AI辅助重组酶工程实现千碱基至兆碱基规模的精准无缝染色体编辑

为解决大尺度基因组编辑中效率低、残留序列多等难题，研究人员开发了PCE和RePCE系统。通过高通量筛选获得低可逆性Lox位点，结合AI辅助重组酶工程(AiCErec)使Cre变体效率提升3.5倍，配合Re-pegRNA策略实现水稻315kb抗除草剂倒位、人类12Mb疾病相关倒位等精准编辑，为分子育种和基因治疗提供新工具。

　　

这项突破性研究将基因组编辑技术推向新高度。通过高通量筛选改造，科学家们获得了逆转活性降低10倍的Lox重组位点，并运用人工智能辅助重组酶工程(AiCE_rec)培育出重组效率达野生型3.5倍的Cre变体。创新的Re-pegRNA介导策略实现了真正的"无痕编辑"，让染色体尺度的插入、删除、替换、倒位和易位操作不再留下任何分子疤痕。

在植物领域，研究团队成功完成了水稻染色体315千碱基(315-kb)的大片段倒位编辑，赋予作物抗除草剂特性。更令人振奋的是，在人类细胞中实现了12兆碱基(12-Mb)的精准倒位——这个尺度足以覆盖多个疾病相关基因位点。该系统被命名为可编程染色体工程(PCE)和RePCE，其独特之处在于：既能像分子剪刀般精准切割，又能像纳米缝合线般完美修复，完全避免了传统基因编辑留下的"缝合痕迹"。

这项技术突破为分子育种开辟了新途径，使作物性状改良不再受片段大小限制；在医疗领域，为染色体异常疾病的治疗提供了全新工具；在合成生物学中，大尺度DNA操纵能力让人工染色体设计成为可能。从千碱基(kb)到兆碱基(Mb)的编辑跨度，标志着基因组工程正式进入"染色体手术"时代。