近(8)日，《Science》一篇統整性文章，整理一項長達17年的酵母菌基因體研究計畫，內容涵蓋本週發表的10篇新論文。根據文獻，研究人員成功合成酵母菌的染色體，並整合進活酵母菌細胞，合成基因佔比接近其基因體總量的50%。
 
目前為止，科學家們已經為數種病毒和細菌合成過人工基因體，酵母菌則是第一個被合成人工基因體的真核生物。合成酵母菌基因體的計畫於2006年啟動，當時招募全球十幾家研究機構的科學家及數百名大學生協助計畫進行。研究人員以含有16條染色體的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作為研究對象，這將比僅具備1條染色體和少部分質體(plasmid)的細菌基因體研究更加困難。
 
該計畫並非採取單一鹼基突變，而是一次做數千個修飾，嘗試提高基因體穩定性。研究人員利用跳躍子(transposons)嵌入不同DNA片段，從而擾亂基因序列；或者透過剪輯內含子(intron)的方式來修改基因體。
 
該計畫大多數研究都是針對酵母菌本身的染色體做基因工程修飾，曼徹斯特大學(University of Manchester)合成生物學家Yizhi Cai的團隊則創造一條全新的第17條染色體，用於容納酵母菌的275個tRNA基因。Cai表示，tRNA可能導致DNA斷裂，因此他們透過另一條新的染色體將tRNA分離。根據他們發表在《Cell》的研究顯示，儘管生長速度較慢，此種新型染色體的酵母菌然可以存活下來。
 
另一個由紐約大學(New York University)遺傳學家Jef Boeke帶領的團隊，將含有不同合成染色體的酵母菌交配，最終產生含有6條全長合成染色體，和1條非全長合成染色體的酵母菌。Boeke團隊在另一篇《Cell》的研究數據顯示，經過他們基因編輯過的酵母菌，合成染色體總數可達7.5條，因此這種酵母菌有將近50%的DNA是合成的。
 
其他和酵母菌合成基因體計畫的相關論文，有透過移動著絲點蛋白(centromere)影響染色體穩定性的研究，由Boeke及其同事發表在《Cell Genomics》。此外，他們在《Molecular Cell》發表的文章，顯示出將染色體限制在細胞核邊界，會導致基因靜默(gene silencing)。
 
這類合成基因體的開發也能最佳化製酒業的工程、或包含胰島素在內的藥物生產等等，使許多工業、農業、和生技醫藥業受益。Boeke正在嘗試合成剩下的酵母菌染色體，具有完全人工基因體的酵母菌預計將在一年內首次亮相。
 
參考資料: https://www.science.org/content/article/synthetic-yeast-project-unveils-cells-50-artificial-dna