中国科学家研发出可精确编辑数百万DNA片段的工具

中国科学家通过改进现有基因编辑方法，开发出一种新型可编程染色体工程系统，其操纵DNA片段的效率比原始酶编辑工具高出3.5倍以上。

人类基因组在每个细胞中拥有约30亿个碱基对。尽管CRISPR等工具已经彻底改变了单个基因和单个核酸碱基的编辑，但研究人员发现，要准确修改涉及数千乃至数百万个碱基的较长DNA片段则困难得多。

如今，由中国科学院遗传与发育生物学研究所首席研究员高彩霞领导的中国科学家团队，攻克了基因工程领域长达数十年的一个难题。他们研发出一种能够精确操纵数百万个DNA碱基对（生命密码的基本单位）的工具。

武汉大学医学研究院基因编辑专家、未参与此项研究的殷昊教授评价这一进展意义重大。他在接受媒体采访时补充说，该成果可能为生物医学和农业领域的变革性突破奠定基础。

PCE系统实现植物基因组编辑重大飞跃

作为研究的一部分，科学家们改进了一项已有十年历史的基因编辑方法，使其更易于使用且效率显著提高。这篇发表在同行评审期刊《细胞》（Cell）上的论文阐述了新型可编程染色体工程（PCE）系统如何在高等生物（尤其是植物）中精确修改涉及数百万个碱基的大片段DNA。

这一突破可能会重塑农业种子培育和合成生物学等快速发展领域的研究。中国科学院北京分院表示，该技术能够操纵基因组结构变异，将为改良作物性状和治疗遗传疾病开辟新途径。据报道称，它还可能加速人工染色体的研发进程，这在合成生物学的下一代应用中潜力巨大。

殷昊教授解释说，这项研究始于Cre-Lox系统。Cre-Lox是生物医学领域的关键酶，被广泛用于插入、倒置或替换大片段DNA以及进行其他基因编辑。然而，自20世纪80年代被发现以来，Cre-Lox的局限性令研究人员望而却步。随着目标DNA片段尺寸增大，其效率显著下降，并且该酶通常会留下“疤痕”，使后续的基因工作复杂化。

基因组编辑技术进步有望实现更持久的DNA改变

这位来自武汉的科学家指出，由于编辑后的DNA序列可能发生逆转，尽管为实现特定的基因修饰付出了巨大努力，但这些改变往往是暂时的。

这正是高彩霞及其团队介入的地方。他们专注于基因组编辑技术（特别是在农业领域），重新设计和优化了编辑策略以克服这些挑战，从而产生了显著推动该领域发展的新方法。

这项新型PCE技术能够精确操纵DNA片段，其效率比原始酶编辑工具高出3.5倍以上，同时消除了“疤痕”并最大程度降低了序列逆转的风险。

过去，科学家可能需要编辑1000颗种子才能找到一颗具有所需性状的种子，而改进后的工具现在将这个数字降至仅需100颗，大大减轻了研究人员的工作量。此外，预计PCE系统最终将取代世界各地的实验室中现有的Cre-Lox系统，为医学研究和农业工程引入更高的效率。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！