記者10日從天津大學(xué)獲悉，合成生物技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、該校合成生物與生物制造學(xué)院元英進(jìn)院士團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)大尺度（兆鹼基Mb）人類(lèi)DNA的精準(zhǔn)合成組裝與跨物種遞送，研究成果於當(dāng)日發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·方法》上。

自21世紀(jì)初“人類(lèi)基因組計(jì)劃”完成人類(lèi)染色體測(cè)序以來(lái)，研究人員便開(kāi)始追求“從頭書(shū)寫(xiě)”基因組的能力。但人類(lèi)基因組的從頭設(shè)計(jì)與合成面臨兩大核心技術(shù)瓶頸，極大地限制了合成基因組學(xué)在高等生物中的應(yīng)用與發(fā)展。

元英進(jìn)團(tuán)隊(duì)最新的研究成果在上述兩個(gè)關(guān)鍵方面均取得了突破性進(jìn)展。其創(chuàng)新性地建立了名為SynNICE的技術(shù)體系。該體系首次在酵母中精準(zhǔn)組裝了包含大量重復(fù)序列的人類(lèi)DNA大片段﹔創(chuàng)新性開(kāi)發(fā)“酵母核載體”技術(shù)，可完整提取並保存酵母細(xì)胞核內(nèi)DNA﹔成功將組裝好的人類(lèi)DNA大片段導(dǎo)入小鼠早期胚胎，實(shí)驗(yàn)首次觀察到這些人工DNA片段在胚胎中被激活並產(chǎn)生調(diào)控基因表達(dá)的表觀遺傳標(biāo)記。

該研究針對(duì)人類(lèi)Y染色體關(guān)鍵功能區(qū)——無(wú)精子癥因子a（AZFa），該區(qū)段的缺失會(huì)導(dǎo)致最嚴(yán)重的男性不育，通過(guò)手術(shù)獲得精子的概率幾乎為零。研究人員提出“組合式層級(jí)組裝策略”：利用酵母同源重組，通過(guò)三步逐級(jí)拼接方案，成功實(shí)現(xiàn)了這一復(fù)雜序列在釀酒酵母中的高效組裝。

團(tuán)隊(duì)突破性地開(kāi)發(fā)完整酵母細(xì)胞核分離技術(shù)，能夠提取直徑僅1微米的細(xì)胞核，不僅確保了核內(nèi)合成染色體不被降解，更維持了其染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)特征，利用該方法提出的酵母細(xì)胞核可冷凍保存6個(gè)月以上。此外，研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)顯微注射技術(shù)，將合成基因組高效遞送至具有全能性分化潛能的小鼠早期胚胎，並首次觀察到合成基因組在早期胚胎四細(xì)胞階段啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。

這項(xiàng)研究在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了Mb尺度人類(lèi)基因組的從頭合成組裝、跨物種轉(zhuǎn)移與功能重塑，是人類(lèi)基因組合成和轉(zhuǎn)移技術(shù)的重要進(jìn)展，對(duì)合成人類(lèi)基因組具有重要意義。（記者陳曦 通訊員趙暉）

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