HAC是一种微染色体,可以像染色体一样在人类细胞株中进行表达。相比于人类细胞的46条染色体,小染色体作为第47条染色体出现,分子量很小,只有约6-10Mb,而不是正常的染色体中的50-250Mb。HAC可以携带人工引入的感兴趣的新的基因,研究人员可以利用他进行多种功能的研究,例如治疗疾病。
可供选择的构建转基因的方法例如酵母人工染色体和细菌人工染色体,会导致很複杂的问题,这些载体引入的基因不仅会因为不同的表达方式而冲突,还会因为内含子导致破坏了原有的基因序列,HAC不会,因为他完完全全是一个单独的染色体,这种分离的存在方式一般认为是不会发生插入变异的。AHAC相比于YAC,BAC,病毒载体,可以用来分离更多种类的基因。(例如增强子,多拷贝数变异)
HAC对于转基因载体研究是非常有用的,可以作为一种用来阐述人类染色体功能的工具,注释人类基因组。
基本介绍
- 中文名人类人造染色体
- 外文名human artificial chromosome
历史
HAC的构建是在1997年,通过在人类HT1080细胞中添加了alpha-satellite DNA至端粒以及添加了着丝粒序列构建而成,允许细胞稳定的有丝分裂。这一实验成功製造了一个带有感兴趣的基因的全新的微染色体。由于这一方法非常複杂,所以很多实验中已经不再使用这一方法。
构建方法
目前由两种可行的方法构建HAC载体
第一种方法是通过更改天然的人类染色体构建小染色体(minichromosome)这种方法完全是通过截断天然染色体,然后用Cre-Lox系统引入目的片段的方法重组。
另一种方法就是直接构建一个新的染色体,这种方法受到很多限制,很多大的基因片段无法成功的融合在重组载体上,时受限于对染色体必需组件的了解,尤其是着丝粒序列,导致无法成功构建。
套用实例
2009年的一项研究显示了HAC的强大能力,这种载体可以稳定的插入非常庞大的基因片段。这项研究的目的基因是一段2.4Mb的肌营养不良基因,这一变异基因是解决杜氏肌营养不良症的关键因素。这项研究中,HAC可以稳定的有丝分裂并且在小鼠中表达,而之前的企图表达这一基因的研究都以失败告终,而这个实验成功的关键就在于HAC可以融合前所未有的庞大的片段。
2010年,一种名为21HAC的HAC载体被报导。21HAC基于人类21号染色体,删除了过多的重複序列后构建的5Mb的人工染色体。21HAC可以被转入多种动物细胞(小鼠,鸡,人类)。利用21HAC,研究人员可以插入单纯性疱疹病毒胸腺苷激酶编码基因导入肿瘤细胞。这个“自杀基因”可以被很多抗病毒药物激活。在这一研究中,这类肿瘤细胞成功的被更昔洛韦有选择的从健康细胞中杀死。这一研究打开了新的基因治疗的视窗