新技术可构建细胞发育指导基因

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科技日报北京6月30日电 （记者张梦然）美国纽约大学研究人员利用新的合成DNA技术和干细胞基因工程，创造了人工Hox基因，其能规划和指导细胞去哪里发育组织或器官。近日发表在《科学》杂志上的该项发现，证实了Hox基因簇如何帮助细胞学习并记住它们在体内的位置。

几乎所有的动物，从人类到鸟类再到鱼，都有前后轴或一条从头到尾的线。在发育过程中，Hox基因就充当了建筑师，确定细胞沿轴移动的“计划”，以及它们构成的身体部位。

如果Hox基因因错误调节或突变而失败，细胞可能会丢失，从而影响某些癌症、出生缺陷和流产的出现。美国纽约大学生物学副教授、该研究的共同资深作者伊斯特班·马佐尼说，如果不了解Hox基因，人们就无法了解发育或疾病。

尽管它们在发育中很重要，但Hox基因的研究具有挑战性。它们紧密地组织成簇，而且在它们被发现的DNA片段中只有Hox基因，周围没有其他基因，科学家称之为“基因沙漠”。虽然基因组的许多部分都有重复元素，但Hox簇没有这样的重复。这些因素使它们独一无二，难以通过常规基因编辑进行研究。

此次，研究人员通过复制大鼠Hox基因的DNA制造了长链合成DNA，然后研究人员将DNA输送到小鼠多能干细胞内的精确位置。使用不同的物种使研究人员能够区分合成的大鼠DNA和小鼠的天然细胞。

借助小鼠干细胞中的人工Hox DNA，研究人员现在可探索Hox基因如何帮助细胞学习和记住它们的位置。在哺乳动物中，Hox簇被控制激活Hox基因的调节区域所包围。