自從人工染色體（HACs）的使用開始發(fā)展起來已有25年了。然而，盡管生產和利用HACs的技術取得了進步，但在它們成為治療應用的工具之前仍然存在許多障礙。

來自賓夕法尼亞大學和愛丁堡大學的國際研究團隊構建了單拷貝的HACs，以解決多聚體化的問題?？死赘瘛·甘博基（Craig W. Gambogi）博士及其同事在最新一期的《科學》雜志上發(fā)表了題為《高效形成單拷貝人工染色體》的論文。

釀酒酵母含有通過125個堿基對的DNA序列實現的天然著絲點，然而，人類的著絲點要大得多且表觀遺傳學的特性。利用著絲點表觀遺傳學有助于HAC的形成，但本身并不能防止HAC在細胞中的多聚體化。

HACs有潛力將大量經過工程處理的DNA插入細胞中，然而，它們的構建可能會受到多聚體化的阻礙。在HAC形成的關鍵早期階段，伴隨輸入DNA的重排現象“嚴重阻礙了它們朝著合成生物學和治療應用的廣泛承諾邁進”，作者寫道。

在同一期《科學》雜志中發(fā)表的一篇評論性文章中，喬治亞大學的R·凱利·道（R. Kelly Dawe）博士評論道：“未來HAC的應用可能集中在將長基因或多基因簇引入細胞系或個體中。很快人工染色體可能會成為解決與醫(yī)療保健、畜牧業(yè)以及食品和纖維生產相關的全球挑戰(zhàn)的擴展工具包的一部分?！?/p>

新報告描述了一種通過利用包含內外著絲點中發(fā)現的多種染色質類型的大約750千堿基（kb）構建來高效形成單拷貝HACs的方法，減少了多聚體化的需要。作者指出：“通過采用酵母球體融合簡化了對哺乳動物細胞的傳遞。這些發(fā)展使得在后生動物細胞的背景中進行忠實的染色體工程成為可能?！?/p>

研究人員通過使用一種稱為蛋白質系鏈的技術規(guī)避了HAC中著絲點的多聚體化。他們進一步提高了HAC從釀酒酵母轉移到人類細胞培養(yǎng)物中的轉移效率，采用細胞融合技術減少了多聚體化的發(fā)生，同時提高了HAC轉移到細胞的效率，去除了純化步驟，并允許使用更大的HACs。作者證實：“YAC-Mm-4q21LacO的核心創(chuàng)新在于它避免了過去HAC努力中復雜化的多聚體化，并且它允許對HAC功能進行快速評估?！?/p>

這些技術和方法的進步使得HAC中相對較大的染色體組裝物能夠插入人類培養(yǎng)細胞中。該團隊創(chuàng)建了大約760 kb DNA的HACs，而其他載體，包括在細菌中生產的載體，僅限于約200 kb。

盡管這些進步對于HAC領域來說是重要的一步，但仍需要更多的工作來通過細胞復制周期來確認這些HAC的穩(wěn)定性和繁殖力。

參考文獻：“Efficient formation of single-copy human artificial chromosomes”

編輯：王洪

排版：李麗