近日，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(duì)實(shí)現(xiàn)大尺度(兆堿基Mb)人類(lèi)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(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：一方面，人類(lèi)基因組中超過(guò)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(yàn)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(duì)的最新研究成果在這兩個(gè)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(shí)現(xiàn)高度重復(fù)人類(lèi)基因組序列的精準(zhǔn)從頭組裝；開(kāi)發(fā)出“酵母核載體”策略，通過(guò)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(jí)結(jié)構(gòu)特征；實(shí)現(xiàn)了Mb級(jí)人類(lèi)基因組DNA向哺乳動(dòng)物早期胚胎的高效遞送。基于這一技術(shù)體系平臺(tái)，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(shí)從頭建立的表觀遺傳修飾對(duì)調(diào)控合成基因組基因轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵作用。
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。SynNICE方法具有雙重價(jià)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(shí)別和重塑的過(guò)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(kāi)辟了新思路，未來(lái)有望發(fā)展出針對(duì)染色體疾病的創(chuàng)新性治療方案，并推動(dòng)其向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。
