中国网/中国发展门户网讯（记者 王振红）基因组编辑技术作为生命科学领域的一项革命性突破，为基础研究和应用开发提供了强大的技术支撑。然而，大片段DNA编辑至今仍面临重大挑战，对数千乃至数百万碱基的精准操纵更是领域的核心难题。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。

2025年8月4日，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 (Programmable Chromosome Engineering)。该技术首次在动植物中实现了从千碱基到兆碱基级别DNA的多种类型染色体精准操纵，显著提升了真核生物基因组的操纵尺度和能力。

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）

高彩霞研究团队构建了PCE与RePCE两个可编程染色体编辑系统，可对不同Lox位点的插入位置和方向进行灵活编程，实现从kb到Mb尺度的大片段DNA精准无痕操纵。

研究团队构建了系统性技术路径。首先，开发了高通量重组位点快速改造平台，并提出不对称Lox位点设计原则，成功创制新型Lox变体，保持高效重组效率的同时将可逆重组活性降低至阴性对照水平。其次，基于团队此前自主开发的融合蛋白通用逆折叠模型、结构与进化约束信息的蛋白定向进化平台AiCE，实现对Cre蛋白多聚化界面的精准优化，获得重组效率提升至3.5倍的工程化Cre蛋白变体（AiCE成果已于7月7日在线发表在《细胞》杂志，并将与本研究成果以背靠背（back-to-back）形式于8月21日在《细胞》杂志正式刊出）。最后，研究团队创建并优化了重组酶的无痕编辑策略Re-pegRNA，利用引导编辑器的高效编辑特性，通过设计特异性pegRNA对重组后残留的Lox位点进行“重引导编辑”，将其精准替换为原有基因组序列。

利用该技术，研究人员不仅能实现多基因叠加编辑，还可通过操控基因组结构变异，为作物性状改良和遗传疾病治疗开辟新路径。此外，该技术有望推动新型育种策略的发展，例如通过操纵遗传连锁、调控重组频率实现育性控制，以及消除连锁累赘，充分释放野生种质资源中优异等位基因的育种潜力。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也有重要的应用前景。研究团队还利用该技术成功创制了含315 kb精准倒位的抗除草剂水稻种质，展示了其广泛应用前景。

中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究员为该论文的通讯作者，博士后孙超、助理研究员李洪超和已毕业博士生刘怡静为共同第一作者。