事關基因編輯，中國科學家有“重大突破”

基因編輯技術是生命科學的強大工具，但大片段DNA編輯至今仍面臨重大挑戰。

據科技日報5日報道，來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所的科研人員，開發了一種新型基因編輯技術。該技術在動植物中實現了從幾千個鹼基到幾百萬個鹼基級別的大片段DNA的精準操控，顯著提升了基因編輯的尺度和能力。相關研究成果4日在線發表於《細胞》雜誌。

雖然CRISPR等技術已廣泛應用於特定鹼基和短片段DNA的精準編輯，但編輯數千至數百萬鹼基的大片段DNA仍是巨大挑戰，現有工具在基因編輯效率、尺度、精準性及類型多樣性等方面都存在明顯不足。

在這項研究中，科研人員通過整合三項創新系統性技術路徑，成功開發了一種可編程的染色體水平大片段DNA精準操縱技術PCE。在動植物細胞實驗中，該技術展現出強大的能力，成功實現了精準插入含有18800個鹼基對的超大片段DNA、定向替換含有5000個鹼基對的DNA序列、倒轉含有1200萬個鹼基對的長染色體片段、刪除含有400萬個鹼基對的長染色體片段，甚至移動整條染色體等複雜操作。

PCE系統的開發和精準染色體編輯概述。中國科學院遺傳與發育生物學研究所網站

“我們還利用這項技術，在水稻中精準倒轉了含有31.5萬個鹼基對的DNA片段，成功培育出抗除草劑的水稻種質，有力證明了這項技術具有廣泛應用前景。”論文通訊作者、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員高彩霞説，該技術不僅能實現多基因疊加，還能操控改變基因組結構，為作物性狀改良和遺傳疾病治療開闢新路徑，有望推動新型育種策略以及合成生物學的發展。

對此，審稿人評價道：“這項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。”

另據中國科學院遺傳與發育生物學研究所網站消息，該所高彩霞研究員為論文的通訊作者，博士後孫超、助理研究員李洪超和已畢業博士生劉怡靜為共同第一作者。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項、北京市科學技術委員會、山東省重點研發計劃（農業良種工程）、農業農村部和新基石科學基金等項目的資助。