【更高效、广适、精准基因编辑2.0升级版赋予更强个性化修改能力】中国科学报:近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所(以下简称遗传发育所)高彩霞研究组与合作者,在植物中成功建立了一种更高效、广适的新型基因组引导编辑系统——增强型植物引导编辑器(ePPE),有助进一步提高基因组编辑技术在内源基因上进行精准编辑的效率。研究人员还利用该系统创制了抗除草剂的水稻新材料。相关结果3月24日在线发表于《自然—生物技术》。

“这项工作论证充分且十分有趣。”一位审稿人写道,“引导编辑提供了对基因组进行定制化更改的能力,克服了碱基编辑器有限的替代能力。作者描述的引导编辑器可在植物基因组上将引导编辑效率提高数倍。”

“2.0时代”的引导编辑

在农业领域,基因组编辑技术可以更方便、快捷、精准地进行作物育种和改良。通过基因组编辑可以不添加任何外源性的基因,实现对基因组自身序列的修改,大大节省了时间和工作量。

事实上,基因组编辑技术从2012年诞生至今,经过10年的发展已经不仅仅是“一把剪刀”的概念。论文通讯作者、遗传发育所研究员高彩霞在接受《中国科学报》采访时介绍,进化至“2.0时代”的碱基编辑和引导编辑还可以是一块“橡皮”或一支“铅笔”。

“如果一个序列有点多,你可以把它剪掉;如果组成DNA的四个字母ATCG有一个错了,你可以像用一个‘橡皮擦’把它擦掉,然后用‘铅笔’写入正确字母,而‘铅笔’、‘橡皮擦’是不留在细胞里的。”她比喻说。

更具体地说,引导编辑系统(PE)是一种能够在基因组的靶位点处实现任意碱基替换和小片段精准删除、插入的新型基因组编辑工具,也是基因组编辑领域的重大变革。

2020年,高彩霞团队率先在水稻和小麦中成功建立并优化了适用于植物的引导编辑器(PPE),开发了植物引导编辑向导RNA(pegRNA)设计网站——PlantPegDesigner,极大提高了引导编辑效率并简化了植物pegRNA的设计流程。他们还通过全基因组重测序发现PPE系统在全基因组水平上具有很高的特异性。这些研究为引导编辑系统在植物领域的应用奠定了良好的基础。

尽管如此,引导编辑系统目前在植物中的编辑效率仍不够高,且有很大的靶点依赖性。“也就是说在一些内源靶位点上,现有的引导编辑系统效率仍然很低,尤其是针对一些较长片段的删除、插入这种复杂的编辑类型。”论文第一作者、高彩霞课题组博士生刘怡静向《中国科学报》解释。

这些短板严重限制了引导编辑在植物中的广泛应用。因此,如何优化引导编辑系统突破现有的限制,提升引导编辑技术的高效性、广适性是一个研究重点。

寻找更高效“突破点”

万事开头难。如何去优化引导编辑系统,实现更高效、广适的编辑呢?这是合作团队一直思考的问题。为此,他们先后构思尝试了多种不同策略,最终通过对蛋白的理性设计获得了能够稳定提高效率的ePPE的版本。

不同于大多数已报道的通过优化pegRNA提高引导编辑效率的思路,新型引导编辑系统ePPE侧重于对引导编辑系统的蛋白组分进行改造。通过对不同策略构建的多种引导编辑系统进行筛选,研究人员发现删除引导编辑系统中逆转录酶M-MLV RT(依赖RNA的DNA聚合酶)的RNA核酸酶H(RNase H)结构域或在M-MLV RT 的N端融合病毒核衣壳蛋白(NC),可分别将PPE的编辑效率提高2.0倍和3.2倍。

究其原因,他们推测,RNase H结构域的去除稳定了sgRNA-DNA和nCas9-RT-pegRNA复合体中的RNA-DNA异源双链结构,NC蛋白通过其核酸退火活性在逆转录过程中辅助MLV-RT发挥功能。

研究人员进一步地通过整合以上两种优化策略,开发出了升级版新型引导编辑器ePPE。相比于PPE,ePPE在碱基替换、小片段插入、删除以及较大片段的插入和删除等多种编辑类型下编辑效率平均可提高5.8倍,且不增加脱靶及副产物的发生。

“ePPE作为一个更高效、广适的引导编辑器,可以算作是一支流畅合格的‘铅笔’,一块干净好用的‘橡皮’了。”刘怡静表示。

对此,另一位审稿人也表示:“这项研究在植物基因组编辑领域做出了及时而重要的贡献。”

种质创新“小试牛刀”

除了高效和广适性,合作团队通过进一步研究发现,当把新型引导编辑器ePPE与该课题组此前报道的dual-pegRNA策略和哈佛大学、博德研究所教授刘如谦实验室研发的epegRNA策略相结合时,可进一步提高引导编辑系统在内源基因上进行精准编辑的效率。

