近日，Nature 发布了“2024年值得关注的七项技术”，涵盖用于蛋白质设计的深度学习、大片段DNA插入、脑机接口、超级分辨率、细胞图谱、3D打印纳米材料和深度伪造检测等前沿方向。在大片段DNA插入技术版块，中国科学院大学（以下简称“国科大”）博士生导师、中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称“遗传发育所”）研究员高彩霞团队成果入选。

值得一提的是，这是 Nature 自2018年首次评选以来，第一项来自中国科学家的技术成果入选。

Nature 发布“2024年值得关注的七项技术”

开拓性技术

大片段DNA精准插入，是真核生物基因组编辑技术中亟待解决的难题之一。

2023年4月，高彩霞团队以“Precise integration of large DNA sequences in plant genomes using PrimeRoot editors”为题发表于Nature Biotechnology 。国科大研究生孙超、雷源和李帛树为共同第一作者，高彩霞和北京齐禾生科生物科技有限公司Kevin T. Zhao博士为共同通讯作者。

该研究整合优化的引导编辑工具和位点特异性重组酶，开发了PrimeRoot（Prime editing-mediated Recombination Of Opportune Targets）系统，首次在植物细胞中实现了长达11.1 kb大片段DNA的精准定点插入，并在水稻中建立了基于PrimeRoot定点插入抗病基因从而快速获得抗病植株的方法范式。

高彩霞表示，“PrimeRoot系统高效、精准插入大片段DNA的能力，可通过基因敲入广泛用于赋予作物对疾病和病原体的抗性，从而继续推动基于CRISPR的植物基因组工程的创新浪潮。”

PrimeRoot在植物中精准插入大片段DNA的示意图

这项研究，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，在全球率先迈过基因组编辑3.0时代的门槛，为基于基因堆叠的作物育种和植物合成生物学研究提供了有力的技术支撑。

该研究发表后获Faculty Opinions高度评价，并得到Trends in Plant Science 和Trends in Genetics 等期刊专文评述，被誉为“是一项将大片段DNA精准高效插入植物基因组的开拓性技术”。

生命科学的“手术刀”

对于自己做的研究，高彩霞觉得“有意思”“有意义”。

泰国香米有香味，而中国东北大米虽然品质很好，却没有香味，能不能用基因组编辑技术创建出有香味的东北大米？她试了，一年就成功了；白粉病是小麦的重要病害之一，能不能用基因组编辑技术攻克难关？她和合作伙伴试了，获得具有广谱抗白粉病的品种......

这些科研成果，都让高彩霞开心、兴奋。

高彩霞

高彩霞团队，如今已经成为中国农业基因编辑领域的一张“名片”。

2013年，高彩霞带领团队发表了世界上第一篇CRISPR基因编辑植物的研究论文。

十多年来，团队不断完善着这把生命科学的“手术刀”，获得的基因组编辑技术专利可占据国内半壁江山，并探索了这些技术在水稻、小麦、玉米和番茄等农作物在育种方面的潜力。

2016年，Nature 发表“中国科学之星”一文，介绍了10位代表中国在国际科学界地位的中国科学家，高彩霞位列其中；2023年，团队解决了大豆无法实现碱基编辑的难题，并开发了可单个AAV包装递送的高效碱基编辑器，相关成果入选“Best of Cell 2023”；2024年1月，团队又利用环状RNA开发了基于Cas12a的引导编辑器......

入选“Best of Cell 2023”的部分共同作者。从左至右分别为国科大研究生林秋鹏（现为华南农业大学教授）、贺子欣，遗传发育所博士后黄佳颖（现为广州医科大学教授），高彩霞，国科大研究生费宏源、李运嘉

