關注全球時事|洞察國際風雲
2025-03-18 17:24 星期二

科学与健康|基因组编辑新利器:PCE技术实现染色体“精准编辑”

时间:2025-08-05 10:43 来源:快讯社

  作为生命科学领域的一项革命性突破,基因组编辑技术已经能够像修剪树枝般精准修改短片段DNA,但大片段DNA编辑仍是难题。

  8月4日晚,中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队在国际学术期刊《细胞》在线发表论文,系统报道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,实现了真核生物基因组千碱基到兆碱基级别DNA的“精准编辑”。

  审稿人对此评价: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。

  PCE系统的开发和精准染色体编辑示意图。(中国科学院遗传与发育生物学研究所供图)

  破解基因组编辑“尺度困境”

  DNA作为生命密码,储存着决定生物性状、生命活动乃至进化方向的遗传信息。当前,被称为“基因剪刀”的CRISPR及其衍生技术,已经在特定碱基和短片段DNA中广泛应用。

  然而,对数千乃至数百万碱基的精准操纵是大片段DNA编辑的核心难题,现有工具在编辑效率、尺度、精准性及类型多样性等方面仍存在明显不足。

  研究团队开发了超大片段DNA精准无痕编辑新方法,构建PCE与RePCE两个可编程染色体编辑系统,实现超大片段DNA精准无痕操纵,成功破解了基因组编辑的“尺度困境”。

  中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞介绍,这项技术能够在植物和动物细胞中实现数百万碱基级别DNA的多类型精准操纵,显著提升真核生物基因组的操纵尺度和能力。

  三项创新突破技术瓶颈

  位点特异性重组酶Cre-Lox系统具有染色体水平DNA操纵潜力,但其进一步应用受到三大关键问题制约。为此,研究团队构建系统性技术路径,实现三项关键技术创新,为超大片段DNA精准无痕编辑装上“导航系统”。

  ——“双向门”改为“单通道”。为破解Lox位点固有对称性导致的重组反应可逆问题,研究团队创新性地开发了高通量重组位点快速改造平台,成功打造新型Lox变体,如同单向闸机门,只允许DNA片段按预定方向移动,更有利于目的编辑的发生。

  ——借助人工智能对Cre重组酶进行“团队优化”。简单来说,Cre重组酶是DNA片段的搬运工人,基于研究团队此前自主开发的人工智能新型蛋白质定向进化方法AiCE,研究人员对Cre蛋白多聚化界面进行精准优化,获得重组效率提升至3.5倍的工程化Cre蛋白变体,有效提高其活性,提升“工作效率”。

  ——打造“无痕编辑策略”Re-pegRNA。为避免重组后特异性位点残留干扰基因组编辑的精准性,研究团队开发的Re-pegRNA策略就像一块智能橡皮擦,能精准识别并消除这些残留位点,提高编辑精准性。

  多场景应用将有望实现

  业内人士认为,利用超大片段DNA精准无痕编辑新方法,通过操控基因组结构变异,可以为作物性状改良和遗传疾病治疗等开辟新路径。

  在传统育种中,优良性状常与不良基因遗传连锁,如同“买一送一”的捆绑销售。大片段DNA精准无痕编辑的技术突破,有望推动新型育种策略的发展,如通过操纵遗传连锁、调控重组频率实现育性控制、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。

  目前,研究团队已经利用该技术成功创制了含315千碱基精准倒位的抗除草剂水稻种质。

  在遗传疾病治疗领域,这项技术有望为因染色体异常导致的疾病提供新的治疗思路。此外,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有重要的应用前景。


