合成染色體轉(zhuǎn)移技術(shù)

由于需要進(jìn)行基因組合成的生物體本身存在生長(zhǎng)速度慢，DNA?重組能力不足，或者轉(zhuǎn)化效率低等問(wèn)題，難以直接在目標(biāo)細(xì)胞中進(jìn)行基因組的拼裝。這也是為何要使用大腸桿菌或者酵母等微生物進(jìn)行拼裝的原因。隨著合成基因組學(xué)從低等生物向高等生物的拓展，除了更大合成染色體拼裝帶來(lái)的挑戰(zhàn)，超大染色體的轉(zhuǎn)移也將是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。相關(guān)報(bào)道顯示，陽(yáng)離子脂質(zhì)和聚合物、顯微注射、微細(xì)胞法（microcell-mediated chromosome transfer，MMCT）都可以介導(dǎo)?Mb?級(jí)別的染色體轉(zhuǎn)移。此外，電轉(zhuǎn)化也是經(jīng)常用于細(xì)胞系及原代細(xì)胞的轉(zhuǎn)染方法，尤其能勝任對(duì)脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法等有抵抗性的細(xì)胞的轉(zhuǎn)染。在細(xì)菌方面，電轉(zhuǎn)化可介導(dǎo)超過(guò)?700?kb?的?BAC?的轉(zhuǎn)化。聚乙二醇（PEG）介導(dǎo)的裸?DNA?轉(zhuǎn)移法也是常用的?DNA?轉(zhuǎn)染法，Gibson?等成功利用此法將絲狀支原體長(zhǎng)達(dá)?1.1?Mb?的人工合成染色體移植到山羊支原體受體細(xì)胞，獲得人類(lèi)史上首個(gè)人工合成的生命體。然而，陽(yáng)離子聚合物、PEG等基于化合物的轉(zhuǎn)染方法，顯微注射、電轉(zhuǎn)化等物理操作，以及微細(xì)胞介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染方法均有其局限性。

PEG?除了可以直接介導(dǎo)裸?DNA?的轉(zhuǎn)染，還可以通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞融合實(shí)現(xiàn)間接轉(zhuǎn)染，即?PEG?介導(dǎo)的細(xì)胞融合法。例如，PEG?可以介導(dǎo)酵母原生質(zhì)體球與哺乳動(dòng)物細(xì)胞的融合，從而將位于酵母細(xì)胞的酵母著絲粒質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞。細(xì)胞融合可以繞開(kāi)受體細(xì)胞膜的阻礙，直接將載體送入胞漿，但是受體細(xì)胞核核膜依然是一個(gè)屏障，因此此法也面臨效率低的問(wèn)題。Brown?等認(rèn)為，將受體細(xì)胞同步化至?M?期（有絲分裂期），此時(shí)的細(xì)胞核膜和骨架正處于重塑狀態(tài)，有望提高轉(zhuǎn)移的效率。實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，利用同步化到有絲分裂期的哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行膜融合轉(zhuǎn)移，效率可以提高近?300?倍，且不受被轉(zhuǎn)移載體大小的影響。PEG?介導(dǎo)的細(xì)胞融合法可直接利用酵母系統(tǒng)進(jìn)行?Mb?級(jí)別的合成染色體體內(nèi)組裝，因此不需要載體的分離純化，可以避免載體受到剪切力的損傷，并且其效率受轉(zhuǎn)移?DNA?大小的限制不大。基于以上優(yōu)點(diǎn)，對(duì)此法進(jìn)行改良來(lái)進(jìn)一步提高其轉(zhuǎn)移效率將更能滿足越來(lái)越高的合成染色體移植要求。

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