这些特性在很大程度上拓展了其应用范围。基于此,研究人员利用ePPE系统成功创制了对两种除草剂(甲咪唑烟酸和烟嘧磺隆)具备抗性的水稻新材料。

刘怡静介绍,乙酰乳酸核酶(OsALS)基因是支链氨基酸合成途径中的第一个酶,诸如磺酰脲类、咪唑啉酮、三唑嘧啶等除草剂都是该酶的抑制剂,通过抑制支链氨基酸的合成导致植物死亡,从而除去很多杂草。同时,这类除草剂对哺乳动物毒性非常小,应用价值很高。

“通过在ALS基因的特定位置上产生单个氨基酸的突变,可以获得抗性酶,赋予植物这一类除草剂抗性。”她表示,研究团队选择了Trp548Met突变作为目标靶点,该位点突变虽然可通过传统诱变的方法获得,但耗时耗力,需要巨大的工作量。而使用基因编辑方法不存在像诱变产生的其他有害突变,没有脱靶,也无需回交,突变体植株可快速投入应用生产。

研究人员在这一位点将编码色氨酸的“TGG”密码子修改为编码甲硫氨酸的密码子“ATG”,通过“铅笔”+“橡皮擦”,同时实现“T到A”和“G到T”的突变。据介绍,这是目前引导编辑外的其他编辑工具所不能实现的。最终他们以高出原始引导编辑器PPE 5.6倍的效率成功获得了抗除草剂的水稻新材料,并且在甲咪唑烟酸和烟嘧磺隆两种除草剂的筛选下有非常好的抗性表型。

“我国虽然在动植物基因编辑技术研发和应用上居于世界前列,但原始专利严重缺位,核心专利及底层技术大多被美国为首的西方国家垄断,产业安全面临严重挑战,加快推动基因组编辑基础研究是国家发展和战略布局的迫切需求。”论文共同通讯作者、遗传发育所研究员曹晓风院士在接受《中国科学报》采访时曾说。

而新系统的开发有望推动引导编辑在农业育种、作物改良等方面的应用。“我们也期待有更加流畅的‘彩笔’不仅可以实现更长片段的精准改写,也可以精致的绘制改写基因组上的修饰,画出‘彩色’的基因组信息。”刘怡静说。

【让“有感”化“好感” 使“不满”变“圆满”】合肥蜀山公安“鲁胜之工作室”化解矛盾纠纷二三事
地处安徽省合肥市蜀山区跑马场路的蜀山公安西园派出所,有个“鲁胜之工作室”,48岁的派出所教导员鲁胜之是工作室的金牌“主持”。如今,该工作室已成为蜀山公安有效化解信访、探索基层治理能力提升、坚持和发展新时代“枫桥经验”的生动缩影。
  2021年以来,蜀山公安探索总结信访调解、矛盾化解“五定工作法”——通过当事人陈述、广泛走访的方式,在全面了解事实的基础上,对信访事项的性质和类别进行准确“定性”;在事实清楚、当事人诉求稳定且明确的情况下,找准法律法规和政策界定,准确“定法”;依据事实和性质,明确当事人在案件中享有的权利和应承担的责任、义务后,准确“定责”;再依据化解案事件合法合情合理的处理意见和调处结论,准确“定调”;最后,结合信访人个性特点和家庭环境,按照“三到位”工作规范要求,出台化解方法解决路径,准确“定策”。把工作做到群众心坎上,确保把问题解释通透、解决到位,让群众解气舒心,连续两年实现涉法涉诉信访人诉求在本地申报、问题在本地依法解决。
  把群众合理合法的利益诉求解决好,是解决问题的根本遵循,落实在公安机关,就是做好群众工作。蜀山公安西园派出所“鲁胜之工作室”秉持“群众无小事”的工作理念,精准适用“五定工作法”,用汗水和智慧推动大量信访矛盾化解,温暖了辖区群众的心。

