為染色體異常相關(guān)疾病治療開辟新思路

　　中化新網(wǎng)訊 7月10日，中國化工報記者從天津大學(xué)了解到，該校合成生物與生物制造學(xué)院元英進(jìn)院士團(tuán)隊實現(xiàn)大尺度(兆堿基Mb)人類DNA的精準(zhǔn)合成組裝與跨物種遞送，研究成果于7月10日在《自然-方法》刊發(fā)。

　　人類基因組的從頭設(shè)計與合成面臨兩大核心技術(shù)瓶頸：一方面，人類基因組中超過50%的區(qū)域由高度復(fù)雜的重復(fù)序列構(gòu)成，其精確合成與準(zhǔn)確組裝存在顯著技術(shù)難題；另一方面，超大片段DNA的高效跨物種轉(zhuǎn)移尚未突破，成為合成基因組功能驗證的關(guān)鍵技術(shù)障礙。這些技術(shù)瓶頸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)隊的最新研究成果在這兩個關(guān)鍵方面均取得了突破性進(jìn)展。他們創(chuàng)新性地建立了名為SynNICE的技術(shù)體系：在釀酒酵母中實現(xiàn)高度重復(fù)人類基因組序列的精準(zhǔn)從頭組裝；開發(fā)出“酵母核載體”策略，通過發(fā)展酵母細(xì)胞核體外提取技術(shù)，避免了核內(nèi)染色體DNA的降解，完整保留了染色體的高級結(jié)構(gòu)特征；實現(xiàn)了Mb級人類基因組DNA向哺乳動物早期胚胎的高效遞送?；谶@一技術(shù)體系平臺，研究人員在小鼠早期胚胎模型中成功捕捉到從頭DNA甲基化的建立模式，證實從頭建立的表觀遺傳修飾對調(diào)控合成基因組基因轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵作用。

　　這項研究在國際上實現(xiàn)了Mb尺度人類基因組的從頭合成組裝、跨物種轉(zhuǎn)移與功能重塑。SynNICE方法具有雙重價值：首次揭示了合成基因組在進(jìn)入受體細(xì)胞后被細(xì)胞環(huán)境識別和重塑的過程，為研究表觀遺傳修飾的的從頭建立提供了全新的技術(shù)手段；為染色體異常相關(guān)疾病的治療開辟了新思路，未來有望發(fā)展出針對染色體疾病的創(chuàng)新性治療方案，并推動其向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

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　　自21世紀(jì)初“人類基因組計劃”完成人類染色體測序以來，研究人員便開始追求“從頭書寫”基因組的能力?；蚪M合成有助于揭示人類基因組的DNA序列與功能之間的因果關(guān)系，從利用測序技術(shù)“讀取”遺傳信息，到主動地“編寫”生命密碼，有望在生物醫(yī)藥、人類遺傳性疾病的治療等領(lǐng)域開辟變革性的應(yīng)用前景。我國在基因組合成領(lǐng)域進(jìn)行了超前布局，2015年天津大學(xué)元英進(jìn)團(tuán)隊成功完成了釀酒酵母5號和10號兩條染色體的化學(xué)合成，開發(fā)了高效的染色體缺陷靶點定位和精準(zhǔn)修復(fù)技術(shù)，相關(guān)研究成果于2017年發(fā)表在《科學(xué)》期刊后，就致力于突破人類基因組合成的關(guān)鍵技術(shù)。