【重磅】“染色体融合”小鼠来了,将40条染色体改造为38条,生物教材中还有16条染色体......
2022/8/28 10:11:00 生命科学教育

     生物教材中有一篇生物科技进展《人工合成生命的探索》,讲的是中国科学将将酵母细胞的16条染色体合成了1条染色体,这1条染色体可以执行16条染色体的功能。

    

     这一巨大的成就非常了不起,它意味着人类对酵母染色的性质、基因定位、功能定位等有着清楚的认知,这项研究成果是染色体研究的里程碑式突破。

     酵母细胞是相对简单的单细胞,而鼠却是高等的哺乳动物,中国科学家再创奇迹,将哺乳动物鼠的两条染色体“合二为一”,导致染色体总数只有19对——比天然小鼠少一对

    

    


     通过编辑染色体首次创造出染色体融合且可持续传代的实验小鼠

     中国科学院动物研究所周琪院士李伟研究员领衔的科研团队,使用单倍体胚胎干细胞和基因编辑技术创造出了一种特殊的“染色体融合”小鼠,人为编辑染色体,将实验小鼠标准的40条染色体改造为38条这种融合染色体还能遗传给后代。普通的二倍体细胞中,每对染色体会通过所谓的“基因组印记”现象协调基因的表达,有些基因被标记为活跃,对应的基因则被标记为不活跃而无法表达。“基因组印记常会丢失,意味着单倍体胚胎干细胞中,哪些基因应该活跃的信息消失了,限制了它们的多能性和基因工程的潜力,科学家通过删除三个印记区域,在细胞中建立稳定的类似精子的印记模式。利用这种方法,研究人员尝试了两组不同染色体的融合,一组是将最大的两条染色体——1号和2号连接起来,一组是将中等大小的两条染色体——4号和5号头尾相连。

    通过染色体重排创造出三种新的融合染色体

    

    利用基因组编辑工具,删除了三个基因组印记区域,产生携带融合染色体的小鼠胚胎实验结果显示,两条染色体合二为一后,染色质构象和干细胞分化受到的影响很小,但胚胎发育受到了不同程度的影响。其中,2号染色体连接到1号染色体头部导致细胞有丝分裂停滞、多倍体和胚胎致死;相反的连接方式则产生了体型较大、动作更慢的幼崽;较小的4号和5号染色体融合成功后的小鼠能够与普通小鼠产生后代,但速率比普通小鼠低得多

    新的单倍体核型:4号染色体(绿色)与5号染色体(红色)连接在一起目前科学家们已经能够在哺乳动物中进行染色体水平的工程改造。过去,科学家们曾在单倍体酵母中成功进行了染色体编辑,而这一次是该技术首次成功应用于哺乳动物。这种设计染色体变化的能力不仅可以为理解演化的运作提供信息,也可以应用于纠正错位或畸形的染色体而治疗疾病。本文参考:《科技日报》《药明康德》

     论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm1964

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