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天大元英进院士团队:开发兆级别人类基因组DNA合成和跨物种转移新技术

合成生物学技术突破 - 合成生物学使命为"合成生命和设计生命",2010年J Craig Venter研究所首次实现丝状支原体基因组的全化学合成并创造自我复制的人造生命细胞,证明生命可通过人工设计创造[1] - 高等生物基因组合成面临两大挑战:超过50%的复杂重复序列合成与组装困难,以及超大片段DNA跨物种转移技术瓶颈[1] SynNICE技术体系 - 天津大学元英进团队开发SynNICE技术,首次实现1 14Mb人类Y染色体AZFa区域(含69 38%高度重复序列)的精准合成组装,将DNA拆解为233个5 5kb片段分三步逐级拼接[3][5] - 创新性提出"酵母核载体"策略,通过NICE方法分离直径1微米的完整酵母细胞核,维持染色体高级结构并可冷冻保存6个月以上[5] - 实现合成基因组向小鼠早期胚胎的高效递送,首次观察到从头DNA甲基化建立模式,证实表观遗传修饰对调控基因转录的关键作用[3][5] 技术双重价值 - 揭示合成基因组在受体细胞中被识别和重塑的过程,为研究表观遗传修饰从头建立提供新手段[7] - 为染色体异常疾病治疗开辟新思路,未来有望发展染色体疾病创新治疗方案并推动临床转化[7][9] 专家评价与行业意义 - 该技术突破哺乳动物合成基因组学三大挑战:重复序列精准组装、跨物种递送效率、外源DNA表观重塑机制[13] - 酵母核载体系统具备可扩展性,可承载更大DNA片段,推动哺乳动物人工染色体合成发展[11] - 潜在应用包括降低猪器官移植免疫排斥强度,使异种器官功能维持时间从2-3年延长至数十年[8][9] 行业活动信息 - 第四届合成生物与绿色生物制造大会(SynBioCon 2025)将于8月20-22日在宁波举办,聚焦AI+生物智造及四大应用领域[14]