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基于CRISPR-Cas9的引导编辑器（prime editors, PEs）能同时实现任意碱基类型的精准替换，及小片段的精准插入、替换和删除。目前，几乎所有的引导编辑器均是依赖于Cas9蛋白开发而成，但Cas9蛋白存在尺寸较大、脱靶效应高和受限于G/C-rich区域编辑的缺点，限制了引导编辑器的广泛应用。如何进一步提升引导编辑器的编辑精度、消除靶点序列限制并降低递送难度是基因组编辑领域亟待解决的...
2023年12月，Cell期刊发布了“Best of Cell 2023”收藏专刊，评选出2022年底到2023年底期间发表在期刊中的2篇Reviews、9篇Articles、2篇Perspectives、1篇Snapshot，作为这一年中最令人兴奋的研究。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队于2023年6月发表的Cell文章入选该专刊中9篇年度最佳研究论文。
中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组开创性地运用AI辅助结构预测，建立起基于三级结构的蛋白聚类方法，并扩展为全新的脱氨酶挖掘体系，成功开发了一系列具有中国自主知识产权的新型碱基编辑工具。该项工作为蛋白功能分析、新功能元件挖掘提供了一个全新策略。新研发的碱基编辑系统是具有我国自主知识产权的精准基因编辑技术（已申请PCT发明专利），有望打破碱基编辑底层专利垄断，将帮助我国在未来的生物技术产业竞...
基因组编辑技术是生命科学领域的颠覆性技术，为生物学基础研究和应用研究奠定了坚实的技术基础。历经十余年的不断迭代和迅猛发展，基因组编辑技术经历了如下两个阶段：第一阶段以CRISPR-Cas9技术为代表，利用序列特异性核酸酶良好的靶向性和可编程性，在基因组特定位置产生DNA双链断裂，继而通过细胞内源修复机制产生随机、不可控的小片段插入或删除，达到基因敲除的目的。第二阶段包括碱基编辑技术和引导编辑技术的...
高彩霞研究组开发可预测的精细下调目标基因蛋白表达的新方法（图）
高彩霞研究组 基因蛋白 基因编辑技术
2023/4/18
基因编辑技术在植物中的开发和应用为分子设计育种带来了革命性的变化。基于基因编辑技术建立基因精细调控的方法对于精准设计育种至关重要。目前应用最为广泛的基因表达调控方法，如CRISPR-Cas、CRISPRi和RNAi等技术只能够实现对基因的完全敲除或将基因的表达抑制到不可预测的水平。利用CRISPR-Cas9技术对启动子区域进行编辑，可以在转录层面将基因的表达调控至不同的水平，并产生大量不可预测的数...
种子休眠性是指种子在适合它生长的条件（温度、水分和氧气等）下仍不能萌发的现象，是多数高等植物所共有的适应性性状。作物驯化过程中由于更多考虑高产、优质、抗病虫及耐受逆境性状，同时保证在生产中种子具有一致的萌发特性，常常忽视了对种子适度休眠的保留，从而导致很多作物如水稻、小麦在生产上大面积遭遇严重的穗发芽问题，即种子成熟期遇潮湿气候在收获前出现穗上籽粒萌发的现象，造成了在收获的最后时刻面临近乎绝收的巨...
基于CRISPR系统开发出的引导编辑系统（Prime Editing, PE）能够在基因组的靶位点处实现精准的片段插入、删除及碱基的任意替换，在基因治疗、育种改良、基础研究等方面展现出了巨大的应用前景。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组前期在水稻、小麦中建立并优化了植物引导编辑系统，实现了任意碱基精准的替换、增添或删除。然而在应用过程中，研究组也发现该系统依然存在效率偏低、设计复杂等问题...
高彩霞研究组与合作者开发“升级版”高效新型引导编辑器（图）
高彩霞研究组 合作者 升级版 编辑器
2023/4/19
引导编辑系统（Prime Editor, PE）是能够在基因组的靶位点处实现任意碱基替换和小片段精准删除、插入的新型基因组编辑工具，是基因组编辑领域的重大变革。
中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究员做客中国科学院水生生物研究所创新系列讲座（图）
中国科学院遗传与发育生物学研究所 高彩霞 中国科学院水生生物研究所 讲座 基因编辑 育种
2022/4/24
2021年5月10日，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究员应邀到中国科学院水生生物研究所进行学术交流，并为水生所科研人员和研究生作了题为“Development of precision genome editing technologies for improving crops”的学术报告。该报告系水生所创新系列讲座2021年第3期。
新型基因编辑系统引导编辑（prime editing，PE）可以在基因组的靶向位点实现任意类型的碱基替换、小片段的精准插入与删除，这种灵活的、可设计的遗传修饰能力使其在基础研究、人类疾病治疗和农作物育种中潜力巨大。该系统由nCas9（H840A）融合逆转录酶（reverse transcriptase, RT）和pegRNA（prime editing guide RNA）组成，在pegRNA的引...
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组与李家洋研究组合作开发了高效设计pegRNA以及提高植物引导编辑效率的新策略。由于引导编辑系统的PBS序列与非靶标链结合是起始逆转录过程的重要条件，而熔解温度（Melting Tempreture, Tm）决定了两条链结合的紧密程度，因此研究人员推测PBS的Tm值很有可能对引导编辑系统的编辑效率有重要影响。对此，研究人员在18个水稻内源位点进行了测...
中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组前期通过利用相似遗传背景的植物突变体及全基因组测序技术，发现胞嘧啶碱基编辑器可造成全基因组范围的不依赖sgRNA的脱靶效应（Jin et al., Science, 2019），并结合脱氨酶理性设计与新型筛选策略开发出了高精度、高编辑活性的新型胞嘧啶碱基编辑工具（Jin et al., Molecular Cell, 2020）。其基于水稻植物重测序的基...
碱基编辑技术（Base Editing）是基于CRISPR系统开发的基因组定向修饰技术。该技术由于不需要DNA双链断裂和外源供体DNA可以实现对目的碱基的精准替换，在疾病治疗、植物性状改良等方面具有很大的应用潜力。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组长期致力于植物基因组编辑技术的创新及应用研究，前期已经在植物中建立了完善的胞嘧啶碱基编辑器（Cytosine Base Editor, CBE...
中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组长期致力于植物基因组编辑新技术的研究和开发。最近，该研究组基于胞嘧啶脱氨以及碱基切除修复（Base Excision Repair, BER）原理，首次将野生型SpCas9与胞嘧啶脱氨酶APOBEC、尿嘧啶糖基化酶(UDG)以及无嘌呤嘧啶位点裂合酶（AP lyase）组合，建立了新型的多核苷酸靶向删除系统（APOBEC-Cas9 fusion-induc...
多重基因组编辑体系的开发对于动物疾病模型的创制、动植物农艺性状的叠加或改良以及基因调控通路的控制等具有重要意义。多重基因组编辑技术作为一种基础的植物生物技术方法，已经被应用于作物QTL基因的编辑，作物驯化和无融合生殖技术等。但是，大多数的植物多重基因组编辑技术开发集中在多sgRNA的表达，以实现同一编辑类型的多基因编辑。可用于产生不同编辑类型的植物多重基因组编辑系统的报道仍比较少。近日，中国科学院...