科学与健康丨基因编辑新利器：PCE技术实现染色体级精准编辑
你是否想过，生命密码也能像程序一样被精准改写？如今，基因编辑技术已能轻松修剪短片段DNA，但大片段编辑仍是巨大挑战。
8月4日，中国科学院高彩霞团队在《细胞》发表论文，重磅推出可编程染色体编辑技术PCE，实现千碱基到兆碱基级别DNA的精准操纵。
审稿人盛赞：这项成果是基因工程的重大突破，在育种和基因治疗领域潜力无限。
PCE系统与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“尺度困境”：从短片段到染色体级编辑
DNA是生命密码，承载着遗传信息。当前，“基因剪刀”CRISPR技术已广泛应用于短片段DNA编辑。
精准操纵数千至数百万碱基的大片段DNA，始终是技术核心难题，现有工具在效率、尺度和精准性上明显不足。
研究团队开发了PCE与RePCE系统，实现超大片段DNA精准无痕编辑，成功破解“尺度困境”。
高彩霞研究员介绍，该技术能在动植物细胞中实现兆碱基级DNA多类型操纵，极大提升基因组编辑能力。
三大创新突破瓶颈：导航系统赋能精准编辑
基于Cre-Lox系统，团队通过三项关键技术创新，为超大片段编辑装上“导航系统”。
——变“双向门”为“单通道”：打造新型Lox变体，像单向闸机，确保DNA按预定方向移动。
——AI优化“搬运工”：利用人工智能定向进化Cre蛋白，提升效率3.5倍，工作效率大增。
——“无痕编辑”策略：Re-pegRNA如同智能橡皮擦，精准消除残留位点，保障编辑精准性。
多场景应用：从育种到医疗，前景广阔
业内人士指出，这项技术通过操控基因组结构变异，为作物改良和疾病治疗开辟新路径。
在育种中，优良性状常与不良基因连锁。PCE技术能精准切割连锁，释放优异基因潜力，推动新型育种策略。
目前，团队已成功创制含315千碱基精准倒位的抗除草剂水稻种质。
在医疗领域，该技术有望治疗染色体异常疾病，并加速人工染色体构建，助力合成生物学发展。想探索更多前沿科技？关注我们，一起见证变革！
策划：陈芳
记者：彭韵佳
统筹：吴晶、王敏
新华社国内部出品
相关问答
基因组编辑技术有何优势与挑战？
从基因组结构到基因表达，基因编辑技术能精准修改DNA，影响蛋白质功能，但伦理和安全问题也需谨慎应对。
学习基因组编辑需要哪些知识？
需掌握分子生物学、遗传学及基因工程原理，CRISPR等编辑技术是核心，涉及多学科交叉。
基因编辑技术有哪些特点？
基因编辑允许在活体基因组中进行精准DNA操作，包括插入、删除或替换，具有高效、精准等特点。
如何治理基因组编辑伦理？
作为革命性技术，基因编辑需在伦理框架下发展，加强监管，确保安全应用，促进公众讨论。
基因编辑技术为何尚未普及？
可遗传编辑技术尚未达到临床应用标准，需要更多研究和共识，确保安全性和有效性。
基因编辑技术如何工作？
基因编辑像手术刀，在细胞中精准修改基因，通过改变基因来改变生物性状。
新南威尔士大学PhD直招难度如何？
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微生物学对基因工程有何贡献？
微生物学提供理论基础和工具如内切酶、质粒，CRISPR系统也源自微生物，助力生物学研究。
基因工程的研究热点是什么？
研究热点包括CRISPR技术优化、基因治疗应用、合成生物学等，涉及DNA重组和精准编辑。
CRISPR疗法上市有何意义？
全球首款CRISPR疗法上市是里程碑，标志基因编辑从实验室走向临床，为疾病治疗带来新希望。