南加州大学多恩西夫文学、艺术与科学学院的研究人员发明的一项新技术可能会彻底改变合成生物学领域。该方法被称为 CReATiNG(克隆重编程和组装平铺天然基因组 DNA)，为构建合成染色体提供了一种更简单且更具成本效益的方法。它可以显着推进基因工程，并推动医学、生物技术、生物燃料生产甚至太空探索领域的广泛进步。
CReATiNG 的工作原理是克隆和重新组装酵母中的天然 DNA 片段，使科学家能够创造出可以取代细胞中天然对应染色体的合成染色体。这项创新技术使研究人员能够组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、南加州大学多恩西夫分校生物科学教授 Ian Ehrenreich 表示，该方法是对现有技术的重大改进。他说：“通过 CReATiNG，我们可以以以前认为不可能的复杂方式对生物体进行基因重新编程，即使使用 CRISPR 等新工具也是如此。” “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。”
该研究发表于 12 月 20 日《自然通讯》杂志上。
创造让困难的研究变得更容易、更便宜
合成生物学领域已经成为科学家控制活细胞(例如酵母和细菌)的一种方式，以更好地了解它们的工作原理并使它们能够生产有用的化合物(例如新药物)。
“在过去十年左右的时间里，出现了一种新形式的合成生物学，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，”埃伦里奇说。“大多数合成基因组学研究的问题在于，它涉及使用化学合成的 DNA 片段从头开始构建染色体或基因组。这是一项繁重的工作，而且极其昂贵。”
然而，到目前为止，还没有其他选择。该研究的第一作者、安捷伦博士后研究员 Alessandro Coradini 表示：“CreATiNG 提供了使用天然 DNA 片段作为组装整个染色体的机会。”
该方法通过显着降低成本和技术障碍，使先进的基因研究变得更容易实现，从而使科学家能够针对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
这些发现对于其在生物技术和医学方面的潜在应用特别重要。创造可以提高药品和生物燃料的生产效率，帮助开发癌症等疾病的细胞疗法，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。
该方法甚至可能延伸到帮助人类在太空或其他恶劣环境中长期生存。有一天，科学家们可以利用 CReATiNG 来开发能够在空间站或长途太空旅行中繁衍生息的微生物或植物，尽管研究人员警告说，这需要大量的未来研究。
研究人员表示，这项研究最引人注目的方面之一是，重新排列酵母中的染色体片段如何改变其生长速度，一些修改会导致生长速度加快或减慢高达 68%。这一发现凸显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。
除了 Ehrenreich 和 Coradini 之外，这项研究的作者还包括南加州大学多恩西夫分校的 Christopher Ne Ville、Zachary Krieger、Joshua Roemer、Cara Hull、Shawn Yang 和 Daniel Lusk。
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