5月22日，天津大學(xué)元英進教授帶領(lǐng)的合成生物學(xué)研究團隊在《自然·通訊》期刊同期發(fā)表3篇研究長文，介紹了精確控制基因組重排技術(shù)等研究成果。該成果填補了基因組結(jié)構(gòu)變異的技術(shù)空白，提高了細(xì)胞工廠的生產(chǎn)效率，將加速對微生物進化等的認(rèn)識更新。這是繼人工合成酵母染色體打破非生命物質(zhì)和生命物質(zhì)界限后，中國科學(xué)家在“設(shè)計生命、再造生命、重塑生命”進程中的又一重大技術(shù)進展，開啟了合成生物學(xué)研究中基因組重排這一全新研究領(lǐng)域。

  這3篇論文分別是天津大學(xué)合成生物學(xué)團隊的賈斌與吳毅等人的《精確控制合成型單倍體和二倍體酵母基因組重排》；天津大學(xué)合成生物學(xué)團隊的吳毅與朱瑞瑩等人完成的《體外DNA重排》；美國紐約大學(xué)Michael Shen與天津大學(xué)合成生物學(xué)團隊的吳毅等人完成的《雜合二倍體與跨物種基因組重排》。 

  在生命科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家開發(fā)出多種遺傳變異技術(shù)，來獲取多樣的DNA，從而為獲取多樣的生物特征提供原料。然而以前的DNA變異技術(shù)大多只針對基因?qū)用孢M行小規(guī)模改造，在更加復(fù)雜的基因組結(jié)構(gòu)變異層面的人工構(gòu)建技術(shù)仍具有挑戰(zhàn)性。 

  天津大學(xué)科研團隊瞄準(zhǔn)這一難題，研究出能夠精準(zhǔn)控制基因重排的方法，使作為研究對象的微生物——酵母菌，在有限時間內(nèi)產(chǎn)生幾何級增長的基因組變異，驅(qū)動其快速進化。他們還開創(chuàng)多種方法使變異后的酵母菌株具備穩(wěn)定的生物活性，并作為細(xì)胞工廠來高效率產(chǎn)出β-胡蘿卜素。 

  釀酒酵母是生物學(xué)研究中的模式真核單細(xì)胞生物。元英進表示,化學(xué)合成酵母一方面可幫助人類更深刻地理解一些基礎(chǔ)生物學(xué)的問題，另一方面可以通過基因組重排系統(tǒng)，實現(xiàn)快速進化，得到在醫(yī)藥、能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用潛力的菌株。