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中国科学家打破非生命物质与生命界限
浏览次数:9作者:发布时间:2017-03-14

日前,来自天津大学、清华大学、华大基因的中国科学家在真核生物基因组设计与化学合成方面取得重大突破。他们完成了4条真核生物酿酒酵母染色体的从头设计与化学合成,打破了非生命物质与生命的界限,开启了设计生命、再造生命和重塑生命的进程。突破合成型基因组导致细胞失活的难题,设计构建染色体成环疾病模型,开发长染色体分级组装策略,证明人工设计合成的基因组具有可增加、可删减的灵活性……这些研究成果形成了4篇论文,于310日以封面的形式在国际顶级学术期刊《科学》上发表。基因修饰的酵母已经用来制作疫苗、药物和特定的化合物,这些新成果的发表意味着化学物质设计定制酵母生命体成为可能,产物范围也将被拓展。

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合成生物学是继“DNA双螺旋发现人类基因组测序计划之后,以基因组设计合成为标志的第三次生物技术革命。酿酒酵母基因组合成计划(Sc2.0计划)是合成基因组学研究的标志性国际合作项目。该项目由美国科学院院士杰夫·伯克发起,由多国研究机构参与并分工协作,致力于设计和化学再造完整的酿酒酵母基因组。

生物学界内最大的划分依据并不是植物和动物,也不是多细胞和单细胞生物,而是以原核生物和真核生物来区分。原核生物的基因组相对简单,而动物、植物、真菌等真核生物的DNA既丰富又复杂。同时,遗传物质DNA通常被分配到不同的染色体中,而这些染色体又深藏在细胞核的特定区域。所以,合成一个真核生物的基因组是一项非常艰巨的任务。但如果生物学真正做到引领技术革命,合成真核生物基因组技术必将发挥非常核心的作用。

酿酒酵母是生物学研究中的模式真核单细胞生物。Sc2.0计划旨在重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体。此次科学家们共完成了5条染色体的化学合成,其中中国科学家完成了4条,占完成数量的66.7%,意味着已经成功合成了酵母基因组的约1/3Sc2.0计划的国际化推动者及中国最早参与者、天津大学化工学院教授元英进带领的天津大学团队完成了5号、10号染色体的化学合成,并开发了高效的染色体缺陷靶点定位技术和染色体点突变修复技术。戴俊彪研究员带领清华大学团队完成了当前已合成染色体中最长的12号染色体的全合成。深圳华大基因研究院团队联合英国爱丁堡大学团队完成了2号染色体的合成及深度基因型-表型关联分析。

据介绍,这些工作的完成是中国在合成生物学领域取得的突破性成果,进一步奠定了我国在这一领域的国际地位。