然而，团队却不满足于此。“当一项技术具有颠覆性时，科学家总会考虑它的缺点，然后让它更完善。”高彩霞接受《中国科学报》采访时说道。

高彩霞更加希望，利用这些技术在基因功能的探索和应用上，做出nba赌注平台|官网-app下载：原创性且能造福人类的工作。

把科研做好，把学生带好

高彩霞有火一般的热情性格和高效行动力。

《国科大》杂志学生记者在早先采访时，刚好遇到团队学生有一篇论文要投稿，高彩霞帮学生做修改建议。

她的腰不太好，站着面对两个电脑屏幕修改，一个看学生论文，一个看以前提出的修改意见。手上来回滑动鼠标，遇到重点还会停下来记录在草稿纸上。她修改得非常细，“格式要做成方块状，竖起来看。内容上要把重点列出来，语言再精简下。你先把图表和语言改好，再拿来给我。”

学生离开后，她快速处理了几个邮件，又抬起头跟学生记者说，“不好意思，你接着问。”

高彩霞

高彩霞说，自己是个快乐的人，“我看到好的结果就很高兴，哪怕是非常非常小的结果，我也很高兴。”她也从不给自己设立一个“必须要怎样”的目标。

因为她明白，“凭空求不来。有这个精力去求，还不如专心把科研做好，把学生带好。而到那个时候，属于你的自然会属于你。”

作为国科大博士生导师，高彩霞给学生自由和发挥的空间。每位学生的勤奋和聪慧，她都看在眼里，“我觉得他们自己的努力多过我的指导，他们有些基础实验比我做得还要好。”高彩霞欣慰地说道。

高彩霞团队2023年在秦皇岛团建

在国科大研究生孙超看来，研究方向的确定取决于自身兴趣和导师的意见。

“我对基因组编辑这一大领域感兴趣，但如果让我从中选择一个明确方向，我当时是选不出来的。”孙超提到。

后来根据导师高彩霞的建议，孙超通过阅读大量文献，对待研究领域的整体进行把控，决定主攻大片段DNA精准编辑工具的开发与应用。

在读期间，孙超不断取得阶段性成果——使用PrimeRoot编辑器，精确整合植物基因组中的大DNA序列，初步攻克了相关领域内的难题。他也作为共同作者之一，其成果入选了这次 Nature“2024年值得关注的七项技术”；获得“2023年度中国科学院院长特别奖”、国科大“三好学生标兵”等。

未来，孙超将围绕着植物基因组大片段DNA精准操纵这一尚待深入解决的难题继续研究，希望能取得进一步成果，为植物精准分子遗传育种和国家粮食安全贡献自己一份微薄力量。

孙超

国科大研究生薛郴销很庆幸加入了导师高彩霞的团队。“Gao Lab（高彩霞团队）是一个积极向上、团结友爱、永远充满活力的集体。高老师是一个非常尊重学生想法的导师。她从来不会随意否定我们的想法，也不会强迫我们去做自己不感兴趣的方向，在科研上给了我们很大自由，这使得我们可以‘随心所欲’地去做自己感兴趣的课题。”

在薛郴销眼中，高彩霞就像一位大家长，给学生们创造了一个非常舒适的学习环境，不仅在科研上悉心指导大家，还会教导一些处理问题和待人接物上的细节。

“在Gao Lab的六年，受益匪浅。”薛郴销说道。在读期间，她以第一作者或共同第一作者身份在Nature Biotechnology 、Science China Life Sciences 等发表科研成果，获“博士研究生国家奖学金”、国科大“三好学生”等。

目前，薛郴销成为遗传发育所在站博士后，继续攻克领域难题。

薛郴销

“吾尝跂而望矣，不如登高之博见也”。国科大研究生雷源作为共同作者之一，其成果入选了这次Nature“2024年值得关注的七项技术”。在读期间，她越来越感受到平台对于个人发展的重要性。

学习环境之于学生就像是土壤之于种子。“在集中教学期间，国科大组织的课程和讲座等，给了我和各领域大牛面对面交流的机会。回到培养单位后，遗传发育所提供的科研条件也足以满足我实验中的各种需要，而Gao lab更是提供了最前沿的科学视角。”雷源说道。

目前，雷源在开展植物基因组大片段插入技术的开发与优化方面的研究，其参与研究的工作发表于Nature。她表示，未来将继续努力，不负栽培。

雷源

科学无极限，为让基因组编辑这把改造遗传密码的利器更加得心应手，高彩霞和团队师生们仍在不断努力探索，为团队点赞！