突破性进展：单拷贝人工染色体技术在治疗领域的前景

自从人工染色体（HACs）的使用开始发展起来已有25年了。然而，尽管生产和利用HACs的技术取得了进步，但在它们成为治疗应用的工具之前仍然存在许多障碍。

来自宾夕法尼亚大学和爱丁堡大学的国际研究团队构建了单拷贝的HACs，以解决多聚体化的问题。克雷格·W·甘博基（Craig W. Gambogi）博士及其同事在最新一期的《科学》杂志上发表了题为《高效形成单拷贝人工染色体》的论文。

酿酒酵母含有通过125个碱基对的DNA序列实现的天然着丝点，然而，人类的着丝点要大得多且表观遗传学的特性。利用着丝点表观遗传学有助于HAC的形成，但本身并不能防止HAC在细胞中的多聚体化。

HACs有潜力将大量经过工程处理的DNA插入细胞中，然而，它们的构建可能会受到多聚体化的阻碍。在HAC形成的关键早期阶段，伴随输入DNA的重排现象“严重阻碍了它们朝着合成生物学和治疗应用的广泛承诺迈进”，作者写道。

在同一期《科学》杂志中发表的一篇评论性文章中，乔治亚大学的R·凯利·道（R. Kelly Dawe）博士评论道：“未来HAC的应用可能集中在将长基因或多基因簇引入细胞系或个体中。很快人工染色体可能会成为解决与医疗保健、畜牧业以及食品和纤维生产相关的全球挑战的扩展工具包的一部分。”

新报告描述了一种通过利用包含内外着丝点中发现的多种染色质类型的大约750千碱基（kb）构建来高效形成单拷贝HACs的方法，减少了多聚体化的需要。作者指出：“通过采用酵母球体融合简化了对哺乳动物细胞的传递。这些发展使得在后生动物细胞的背景中进行忠实的染色体工程成为可能。”

研究人员通过使用一种称为蛋白质系链的技术规避了HAC中着丝点的多聚体化。他们进一步提高了HAC从酿酒酵母转移到人类细胞培养物中的转移效率，采用细胞融合技术减少了多聚体化的发生，同时提高了HAC转移到细胞的效率，去除了纯化步骤，并允许使用更大的HACs。作者证实：“YAC-Mm-4q21LacO的核心创新在于它避免了过去HAC努力中复杂化的多聚体化，并且它允许对HAC功能进行快速评估。”

这些技术和方法的进步使得HAC中相对较大的染色体组装物能够插入人类培养细胞中。该团队创建了大约760 kb DNA的HACs，而其他载体，包括在细菌中生产的载体，仅限于约200 kb。

尽管这些进步对于HAC领域来说是重要的一步，但仍需要更多的工作来通过细胞复制周期来确认这些HAC的稳定性和繁殖力。

参考文献：“Efficient formation of single-copy human artificial chromosomes”

编辑：王洪

排版：李丽