每經(jīng)編輯｜杜宇    

據(jù)科技日?qǐng)?bào)8月5日消息，基因編輯技術(shù)是生命科學(xué)的強(qiáng)大工具，但大片段DNA編輯至今仍面臨重大挑戰(zhàn)。來(lái)自中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的科研人員，開(kāi)發(fā)了一種新型基因編輯技術(shù)。該技術(shù)在動(dòng)植物中實(shí)現(xiàn)了從幾千個(gè)堿基到幾百萬(wàn)個(gè)堿基級(jí)別的大片段DNA的精準(zhǔn)操控，顯著提升了基因編輯的尺度和能力。相關(guān)研究成果4日在線發(fā)表于《細(xì)胞》雜志。

雖然CRISPR等技術(shù)已廣泛應(yīng)用于特定堿基和短片段DNA的精準(zhǔn)編輯，但編輯數(shù)千至數(shù)百萬(wàn)堿基的大片段DNA仍是巨大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有工具在基因編輯效率、尺度、精準(zhǔn)性及類型多樣性等方面都存在明顯不足。

在這項(xiàng)研究中，科研人員通過(guò)整合三項(xiàng)創(chuàng)新系統(tǒng)性技術(shù)路徑，成功開(kāi)發(fā)了一種可編程的染色體水平大片段DNA精準(zhǔn)操縱技術(shù)PCE。在動(dòng)植物細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，該技術(shù)展現(xiàn)出強(qiáng)大的能力，成功實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)插入含有18800個(gè)堿基對(duì)的超大片段DNA、定向替換含有5000個(gè)堿基對(duì)的DNA序列、倒轉(zhuǎn)含有1200萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)的長(zhǎng)染色體片段、刪除含有400萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)的長(zhǎng)染色體片段，甚至移動(dòng)整條染色體等復(fù)雜操作。

“我們還利用這項(xiàng)技術(shù)，在水稻中精準(zhǔn)倒轉(zhuǎn)了含有31.5萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)的DNA片段，成功培育出抗除草劑的水稻種質(zhì)，有力證明了這項(xiàng)技術(shù)具有廣泛應(yīng)用前景。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員高彩霞說(shuō)，該技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)多基因疊加，還能操控改變基因組結(jié)構(gòu)，為作物性狀改良和遺傳疾病治療開(kāi)辟新路徑，有望推動(dòng)新型育種策略以及合成生物學(xué)的發(fā)展。

對(duì)此，審稿人評(píng)價(jià)道：“這項(xiàng)工作代表了基因工程領(lǐng)域的重大突破，在育種和基因治療方面具有巨大的應(yīng)用潛力。”

圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)

基因是攜帶遺傳信息的DNA片段，它決定了生物的性狀特征。基因編輯技術(shù)，就是對(duì)特定的基因進(jìn)行刪除、插入或替換，從而實(shí)現(xiàn)基因序列的定向改造。

打個(gè)比方，基因編輯技術(shù)像一支帶有精準(zhǔn)便捷導(dǎo)航系統(tǒng)的“修正筆”。這支“修正筆”可以矯正和修改病變的、錯(cuò)誤的基因。

人體的基因組有30億個(gè)堿基對(duì)，可以簡(jiǎn)單理解為人體是一本由30億個(gè)字符組成的書(shū)。基因編輯技術(shù)可以快速精準(zhǔn)地找到并修改特定字符。從發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律到精準(zhǔn)修改生命密碼，基因編輯技術(shù)正在改變著人類對(duì)生命的認(rèn)知。

據(jù)央視總臺(tái)，6月17日，亞洲首例基因編輯豬-終末期腎病患者異種腎移植術(shù)后來(lái)到103天，移植腎臟功能良好，各項(xiàng)生理指標(biāo)持續(xù)向好。這一創(chuàng)新突破不僅創(chuàng)造亞洲異種器官移植領(lǐng)域最長(zhǎng)存活紀(jì)錄，更為異種腎移植臨床長(zhǎng)期穩(wěn)定性驗(yàn)證邁出實(shí)質(zhì)性一步。

另?yè)?jù)新華社此前消息，日本三重大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員組成的團(tuán)隊(duì)在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)·交叉學(xué)科》上發(fā)表成果說(shuō)，他們借助基因編輯技術(shù)去除了唐氏綜合征患者細(xì)胞中多余的21號(hào)染色體，并確認(rèn)了相關(guān)結(jié)果，這項(xiàng)技術(shù)如果發(fā)展成熟將有助研究人員未來(lái)找到唐氏綜合征各類并發(fā)癥的預(yù)防和改善方法。

唐氏綜合征是最常見(jiàn)的一種染色體異常導(dǎo)致的疾病，患者細(xì)胞內(nèi)本該有2條的21號(hào)染色體多出一條變成3條，因此該病又稱為21三體綜合征。唐氏患者常伴有智力發(fā)育障礙，目前該病尚無(wú)根治方法。

每日經(jīng)濟(jì)新聞綜合科技日?qǐng)?bào)、央視總臺(tái)、新華社

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