天目新闻记者谢履冰
作为遗传物质DNA的主要载体，染色体被编辑后会发生什么？
8月26日，国际顶级学术期刊《科学》报道了一项来自中国团队的重磅研究。中国科学院动物研究所、医院的李伟研究员与周琪研究员团队合作，首次在全球实现了哺乳动物完整染色体的可编程连接，并创建出具有全新核型的小鼠。这突破了已有的生物工程技术，有望用于治疗有关染色体的疾病。
染色体在细胞中的组成及形态特征被称作“核型”。在漫长的生命演化史上，一个物种的核型历经百万年，才会产生微小的变化。如啮齿动物每百万年会发生3.2至3.5次染色体重排，灵长类动物每百万年会发生1.6次染色体重排。
而染色体重排，即染色体发生断裂，并与别的染色体相连，构成新的染色体。生物学家认为，这可能促使了物种的进化。最典型的例子就是人类和大猩猩，这两者的染色体高度相似，区别之一就在于大猩猩的两条独立染色体在人类细胞中融合为一条。
不过，对个体而言，染色体重排往往会诱发疾病，如不孕不育、单亲二倍化疾病和儿童白血病等。如若人类能对染色体进行精准重排，无疑为这些疾病的治愈提供了一条新路径。
近年来，随着基因编辑技术的发展，染色体精准重排率先在酵母上获得成功。然而，相较于基因组组成简单且为单倍体的酵母，哺乳动物的基因组更为复杂。如何在哺乳动物上实现完整染色体的重排，一直是个难题。
染色体编辑后的小鼠图源：EurekAlert
李伟与周琪团队合作，历时四年才打破了这个技术瓶颈。他们利用小鼠单倍体胚胎干细胞和CRISPR基因编辑工具，成功将最长的染色体1号和2号进行正反连接，并将中等长度的5号和4号染色体进行首尾连接。他们发现，这些染色体在连接过程中，可能会发生染色体断裂，并进行重新连接。
最终，研究人员得到了三种不同排列的核型。其中，4号和5号染色体连接的小鼠没有表现出明显异常。这种小鼠还能与普通小鼠产生后代，但生育率远低于普通小鼠。2号染色体连接到1号染色体头部，无法培育出成活的小鼠。与4号和5号染色体融合成功后的小鼠相比，相反的连接方式会产生体型较大、身体发育更慢的小鼠。
据科学新闻网EurekAlert，中国科学院动物研究所博士后、第一作者之一王立宾解释，染色体重排后，分离方式的异常导致小鼠生育力减弱。这表明染色体重排是物种进化的驱动力，它对建立生殖隔离非常重要，也为哺乳动物合成生物学提供了新的研究工具。
这也是该技术首次成功应用于哺乳动物，不仅能为理解物种进化提供更多信息，还有望应用于纠正错位或畸形的染色体、治疗疾病。
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