外交部:将本着科学原则研究日方关于恢复水产品输华请求
外交部:坚决反对美国向中国台湾地区出售武器
测试视频
综合看点 查看更多>>
特朗普政府想知道宣布“获胜”后伊朗如何反应
记者观察:白宫记协晚宴枪击凸显美国治理无力
白宫:特朗普及其国安团队开会讨论伊朗新提案
大使任命风波发酵 英首相坚称不辞职
激战顿巴斯,俄军有新突破?
纵横天下 查看更多>>
十载同心筑发展之路 南南携手创可持续未来
马里过渡总统:局势得到控制 继续清剿袭击者
白宫记协晚宴枪手被控试图刺杀特朗普
以色列两名前总理联组新政党 寻求击败内塔尼亚胡
特朗普再称“不着急”“没压力” 想同伊朗达成“永久协议”
斯塔默又渡一“劫” 工党前景如何
维也纳“全球治理之友小组”正式启动
第23届东博会展览总面积约17万平方米
日本岩手县山火过火面积超200公顷
欧盟委员会公布“加速欧盟”方案应对能源危机
美联储今年连续第三次宣布维持利率不变
战事60天,美伊“不战不谈”还要多久
联合国秘书长敦促开放霍尔木兹海峡
白宫记协晚宴突发枪击 特朗普紧急撤离始末
“特高课”又要重现?——起底日本“新战前情报体系”
从中央政治局会议看当前经济工作
深入学习领会总书记对服务业发展的指引
与祖国共进、与时代同行:迈向世界一流大学新高度
教科文组织官员:中国是世界地质公园网络中的重量级国家
绿润丝路 沙海生金——全球荒漠化治理的中国智慧
我国首款正向设计自转旋翼机完成首飞
全球最大汽车运输船交付 “中国制造”高端船舶实现新突破
大庆油田川渝探区天然气累计销量突破50亿立方米
国家防总通报2026年全国防汛抗旱责任人名单
大渡河老鹰岩二级水电站实现大江截流
港澳台简讯:“粤车南下”累计预约出行数目超3500辆次
香港黄埔精神爱国公民教育基地揭牌
对标“十五五”规划 香港航运业聚力高端服务转型
2026宁波文旅(香港)推介会举行
澳门特区行政长官:积极推动中葡平台功能向西语国家延伸
“海上粮仓” ——福建宁德大黄鱼鱼苗陆续投放
一座中国村庄的“气候民生”
一座中国生态新城的“气候治理”
今年第二批“国补”资金下达 消费品以旧换新今年的销售额超过4332亿元
智驾开始普及,车险“水土不服”问题咋解决?
泰国司法部:他信获准于5月11日假释出狱
农业法大修四大看点
写在“法治浙江”建设20年之际
最高法:对虚假诉讼恶意诉讼等坚决说“不”
香港举办国安法律论坛 增强各界维护国家安全意识
移轴视角看哈尼梯田春耕图
甘肃静宁:苹果花开农事忙
来寿光菜博会看未来无人农场
福建连江:早稻插秧正当时
浙江慈溪:首批大棚杨梅开摘上市
这场交流会,为县域肿瘤MDT培训打开新路径
2026年度中国青年五四奖章揭晓!
中央纪委国家监委公开通报八起违反中央八项规定精神典型问题
关于印发尼帕病毒病诊疗方案(2026年版)的通知
024年中国恶性肿瘤流行情况发布
前沿科技 查看更多>>
打破三大技术壁垒,助低空经济“飞”得更稳
从“六小龙”到“五小凤”:同一根藤上,又一串果
坚持自主可控,自动驾驶方能行稳致远
6G技术加速走向“应用场”
迄今规模最大“虚拟宇宙”构建成功
健康生活 查看更多>>
智能体走入日常 算力底座持续夯实
直击脑机接口技术“痛点”,前沿探索正多路并进
脑机接口风头正劲,但别忽视“辅助”二字
AI与科学仪器融合已到关键节点
国家知识产权局:完善新兴领域知识产权保护制度
实用技术 查看更多>>
“AI集市”亮相数字中国建设峰会
AI赋能科学研究由“单兵作战”迈向“集团冲锋”
太空金属3D打印技术在轨完成演示验证
具身智能特种机器人构筑高危作业“安全结界”
市场监管总局开展CCC认证守底线专项行动
科普博览 查看更多>>
“科技+文旅”解锁“五一”出行新玩法
两部门联合启动2026年“模数共振”行动
智能眼镜从尝鲜到常用有多远
机器人“投身”家庭保洁 具身智能迈向家庭“终极考场”
奋楫问天路,逐梦探苍穹
从长白山到贺兰山,它们为何入选新一年度全国十大考古新发现
乌兹别克斯坦希瓦举办国际舞蹈节
中国传统文化方阵亮相多哥独立日庆典
斯里兰卡举行太极拳推广活动
经典话剧《四世同堂》在墨尔本引发观剧热潮
《普通高等学校本科专业目录(2026年)》发布
教育部“信息技术支撑学生综合素质评价”试点成果现场会与工作促进会在苏州举办
段慧玲、初晓波,任北京大学副校长
青春,那是属于阅读的“黄金时代”
这堂“冠军思政课”彰显拼搏的力量
羽毛球进入“15分制”时代:一场关乎节奏、健康与商业的变革
全天综合:四海宾朋相聚三亚 中国健儿圆梦首金
英超球队切尔西解雇罗塞尼尔:执教106天下课
2026女篮世界杯分组揭晓:中美女篮同处D组
波士顿马拉松:肯尼亚选手包揽男女组冠军 双双实现卫冕
一季度我国海洋旅游业繁荣开局
铁路“五一”假期运输启动
长沙:白天不懂夜的嗨
“熊猫专列·锦绣天府号”在蓉首发
“如意甘肃·山水共鸣”文旅宣传活动启动