Nature聚焦：中国基因编辑专家高彩霞

　　

生物通报道  6月20日，Nature网站发表了一篇题为“Science stars of China”（中国科学之星）新闻特写，为我们介绍了从太空科学、生物学、海洋研究、物理学、极地探险到环境保护，对这些领域有着巨大的影响，提高了国家在科学界地位的一些顶尖的中国研究人员。

其中生物学领域的代表人物有世界级神经生物学家叶玉如(Nancy Ip)院士，结构生物学家颜宁（Nieng Yan）教授，基因编辑专家高彩霞（Caixia Gao）和遗传学家付巧妹(Qiaomei Fu)。

上接：Nature：中国科学之星颜宁

高彩霞

一位试图通过改造一些重要的农业植物做出成绩的基因编辑专家

植物生物学家高彩霞最初不愿意采用席卷世界各地生物学实验室的技术——CRISPR–Cas9来从事基因编辑。她的实验室曾利用旧技术制造了82种基因的突变，一想到要转向新事物就令人怯步。高彩霞说：“最初我感觉有些抗拒。但随后我们决定：不管怎样，我们都必须试一试。”

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在一年的狂热的工作后，她在中科院遗传与发育生物学研究所的实验室率先将这一革命性的简单基因编辑工具用于了农作物，特别是小麦和水稻中(Q. Shan et al. Nature Biotechnol. 31, 686–688; 2013)。明尼苏达大学植物生物学家Daniel Voytas说：“如果我们在基因组工程中学到了什么，那就是你必须非常的灵活，让自己适应每天都在改变的技术。高彩霞具有这样的适应能力。”

在她的整个职业生涯中高彩霞一直在这么做。高彩霞上大学本打算进入医学专业，却被重定向为农业。“这根本就不是我的兴趣所在。但我的想法一直是：只要我在这个位置上，我就会全力以赴。”在攻读完草地生态学博士学位后，高彩霞再度转向在丹麦的种子公司DLF从事植物遗传工程。

DLF的研究主任Klaus Nielsen说，高彩霞不得不开发一些方法来将外源基因插入到草中，这是令人沮丧的工作。许多草类都很难进行工程改造，每个物种，或甚至一个物种中的遗传变异，可能都要求组合自身特殊的生长条件。高彩霞出了名的性情开朗，但在一些日子里Nielsen能够感觉得到她很恼怒。

即便如此，她仍在继续地努力。Nielsen 说：“最终，她在显微镜下看到了别人没看见的东西。每次她都在啃硬骨头。”

在DLF工作的12年里，高彩霞一次又一次地啃硬骨头——遗传改造了数个性状，包括一些重要草物种的开花时间。但欧洲对于遗传工程作物的质疑让她觉得希望渺茫，应该离开这家实验室工作。“将一种作物推向市场非常的困难——最终，这项工作无法再激发我的热情，”高彩霞说。这个问题，再加上她希望与孩子们一起回到她的母语及文化环境中，将她送回了中国。

在北京，高彩霞着手从事小麦遗传工程，由于许多小麦品系都具有6个拷贝的基因，难以利用它来开展研究工作，这一作物成为了一个传奇。Voytas说，不久高彩霞就被认为是世界上工程改造小麦领域最优秀的研究人员之一。

高彩霞很高兴她决定回到了中国，在中国对农业研究的资助比欧洲具有更高的优先权。政府已经批准了采用早期遗传工程技术开发的一些作物，但这样的批准已经放缓，中国还未决定如何来调控基因编辑作物。

高彩霞仍然希望她的一些创造物将进入市场。同时，美国的一家公司正在进一步开发她的实验室改造的一种抗病小麦。作为乐观主义者，高彩霞拒绝接受公众对于转基因生物(GMOs)的恐惧。“如果我在街上遇到某些人，我询问他们，他们会回答说根本不想要GMO。我就会在那里停下来教育他们。他们是如此的惊讶。”

高彩霞近年取得的重要研究成果：

2014年，中科院遗传与发育生物学研究所的高彩霞研究员与中科院微生物研究所的邱金龙研究员合作，利用TALEN和CRISPR-Cas9技术，在六倍体面包小麦中成功实现了同时编辑3个同源等位基因（homoeoallele） ，并由此赋予了小麦对白粉菌（powdery mildew）的遗传性抵抗力。这一突破性的成果发表在Nature Biotechnology杂志上（Nature子刊：中科院利用CRISPR及TALEN技术获基因组编辑新突破 ，中科院成果入选Nature Biotechnology二十年精品论文 ）。

2014年9月18日，高彩霞研究员在《Nature Protocols》杂志上发表了一篇题为“Genome editing in rice and wheat using the CRISPR/Cas system”的文章，详细描述了利用CRISPR/Cas系统分步实现水稻和小麦基因组编辑的一种实验方案（中科院Nature子刊发表CRISPR新文章）。

2015年，高彩霞研究组利用新近在细菌中发现的适应性免疫系统（CRISPR/Cas）特异识别病毒和外源DNA的特性，将该CRISPR切割系统引入植物，在植物中建立了这套DNA病毒防御体系。该研究成果发表在Nature Plants上（中科院学者Nature Plants利用CRISPR系统解析DNA病毒 ）。

高彩霞简介：

女，研究员，博士生导师

1991年获甘肃农业大学学士。1994年获甘肃农业大学硕士。1997年获中国农业大学博士。1997-1998年丹麦DLF-Trifolium公司科研部博士后。1998-2009年丹麦DLF-Trifolium公司科研部Research Scientist，课题组长。2009年9月回国，在遗传发育所植物细胞与染色体工程国家重点实验室任研究员，课题组长，2010年入选中国科学院“杰出技术人才”。

主要研究领域：农作物基因组定向编辑技术体系的研究与应用、农作物遗传转化技术体系的建立与应用，以及小麦重要功能基因的分子生物学研究。

（生物通：何嫱）

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