新技術可構建細胞發育指導基因

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科技日報北京6月30日電 （記者張夢然）美國紐約大學研究人員利用新的合成DNA技術和干細胞基因工程，創造了人工Hox基因，其能規劃和指導細胞去哪里發育組織或器官。近日發表在《科學》雜志上的該項發現，證實了Hox基因簇如何幫助細胞學習并記住它們在體內的位置。

幾乎所有的動物，從人類到鳥類再到魚，都有前后軸或一條從頭到尾的線。在發育過程中，Hox基因就充當了建筑師，確定細胞沿軸移動的“計劃”，以及它們構成的身體部位。

如果Hox基因因錯誤調節或突變而失敗，細胞可能會丟失，從而影響某些癌癥、出生缺陷和流產的出現。美國紐約大學生物學副教授、該研究的共同資深作者伊斯特班·馬佐尼說，如果不了解Hox基因，人們就無法了解發育或疾病。

盡管它們在發育中很重要，但Hox基因的研究具有挑戰性。它們緊密地組織成簇，而且在它們被發現的DNA片段中只有Hox基因，周圍沒有其他基因，科學家稱之為“基因沙漠”。雖然基因組的許多部分都有重復元素，但Hox簇沒有這樣的重復。這些因素使它們獨一無二，難以通過常規基因編輯進行研究。

此次，研究人員通過復制大鼠Hox基因的DNA制造了長鏈合成DNA，然后研究人員將DNA輸送到小鼠多能干細胞內的精確位置。使用不同的物種使研究人員能夠區分合成的大鼠DNA和小鼠的天然細胞。

借助小鼠干細胞中的人工Hox DNA，研究人員現在可探索Hox基因如何幫助細胞學習和記住它們的位置。在哺乳動物中，Hox簇被控制激活Hox基因的調節區域所包圍。