“接地气”才能“扬正气”
  “鲁教,感谢你,以后我再也不会走这条路了。”3月的第一天,鲁胜之接到84岁老人汪某某的电话。至此,一起持续6年、8名当事人年纪加起来超过640岁的信访积案,终得化解,鲁胜之为之努力超过大半年,当事双方均对结果表示满意。这起信访积案的化解,让鲁胜之松了一口气。
  84岁的老人汪某某系原合肥某厂退休职工,知悉该厂江某某等人在一笔经费开支上有“贪污”行为,从2016年开始,汪某某便多次前往公安、检察院、法院等单位要求处理江某某等人。经调查,多家单位都认为这笔钱确实是正常的开支,无法认定对方有所谓的“贪污”行为。由于没有得到自己想要的结果,汪某某就开始多次上访,形成缠访闹访的信访积案。
  去年7月,鲁胜之一接手该案,就主动与群众同向同位思考:几位年纪这么大的人为什么会如此纠缠?身为国家二级心理咨询师和通过法考、项目管理师的鲁胜之陷入了沉思。
  面对困难,鲁胜之仍信心满满。他先后十余次与汪某某等8位老人沟通交流,寻找突破口,功夫不负有心人,终于让他找到了“门道”。虽然之前派出所等单位做了大量的工作,但老人十分执拗,不看文字答复也不听法条解释,要想解决问题,只能以老人能接受的方式进行释法说理。
  找到解决问题的“钥匙”后,鲁胜之乘胜追击,他安排双方坐在一起,按照“五定工作法”的思路,主持谈话,让问题在现场先“煮沸”,最后抽丝剥茧,逐一解答,找到双方“共鸣点”。最终,双方握手言和,汪某某也答应停访息诉。历时9个月,在鲁胜之的努力下,这起信访积案终于得到圆满解决。

“不忽悠”才能“见真情”
  做好信访工作的关键就是要有真情实意,来不得半点虚假,鲁胜之说:“你忽悠群众,群众也会忽悠你;你把群众当朋友,群众就会把你当朋友。”
  早在1987年,今年76岁的何某某就因房屋拆迁安置问题开始持续信访,至2021年已有35年。在信访过程中,何某某又因无理上访与某派出所发生纠纷,随后将上访矛头对准了派出所,希望借此让之前的信访问题更加得到重视。
  “去年11月接手了这个案件,当时就感觉有难度,当事人信访了这么多年,心里肯定有积怨,一时可能难以化解。”鲁胜之说。在派出所第一次看到何某某的时候,鲁胜之就决定“少说多听”,双方大概交流了一个半小时,他一直在耐心倾听何某某的诉求。随后,鲁胜之找来何某某之前提供的所有信访材料,结合对方亲口叙述的诉求进行整理分析,从而对何某某的真实诉求有了充分的了解。
  “心里有底了,再沟通就好对症下药了。”与何某某再次沟通时,鲁胜之就掌握了主动权,对于他无理的诉求给予逐一解释,对于他的一些实际困难也提供了解决方法和解决途径。
  通过近两个小时的沟通,看着面前这个所想所说无不是设身处地为自己考虑的鲁胜之,何某某彻底“服气”,并表示今后要好好生活。这个持续了近40年的信访积案得以成功化解。

“抓源头”才能“遏苗头”
  2021年1月至6月,蜀山某小区出现12次报警,反映某电梯安装公司未经全体业主同意,暗箱操作,擅自安装电梯,影响小区居住环境。涉及群体规模大,并多次发生肢体冲突,仅伤害治安案件就有4起,其间社居委、街道、派出所多次组织协调处理无果。
  鲁胜之主动接下这个“硬骨头”。他按照“五定工作法”思路,安排专人查处具体治安案件,及时收集固定证据,落实案件查处工作;与社区民警通过现场走访街道、社区,向城建局咨询解答,联系专业律师团队分析老旧小区电梯安装政策及合同,找准纠纷的症结所在;与业主和电梯安装公司逐一进行谈心谈话,了解双方的诉求和意见,利用法律专业知识分析施工合同的政策依据和争论焦点,找到双方都认可的法律依据,促使双方认可解决方式;在充分做好双方思想工作的前提下,约定双方代表到派出所面对面和谈调解,街道、居委会全程参与解答;建立完善警民联系机制,由业委会、社区民警、居委会通过互联机制和网格化信息互享,加强小区动态舆情分析研判,防患于未然。
  由于双方对处理结果十分满意,鲁胜之随即通过社区民警、物业、业委会进行多方思想疏导工作,对具体治安案件当事人进行思想和法治教育,治安案件也及时依法得到办理,最终化解积怨,当事人均握手言和。
  据了解,2021年,西园派出所成功办理“12345”投诉42个,民意工单84项,厅局长信箱(热线)1项,信访件6件。“12389”举报投诉信访件19件,目前已经全部办结,信访积案全部清零,受到辖区群众普遍赞誉。
(稿件来源: 法治日报平安中国记者李光明、通讯员 徐文太)

【让“有感”化“好感” 使“不满”变“圆满”】合肥蜀山公安“鲁胜之工作室”化解矛盾纠纷二三事
稿件来源: 法治日报平安中国

本报记者   李光明
本报通讯员 徐文太

  地处安徽省合肥市蜀山区跑马场路的蜀山公安西园派出所,有个“鲁胜之工作室”,48岁的派出所教导员鲁胜之是工作室的金牌“主持”。如今,该工作室已成为蜀山公安有效化解信访、探索基层治理能力提升、坚持和发展新时代“枫桥经验”的生动缩影。
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