大尺度人类基因组DNA合成与跨物种转移技术获突破|人类基因组|DNA_新浪科技

本报讯（记者陈彬通讯员赵晖）近日，合成生物技术全国重点实验室、天津大学合成生物与生物制造学院元英进院士团队实现了大尺度兆碱基人类DNA的精准合成组装与跨物种递送。研究成果发表于《自然-方法》，是人类基因组合成和转移技术的重要进展，对合成人类基因组具有重要意义。

自21世纪初“人类基因组计划”完成人类染色体测序以来，研究人员便开始追求“从头书写”基因组的能力。但人类基因组的从头设计与合成面临两大核心技术瓶颈。首先，人类基因组中超过50%的区域由高度复杂的重复序列构成，其精确合成与准确组装存在技术难题；其次，超大片段DNA的高效跨物种转移尚未突破，成为合成基因组功能验证的关键技术障碍。这些技术瓶颈极大限制了合成基因组学在高等生物中的应用与发展。

研究团队在这两个关键方面获得突破性进展。他们创新性建立了名为SynNICE的技术体系；在酿酒酵母中实现了兆碱基且高度重复人类基因组序列的精准从头组装，同时开发出“酵母核载体”策略，通过发展酵母细胞核体外提取技术，既有效避免了核内染色体DNA的降解，又完整保留了染色体高级结构特征。此外，该研究还成功实现了兆碱基级人类基因组DNA向哺乳动物早期胚胎的高效递送。

基于这一技术体系平台，研究人员在小鼠早期胚胎模型中成功捕捉到从头DNA甲基化的建立模式，证实了从头建立的表观遗传修饰对调控合成基因组基因转录的关键作用。

该团队研发的SynNICE方法首次揭示了合成基因组在进入受体细胞后被细胞环境识别和重塑的过程，为研究表观遗传修饰的从头建立提供了全新技术手段，同时也为染色体异常相关疾病的治疗开辟了新思路，未来有望在此基础上发展出针对染色体疾病的创新性治疗方案，并向临床应用转化。