如何更快更便宜地“制造”合成染色体

南加州大学多恩塞夫文理学院的研究人员发明了一项突破性的新技术，可能会彻底改变合成生物学领域。这种方法被称为创建(克隆、重编程和组装天然基因组DNA)，它提供了一种更简单、更经济的方法来构建合成染色体。它可以显著推进基因工程，并使医学、生物技术、生物燃料生产甚至空间探索取得广泛进展。

通过克隆和重组酵母的天然DNA片段，科学家们可以创造出人工合成的染色体，取代细胞中的天然染色体。这项创新技术使研究人员能够结合不同酵母菌株和物种之间的染色体，改变染色体结构，并同时删除多个基因。

首席研究员、南加州大学多恩塞夫分校的生物科学教授Ian Ehrenreich说，这种方法是对现有技术的重大改进。“通过创造，我们可以用以前认为不可能的复杂方式对生物体进行基因重组，即使是使用CRISPR这样的新工具，这为合成生物学开辟了一个充满可能性的世界，增强了我们对生命的基本理解，并为突破性的应用铺平了道路。”

这项研究发表在12月20日的《Nature Communications》杂志上。

创新使困难的研究变得更容易，更便宜

合成生物学领域的出现是科学家们控制活细胞(如酵母和细菌)的一种方式，以便更好地了解它们是如何工作的，并使它们能够产生有用的化合物，如新药。

“在过去十年左右的时间里，一种新的合成生物学形式出现了，称为合成基因组学，它涉及合成生物体的整个染色体或整个基因组，”Ehrenreich说。“大多数合成基因组学研究的问题在于，它涉及到使用化学合成的DNA片段从零开始构建染色体或基因组。这需要大量的工作，而且非常昂贵。然而，一直没有其他选择——直到现在。该研究的第一作者、安捷伦博士后亚历山德罗·科拉迪尼说:“创造提供了一个使用天然DNA片段作为组装整个染色体的机会。”

这种方法大大降低了成本和技术壁垒，使先进的基因研究更容易实现，因此科学家可以为当今科学和医学中一些最紧迫的挑战找到新的解决方案。

创造可以帮助医学、太空探索等

这些发现对于它们在生物技术和医学方面的潜在应用尤其重要。创造可能导致更有效的药品和生物燃料的生产，有助于癌症等疾病的细胞疗法的发展，并为环境生物修复方法铺平道路，例如创造消耗污染物的细菌。

这种方法甚至可以扩展到帮助人类在太空或其他恶劣环境中长时间生活。有一天，科学家们可能会利用“创造”技术来培育微生物或植物，使它们能够在空间站或长途太空旅行中茁壮成长，尽管研究人员警告说，这还需要更多的未来研究。

根据研究人员的说法，这项研究最引人注目的一个方面是，重新排列酵母的染色体片段如何改变它们的生长速度，一些修改会导致高达68%的生长速度加快或减慢。这一发现突出了遗传结构对生物功能的深远影响，并为进一步探索这些关系开辟了新的研究途径。

Building synthetic chromosomes from natural DNA