——习在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

　　1949年，伴随着新中国的诞生，中国科学院成立。作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心，建院以来，中国科学院时刻牢记使命，与科学共进，与祖国同行，以国家富强、人民幸福为己任，人才辈出，硕果累累，为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

　　中国科学院院级科技专项体系包括战略性先导科技专项、重点部署科研专项、科技人才专项、科技合作专项、科技平台专项5类一级专项，实行分类定位、分级管理。

　　为方便科研人员全面快捷了解院级科技专项信息并进行项目申报等相关操作，特搭建中国科学院院级科技专项信息管理服务平台。了解科技专项更多内容，→

　　中国科学技术大学（简称“中国科大”）于1958年由中国科学院创建于北京，1970年学校迁至安徽省合肥市。中国科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针，是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

　　中国科学院大学（简称“国科大”）始建于1978年，其前身为中国科学院研究生院，2012年经教育部批准更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学方针，与中国科学院直属研究机构（包括所、院、台、中心等），在管理kaiyun平台官网登录 开云网站体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面高度融合，是一所以研究生教育为主的独具特色的高等学校。

　　上海科技大学（简称“上科大”），由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设，由上海市人民政府主管，2013年经教育部正式批准。上科大致力于服务国家经济社会发展战略，培养科技创新创业人才，努力建设一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

　　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）

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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）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。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。