近日，記者從天津大學了解到，該校合成生物與生物制造學院元英進院士團隊實現大尺度(兆堿基Mb)人類DNA的精準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。
人類基因組的從頭設計與合成面臨兩大核心技術瓶頸：一方面，人類基因組中超過50%的區域由高度復雜的重復序列構成，其精確合成與準確組裝存在顯著技術難題；另一方面，超大片段DNA的高效跨物種轉移尚未突破，成為合成基因組功能驗證的關鍵技術障礙。這些技術瓶頸限制了合成基因組學在高等生物中的應用與發展。
元英進團隊的最新研究成果在這兩個關鍵方面均取得了突破性進展。他們創新性地建立了名為SynNICE的技術體系：在釀酒酵母中實現高度重復人類基因組序列的精準從頭組裝；開發出“酵母核載體”策略，通過發展酵母細胞核體外提取技術，避免了核內染色體DNA的降解，完整保留了染色體的高級結構特征；實現了Mb級人類基因組DNA向哺乳動物早期胚胎的高效遞送。基于這一技術體系平臺，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控合成基因組基因轉錄的關鍵作用。
這項研究在國際上實現了Mb尺度人類基因組的從頭合成組裝、跨物種轉移與功能重塑。SynNICE方法具有雙重價值：首次揭示了合成基因組在進入受體細胞后被細胞環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手段；為染色體異常相關疾病的治療開辟了新思路，未來有望發展出針對染色體疾病的創新性治療方案，并推動其向臨床應用轉化。
