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皇冠最新登陆网址(www.hg108.vip):模拟人与黑猩猩分野的染色体演化,上海科学家为探究唐氏综合征提供新工具

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在现代人的演化史中,有一个关键性事件,人与黑猩猩的共同祖先,其体内两条染色体发生了“头对头融合”,从而有了人与黑猩猩的分野。这究竟是如何发生的?为回答这一问题,科学家需对染色体进行改造。然而,要想在哺乳动物身上改造染色体,技术上面临很大的困难和挑战。

近日,中科院分子细胞科学卓越创新中心李劲松研究组,通过独创的类精子干细胞技术,对小鼠染色体进行改造,成功模拟了自然界中经由漫长时间演化才会发生的染色体重排事件,为实现哺乳动物的染色体重排改造迈出关键一步。相关研究成果于北京时间9月21日在线发表于国际学术期刊《细胞研究》。

所谓类精子干细胞技术,通俗地讲,就是通过克隆技术把精子变成一个单倍体胚胎干细胞,使其具有跟精子一样的功能。类精子干细胞可以充当精子,与卵子结合后,产生健康的“半克隆”小鼠。

实验室常用小鼠有20对染色体,除Y染色体外,其余的染色体均为单臂染色体,形似字母“U”,着丝粒就位于U形的底端。研究人员在类精子干细胞中利用基因编辑技术,针对着丝粒进行靶向切割,实现了两条染色体“头对头”的融合,形成了携带一条X形双臂染色体的类精子干细胞,从而获得了一系列携带一对融合染色体的小鼠品系(一共19对染色体)。

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研究人员发现,这种“头对头”的融合会在空间上拉近两条融合的染色体,但对整体基因组的表达以及三维结构的影响很小。换言之,染色体作为基因组的“零部件”,其少量的变化不会干扰到基因组在生物体内的正常“工作”。

这一研究有何意义?中国科学院院士李劲松告诉解放日报·上观新闻记者,“头对头”融合这一现象在自然界中普遍存在,但一直以来,人们对其融合方式并不清楚。该研究证实了着丝粒断裂导致的染色体融合是染色体演化的重要原因。

其次,染色体融合产生的影响没有之前想象的“剧烈”,对基因组不会造成显著变化,这恰恰说明这是一个被自然选择的过程,基因组的稳健性是染色体演化的重要基础。

第三,对于染色体异常导致的疾病,比如唐氏综合征,之前很难在实验室进行染色体模拟或改造。该研究为未来构建小鼠模型,用于探究唐氏综合征等染色体异常疾病提供了新工具,也开启了哺乳动物染色体遗传改造的新领域。

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