基因编辑技术是生命科学的强大工具，但大片段DNA编辑至今仍面临重大挑战。来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的科研人员，开发了一种新型基因编辑技术。该技术在动植物中实现了从几千个碱基到几百万个碱基级别的大片段DNA的精准操控，显著提升了基因编辑的尺度和能力。相关研究成果4日在线发表于《细胞》杂志。
虽然CRISPR等技术已广泛应用于特定碱基和短片段DNA的精准编辑，但编辑数千至数百万碱基的大片段DNA仍是巨大挑战，现有工具在基因编辑效率、尺度、精准性及类型多样性等方面都存在明显不足。
在这项研究中，科研人员通过整合三项创新系统性技术路径，成功开发了一种可编程的染色体水平大片段DNA精准操纵技术PCE。在动植物细胞实验中，该技术展现出强大的能力，成功实现了精准插入含有18800个碱基对的超大片段DNA、定向替换含有5000个碱基对的DNA序列、倒转含有1200万个碱基对的长染色体片段、删除含有400万个碱基对的长染色体片段，甚至移动整条染色体等复杂操作。
“我们还利用这项技术，在水稻中精准倒转了含有31.5万个碱基对的DNA片段，成功培育出抗除草剂的水稻种质，有力证明了这项技术具有广泛应用前景。”论文通讯作者、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞说，该技术不仅能实现多基因叠加，还能操控改变基因组结构，为作物性状改良和遗传疾病治疗开辟新路径，有望推动新型育种策略以及合成生物学的发展。
对此，审稿人评价道：“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。”