染色体是长DNA分子，它们共同构成基因组，包含生物体的所有遗传物质。技术的进步使科学家能够重新设计和构建不同的染色体序列，促进了基因变异和性状之间联系的研究。
值得注意的是，酵母是理解基本细胞过程的重要模式生物，因为它在细胞水平上与植物和动物相似，同时更容易操作和研究。因此，重新设计和合成酵母基因组可以帮助科学家了解遗传变异对个体性状的影响，从而潜在地阐明遗传疾病的机制。
考虑到这一目标，新加坡国立大学临床与技术创新合成生物学(SynCTI)、合成生物学转化研究计划(Syn Bio TRP)和新加坡国立大学永卢林医学院生物化学系的科学家们合成了一个重新设计的酵母染色体XV，它包含105万个碱基对，是亚洲最大的合成染色体。
这项研究发表在《细胞基因组学》杂志上。
由副教授Matthew Chang领导的科学团队是合成酵母基因组计划(Sc2.0)的一部分，该计划是一个由世界各地的实验室组成的国际联盟，共同重新设计和构建所有16条酵母染色体。张教授团队的工作被视为合成生物学领域的一个重要里程碑。
在创建合成染色体XV (synXV)时，新加坡国立大学医学团队对原始DNA进行了广泛的重新设计，以纳入各种变化，从而产生了与自然序列截然不同的独特序列。
为了简化synXV的组装过程，该团队开发了一种突破性的技术，称为CRISPR/ cas9介导的有丝分裂重组与核内重复(CRIMiRE)。这项创新技术显著加快了特定位点大染色体DNA片段的交换，从而使多个合成染色体片段能够同时组装并拼接在一起，形成完整的合成染色体XV。
在生成合成酵母染色体后，CRIMiRE进一步允许synXV与另一条酵母染色体的故意混合和匹配。这为研究产生了不同的基因组合，从而阐明了遗传变异与个体特征之间的联系。
考虑到处理超长DNA序列的挑战，传统方法无法有效地改变序列。然而，CRIMiRE的使用简化了这一过程，将其缩短了十倍，可能会彻底改变为更复杂的生物体构建更大的合成染色体的方式。
马修·张教授说:“这一成就为理解生物过程的基本问题打开了大门。”
“我们完成合成酵母染色体构建的旅程是非凡的。我们不仅展示了我们在创造合成染色体方面的技术实力，而且现在能够迅速将它们重新配置成不同的设计，以供进一步研究。这些合成染色体是我们解开基本生物学问题答案的关键，提供了突破性进展的潜力，最终可以以深远的方式造福人类，”他补充说。
“这项工作的成就有望为合成基因组学的未来发展铺平道路，特别是更大更复杂的染色体。这种方法有助于更好地破译和理解遗传疾病的机制，并有可能设计出治疗方法，”该论文的第一作者、SynCTI、Syn Bio TRP和新加坡国立大学医学院生物化学系的研究助理教授Foo Jee Loon博士补充道。
