大片段DNA操纵技术是一种基因组编辑技术,能够实现大片段基因组的删除、插入、倒位、置换、整合、易位等的精准操纵。
基因组编辑技术是一种对生物体基因组特定目标基因进行修饰的技术。相比于小规模基因组编辑,大尺度基因组操纵可实现更多遗传信息的同步改造、更大规模的设计重构,对探究多基因相互作用等复杂机制的理解有重要意义。
基于CRISPR/Cas的基因组编辑技术已广泛应用到生物育种、畜禽品种改良、基础研究、生物医药研发等领域,2024年全球基因编辑市场规模约70亿美元。但目前基因组编辑技术多局限于少数几个核苷酸的替换、删除和插入,大片段DNA操纵仍面临重大挑战,尤其是数百万碱基的精准操纵。
大片段DNA操纵传统方法依赖于双链断裂(DSB)和非同源末端连接(NHEJ),但存在细胞损伤、易引入非预期的编辑等问题,其他方法如位点特异性重组酶Cre-Lox系统、成对pegRNAs先导编辑等存在效率低下、编辑后残留位点等问题,应用受到极大制约。
根据新思界产业研究中心发布的
《2025-2030年大片段DNA操纵技术行业风险投资态势及投融资策略指引报告》显示,大片段DNA操纵技术具有重大研究意义与应用价值,有望成为全球基因组编辑技术竞争的制高点。目前大片段DNA操纵技术研发处于起步阶段,我国相关研究单位包括中国科学院遗传与发育生物学研究所(遗传发育所)、北京齐禾生科生物科技有限公司、中国科学院深圳先进技术研究院等。
遗传发育所高彩霞团队开发出了可编程染色体水平大片段DNA精准操纵技术(PCE),其能够在动植物中实现从千碱基(kb)到兆碱基(Mb)级别DNA的多类型精准无痕操纵。
2025年9月,中国科学技术信息研究所发布《颠覆性技术前瞻2025》报告,大片段DNA操纵技术是40项颠覆性技术之一,以上技术具有近几年革命性突破不断、加速向产业渗透等共同特征。
新思界
行业分析人士表示,近年来,随着研究深入,基因组复杂性和大小在不断增加,在此背景下,市场对基因组操作技术的要求不断提升,大片段DNA操纵技术可实现更多遗传信息的改造,拓宽基因组编辑技术在生物育种、基因治疗等领域的应用范围,未来大片段DNA操纵技术将进一步发展和完善。
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