代尔夫特理工大学 信用:CC0公共领域 代尔夫特理工大学的生物技术学家已经在酵母中构建了一条人工染色体
染色体可以与天然酵母染色体共存，并作为一个平台，安全、方便地为微生物添加新功能
研究人员可以使用人工染色体将酵母细胞转化为能够生产有用化学物质甚至药物的活工厂
来自世界各地的生物技术专家正试图改造酵母细胞和其他微生物，使它们能够产生有用的物质
为此，他们必须对细胞现有的遗传物质进行调整
例如，他们使用CRISPR-Cas9将一些基因插入酵母基因组，或者关闭现有的基因，从而逐渐将酵母细胞转化为产生有用物质的“细胞工厂”
这种方法的缺点是不可能一次做出所有必要的改变，而是需要几轮基因操作
这很耗时
此外，使用CRISPR-Cas9进行多次DNA修补会导致破坏(基本)功能的突变
其结果可能是，例如，细胞的新陈代谢被破坏，导致生长和分裂出现问题
比如乐高 人工染色体的优势在于，向其添加基因不会干扰细胞现有的功能，比如现在由代尔夫特研究人员构建的染色体
“我们把合成染色体视为一个平台，”博士说
D
研究员Eline Postma
“这是一种安全、模块化地向面包酵母添加功能的新方法——有点像将乐高积木组装在一起
" 研究人员构建的人工染色体不是作为一条长的脱氧核糖核酸链引入细胞的，因为在实验室很难制造如此大的一段脱氧核糖核酸
相反，研究人员聪明地利用了酵母中的自然DNA修复机制
他们将小块遗传物质引入细胞，一条链的末端与另一条链的末端完全相同
酵母细胞识别这些相同的末端，然后将它们连接在一起，试图“修复”它们
因此，细胞从几十个独立的片段中构建出一个大的染色体
挑战 对研究人员来说，说服酵母细胞将人工染色体视为“真正的”染色体是一项挑战
“细胞不仅必须复制我们的染色体，还必须保持它，并确保在分裂过程中，一个拷贝在母细胞中，一个拷贝在子细胞中，”研究小组组长帕斯卡尔·达拉-拉普杰德解释说
“幸运的是，我们知道细胞需要什么样的元素，我们能够在合成染色体上添加正确的脱氧核糖核酸片段
“这种方法奏效了:酵母细胞忠实地复制了合成染色体的DNA，研究人员在后代的子细胞中发现了它们的染色体
研究人员对他们的创造进行了广泛的测试
他们将负责酵母细胞最基本功能的基因(糖转化为酒精)复制到合成染色体上
然后他们用CRISPR-Cas9关闭了原始基因
酵母细胞保留了将糖转化为酒精的能力
“虽然我们确实看到细胞分裂不如以前那么快，”波斯特说
“我们仍在调查为什么会这样
" 无尽的可能性 合乎逻辑的下一步是给人工染色体添加各种新功能，并将贝克的酵母转化为微小的活工厂
代尔夫特的研究人员也已经在这方面迈出了第一步
他们在染色体上添加了一种源于植物的具有药用特性的色素的生物途径
事实上:酵母细胞开始生产这种物质，尽管数量不多
进一步研究的可能性几乎是无穷无尽的
自然界仍有许多新的途径有待发现
此外，由于科学发现的快速发展，酵母细胞可以被改造成携带来自植物、细菌或其他生物的途径
“理论上，我们可以通过使用酵母可持续地生产我们目前化学制造的许多物质，”达拉-拉普杰德说
“就生物技术而言，我们确实生活在一个奇妙的时代
"
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