高彩霞团队核酸编辑技术获Nature认可，实现基因编辑重大突破

高彩霞团队核酸编辑技术获Nature认可，实现基因编辑重大突破

2024年1月，国际顶级科学期刊《Nature》发布了年度值得关注的七大技术，其中由中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队开发的PrimeRoot技术赫然在列。这是自2018年该榜单设立以来，首次有中国学者的研究成果入选，标志着中国在基因编辑领域实现了重大突破。

基因编辑技术是现代生物技术的重要支柱，但长期以来，实现大片段DNA的精准插入一直是该领域的重大难题。现有的CRISPR-Cas9技术虽然能够实现基因敲除和小片段编辑，但在插入大片段DNA时效率较低且精准度不足。

高彩霞团队开发的PrimeRoot系统，正是为解决这一难题而生。该技术结合了团队之前开发的ePPE（Engineered Plant Prime Editor）系统和位点特异性重组酶Cre，实现了重大突破：

• 插入长度：成功实现了长达11.1kb的大片段DNA精准插入，这是目前报道的最高水平。
• 编辑效率：在水稻和玉米中，编辑效率可达6%，且插入过程完全精准可预测。
• 适用范围：该技术不仅适用于模式植物，还可应用于各种作物。

PrimeRoot技术的核心创新在于其独特的编辑机制：

1. 双ePPE系统：首先利用优化的引导编辑工具（ePPE）实现短片段DNA的精准插入，效率可达50%以上。
2. 位点特异性重组：在此基础上，结合高效的酪氨酸家族位点特异性重组酶Cre，开发出PrimeRoot系统，实现大片段DNA的精准插入。

这一技术突破的关键在于其精准性和效率的双重提升，为基因编辑技术开辟了新的应用前景。

农业领域：作物改良新利器

在农业领域，PrimeRoot技术展现出了巨大的应用潜力。通过精准插入抗病基因，可以快速获得具有特定抗性的作物品种，大大缩短育种周期。这一技术不仅能够提高作物的产量和品质，还能增强其对病虫害的抵抗力，减少农药使用，实现绿色农业。

医疗领域：基因治疗新希望

在医疗领域，PrimeRoot技术为基因治疗带来了新的可能性。传统的基因治疗方法往往面临效率低、精准度差的问题，而PrimeRoot技术的高效率和精准性，使其成为治疗遗传性疾病的理想工具。未来，该技术有望在遗传病治疗、癌症治疗等领域发挥重要作用。

高彩霞团队的这一突破，不仅是中国生物技术领域的重要里程碑，也是全球基因编辑技术发展的重要进展。Nature杂志在“Technologies to watch”系列特评中指出，这项技术“展现了大片段DNA精准插入技术在未来生物育种中的巨大应用潜力”。

然而，这一技术仍面临一些挑战，如如何进一步提高编辑效率、如何实现更广泛的物种适用性等。未来，随着研究的深入和技术的优化，PrimeRoot技术有望在更多领域发挥重要作用，为人类带来更大的福祉。

高彩霞团队的这一突破，不仅展示了中国科学家在基因编辑领域的创新能力，也为全球生物技术的发展注入了新的动力。随着研究的深入，PrimeRoot技术必将在更多领域展现出其独特价值，为人类带来新的希望。