2025-08-07 19:12:09
近年来，以CRISPR及其衍生技术为代表的编辑系统，已广泛应用于特定碱基和短片段DNA的精准编辑。然而，大片段DNA编辑特别是对数千乃至数百万碱基的精准操纵仍是生命科学领域的一大难题——现有编辑工具在编辑效率、尺度、精准性及类型多样性等方面仍存在明显不足。
记者从中国科学院获悉，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队开发了一种新型可编程的染色体水平大片段DNA精准操纵技术PCE。该技术首次在动植物中实现了从千碱基到兆碱基级别DNA的多种类型染色体精准操纵，显著提升了真核生物基因组的操纵尺度和能力。相关研究成果的论文8月4日在线发表于Cell杂志。
据介绍，利用该技术，研究人员不仅能实现多基因叠加编辑，还可通过操控基因组结构变异，为作物性状改良和遗传疾病治疗开辟新路径。研究团队表示，该技术有望推动新型育种策略的发展，例如通过操纵遗传连锁、调控重组频率实现育性控制，以及消除连锁累赘，充分释放野生种质资源中优异等位基因的育种潜力。精准染色体编辑技术的突破将加速人工染色体构建，在合成生物学等新兴领域也有重要的应用前景。
“这项工作代表了基因工程领域的重大突破，在育种和基因治疗方面具有巨大的应用潜力。”杂志审稿人评价说。
据了解，高彩霞研究团队构建了PCE与RePCE两个可编程染色体编辑系统，可对不同Lox位点的插入位置和方向进行灵活编程，实现从kb到Mb尺度的大片段DNA精准无痕操纵。在动植物细胞中，利用该系统成功实现了18.8kb超大片段DNA的定点整合、5kb序列的定向替换、12Mb的染色体倒位、4Mb的染色体删除及整条染色体的易位。研究团队还利用该技术成功创制了含315kb精准倒位的抗除草剂水稻种质，展示了其广泛应用前景。（经济日报记者 沈慧）