1755240565
2025-08-15 06:20:00
Исследование Университета Тяньцзина выявляет большую геномную последовательность, построенную и перенесенную мышам
Исследователи промышленной биотехнологии работают в лаборатории, связанной с Китайской академией наук в Тяньцзине в январе прошлого года. (Фото / Синьхуа)
Недавний прорыв в синтетической биологии у Tianjin может проложить путь к новым методам лечения генетических заболеваний, таких как серповидно -клеточная болезнь и врожденная глухота.
Исследование, опубликованное в журнале «Методы научных методов», «Методы природы», 10 июля, командой ученых из Университета Тяньцзинь, утверждало, что синтезировал фрагмент генома человека, превышающий один миллион пар оснований, и успешно перенес его в эмбрионы мышей, чтобы проверить его функцию.
По мнению тех, кто участвует, это достижение знаменует собой значительный прогресс в технологии синтеза генома человека и передачи.
Человеческий геном тесно связан с жизнью человека, здоровьем и болезнями. После завершения проекта генома человека в 2003 году ученые пытались синтезировать геном человека, но долго боролись с технологическими узкими местами.
Более 50 процентов генома человека состоит из сложных повторяющихся последовательностей, создавая значительную проблему для точного синтеза.
«Это похоже на загадку с загадкой с миллионами кусочков, многие из которых выглядят очень похожими, что делает Ассамблею чрезвычайно сложной», – сказал Юань Йиндзин, который возглавлял команду.
Юань, который также является академиком китайской академии наук и директор государственной ключевой лаборатории синтетической биологии, сказал, что даже если синтезируются длинные фрагменты генома, подтверждение их генетической функции затруднена без передачи их в животное.
Команда Юаня разработала метод Synnice для решения этой проблемы.
«Используя этот метод, мы впервые завершили синтез человеческой ДНК с высокой повторной дорогой на уровне миллионов базой и эффективно перенесли этот фрагмент в эмбрионы ранних мышей, используя ядро дрожжей в качестве трансфера»,-сказал Юань.
На международном уровне большинство исследовательских групп в синтезе ДНК человека все еще работают на уровне сотней кило-базы и считают, что ему сложно эффективно переносить ДНК на эмбрионы млекопитающих.
Это делает эту последнюю разработку значительным скачком вперед.
«В течение десятилетий ученые улучшали свое понимание генома человека за счет секвенирования и чтения информации. Приняв восходящий подход для синтеза генов из основных единиц, мы можем более непосредственно раскрыть причинно-следственные связи между последовательностями генома, функциями и заболеваниями»,-сказал Юань.
«Ученые больше не довольны просто« читать »и« редактировать »книгу жизни – теперь у них есть возможность« писать »новые главы в ней», добавил он.
Исследование команды было сосредоточено на сегменте, называемом AZFA на человеческой хромосоме, выбранной потому, что его удаление является причиной нелемолемого мужского бесплодия. Синтезирование этого сегмента предложил значительные проблемы, поскольку более 69 процентов его последовательности состоит из повторяющихся элементов, что делает его чрезвычайно подверженным несоответствиям и рекомбинации, что может привести к неудаче, объяснил Юань.
Впечатление художника по технологии хранения информации ДНК. (Фото / Синьхуа)
Чтобы преодолеть эту проблему, команда разработала комбинированную стратегию сборки. Первоначально они разделили последовательность на более 200 меньших фрагментов, которые затем были собраны на 23 компонента среднего размера с использованием Saccharomyces cerevisiae, также известных как дрожжи пивовара. Эти компоненты были дополнительно собраны в четыре более крупных конструкции, снова используя дрожжи.
Наконец, используя методику редактирования генов CRISPR-CAS9 и систему спаривания дрожжей, команда успешно собрала все фрагменты в единую совершенно интегрированную искусственную синтетическую хромосому, охватывающую 1,14 миллиона пар оснований.
По словам Юань, дрожжи пивовара использовались, поскольку он служит мощным биологическим инструментом, оснащенным высокоэффективной гомологичной рекомбинационной системой, которая автоматически распознает и плавно соединяет соответствующие последовательности ДНК.
Проблема осталась в том, как безопасно перенести этот большой и хрупкий фрагмент генома на эмбрионы мышей. Команда решила это, используя ядра дрожжей в качестве натуральных, твердых носителей.
«Если передача ДНК по видам похожа на миссию по приземлению на луну на Земле, наше использование ядра дрожжей сродни космическим кораблям, который безопасно транспортирует астронавтов между Землей и Луной, защищая и сжатие синтетического генома», – сказал Юань.
Этот метод включает в себя выделение всего ядра дрожжей, содержащего синтетическую ДНК. Это ядро действует как естественная, прочная транспортная капсула, обеспечивая идеальную физическую защиту для генетического материала внутри, сказал Лю Юэ, член исследовательской группы.
Тан Фучу, профессор Пекинского университета, сказал, что метод Synnice может потенциально продлить функциональную продолжительность жизни ксенотрансплантации с гуманизированными органами доноров свиньи в человеческих телах с двух до трех лет до нескольких десятилетий, предлагая революционные надежды на устранение нехватки глобальных органов.
Юань сказал, что существенные ресурсы, предоставленные для фундаментальных исследований, имеют решающее значение для команды, чтобы иметь возможность заняться такими «невостребованными территориями» в науке, таких как ассамблея повторяющихся последовательностей и ядерная передача.
По его словам, междисциплинарное сотрудничество было необходимым, объединив экспертов в области синтетической биологии, медицины, биологии развития и эпигенетики. Проверка функции гена в исследовании была проведена командами Университета Тяньцзинь и Университета Цинхуа, причем несколько больниц предоставляли реальные клинические случаи для исследования.
«Человечество все еще находится на стадии разработки технологий для синтеза ДНК. При продвижении технологических инноваций Китай остается очень внимательным к биобезопасности», – сказал он.
В 2017 году Университет Тяньцзиня привел ученых из более чем 20 стран на четырех континентах в составлении «Руководства по биологической безопасности Тяньцзина для кодексов поведения ученых», которые Всемирная организация здравоохранения признала как глобальный этический стандарт биобезопасности.
Юань сказал, что способность синтезировать большие геномы может вызвать медицинскую революцию, потенциально отвергая в настоящее время неизлечимых заболеваний и проложить путь к новым методам лечения.
Отчет об исследовании был назван сборкой De novo и доставкой синтетической мегабазы ДНК человека в ранние эмбрионы мыши.
#Ученые #ломаются #на #синтез #ДНК
Читайте также
