人工基因有助于了解干细胞如何“理解”它们变成谁

2022-07-06 01:52·日月明尊

美国研究人员首次创造了人工 Hox 基因，可以调节体内干细胞的运动，并确保器官在正确的位置形成。在 DNA 中，这些基因位于密集的簇中，因此难以对其进行研究，而该研究首次实际证实了 Hox 基因的作用。

小鼠胚胎

几乎所有高度组织化的动物都具有双边对称性，也就是说，它们有一个平面，相对于该平面，它们的身体是镜像对称的。前后轴也可以穿过它们的身体，从头到尾延伸。在胚胎发育过程中，细胞沿该轴的运动受 Hox 基因的调节：它们确保所有器官、组织和四肢在正确的位置发育。当 Hox 基因因突变而失败时，就会出现出生缺陷。

Hox 基因被组织成密集的簇，并且位于不存在其他基因和基因组重复元件的 DNA 部分。这使得使用标准基因编辑方法研究 Hox 基因变得非常困难，因为一个 Hox 基因的变化会影响下一个基因。

为了解决这个问题，来自纽约大学（美国）的科学家们创造了人工 Hox 基因，并发现了细胞需要知道其在体内位置的基因组最小单位是什么。研究结果发表在《科学》杂志上。

此前，专家们已经创建了一个完全合成的酵母基因组，但现在他们已将这项技术转移到哺乳动物细胞中。该文章的作者创建了长链合成 DNA，其中包含具有各种突变的小鼠 Hox 基因序列，并将它们引入动物干细胞。

在哺乳动物中，Hox 簇被控制其激活的基因组调控区域包围。到目前为止，尚不清楚仅 Hox 簇是否足以让细胞确定其在体内的位置，或者是否需要基因组的其他元素。事实证明，对于细胞来说，只有 Hox 基因簇就足够了。

合成 DNA 和人工基因的创造为未来研究生物体的发展铺平了道路。不同类型的动物具有非常不同的体型，这取决于 Hox 基因的工作等。因此，对 Hox 星团的研究将有助于了解如此令人印象深刻的各种生命形式是如何出现的。此外，新技术将有助于研究遗传疾病，因为它将允许在实验室中创建模型 DNA。