AiCE,實(shí)現(xiàn)對(duì)Cre蛋白多聚化界面的精準(zhǔn)優(yōu)化,獲得重組效率提升至3.5倍的工程化Cre蛋白變體。
最后,研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建并優(yōu)化了重組酶的無痕編輯策略Re-pegRNA,利用引導(dǎo)編輯器的高效編輯特性,通過設(shè)計(jì)特異性pegRNA對(duì)重組后殘留的Lox位點(diǎn)進(jìn)行“重引導(dǎo)編輯”,將其精準(zhǔn)替換為原有基因組序列。
通過這三項(xiàng)技術(shù)的集成優(yōu)化,研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建PCE與RePCE兩個(gè)可編程染色體編輯系統(tǒng),可對(duì)不同Lox位點(diǎn)的插入位置和方向進(jìn)行靈活編程,實(shí)現(xiàn)堿基從千比特(kb)到兆比特(Mb)尺度的大片段DNA精準(zhǔn)無痕操縱。
研究團(tuán)隊(duì)表示,他們?cè)趧?dòng)植物細(xì)胞中,利用新研發(fā)的系統(tǒng)已成功實(shí)現(xiàn)18.8kb超大片段DNA的定點(diǎn)整合、5kb序列的定向替換、12Mb的染色體倒位、4Mb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(zhǔn)操縱技術(shù),成功創(chuàng)制含315kb精準(zhǔn)倒位的抗除草劑水稻種質(zhì),展示出其廣泛應(yīng)用前景。
據(jù)了解,AiCE成果7月上旬已在線發(fā)表于《細(xì)胞》,并將與此次研究成果以背靠背形式于8月下旬在《細(xì)胞》紙質(zhì)版正式刊出。(完)
神墓第二季曝光,辰東大神作品,明確暑期上,但網(wǎng)友卻不買賬
至于神墓第二季的制作方已經(jīng)改了一下,第一季標(biāo)注的是若森,但是如今一看神墓第二季已經(jīng)沒有若森了,因?yàn)閺墓俜轿⒉﹣砜礇]有標(biāo)注制作方是若森,只看到了一個(gè)萬維貓。現(xiàn)在不知道若森到底還有沒有參與,不過既然沒有標(biāo)注,那就說明沒有若森的事了,應(yīng)該是萬維貓自己制作的神墓第二季——。本來神墓第二季曝光了是一件好事,很多人應(yīng)該 《神墓》第一季現(xiàn)在已經(jīng)完結(jié)了,這季從整體上來說還算勉強(qiáng)可以接受,雖然說在這季里面有著不少的魔改劇情,但是魔改程度并沒有達(dá)到非常離譜的地步————。如今《神墓》第一季已經(jīng)完結(jié)了,第二季也同時(shí)宣布了制作,并且也爆料了第二季將有可能做成年番的打算,那么接下來就跟著木子一起來看看吧?,F(xiàn)在《神墓》第一季已經(jīng)完結(jié)好了吧!神墓第二季正式定檔,8月10日開播,夢(mèng)可兒驚艷亮相,有望超斗破