人源化酵母：科学家创造出含有重要人类基因的酵母

Daran-Lapujade的实验室提取了编码肌肉细胞核心功能的人类DNA，并将其插入酵母细胞的DNA中。人源化酵母可作为医学研究的工具，例如药物筛选和癌症研究。

　　

科学家首次有效地将一种关键的人类特征插入到酵母细胞中。他们的研究最近发表在《Cell Reports》杂志上。Daran-Lapujade的实验室在酵母细胞中引入了一种特性，这种特性由10个人类没有就不能生存的基因的集合来调节;它们携带着一个被称为代谢途径的过程的蓝图，该过程分解糖以收集能量，并在肌肉细胞内产生细胞构件。由于这一机制涉及许多疾病，包括癌症，改性酵母可以用于医学研究。Daran-Lapujade说:“现在我们了解了整个过程，医学科学家可以使用这种人源化的酵母模型作为药物筛选和癌症研究的工具。”

人类和酵母是相似的

根据Daran-Lapujade的说法，酵母和人类之间有很多相似之处:“这似乎很奇怪，因为酵母是单细胞生命，而人类是由一个本质上更复杂的系统组成的，但细胞以非常相似的方式运作。”因此，科学家经常将人类基因转移到酵母中。因为酵母消除了所有可能存在于人体中的其他相互作用，它创造了一个干净的环境，研究人员可以在其中分析单个过程。

Daran-Lapujade解释说:“与人类细胞或组织相比，酵母是一种神奇的生物，因为它的生长简单，而且它的遗传易得性:它的DNA可以很容易地修改，以解决基本问题。许多关键的发现，如细胞分裂周期，都是由酵母阐明的。”

人源化的酵母

Daran-group Lapujade公司之前成功地设计了人造染色体，作为DNA平台，在酵母中构建新的功能。他们想要测试添加几个人类基因和完整的代谢途径能走多远，以及这些细胞是否仍然可以作为一个整体运作。“如果我们把控制人体肌肉糖分消耗和能量产生的同一组基因放入酵母，会怎么样?”Daran-Lapujade很好奇。“我们能把酵母这种重要而复杂的功能人源化吗?”对于博士生Francine Boonekamp和Ewout Knibbe来说，制造一种人源化酵母的过程出奇的简单。

Daran-Lapujade解释说:“我们不仅将人类基因移植到酵母中，还移除了相应的酵母基因，用人类肌肉基因完全替代它们。你可能会认为你不能把酵母细胞和人类细胞交换，因为这是一个在人类和酵母细胞中都非常具体和严格控制的过程。但它非常有效!”

进一步人源化

研究人员与Barbara Bakker教授的实验室(格罗宁根大学医学中心)合作，在那里，他们可以使用实验室培养的人体组织细胞，比较人类基因在酵母和天然人类肌肉环境中的表达。在酵母中产生的人类酶的性质和在它们的原生人类细胞中产生的性质非常相似，支持新的人源化酵母作为人类细胞模型的价值。

这一过程只是人类新陈代谢的一小部分;在酵母和人类细胞之间有许多相似的过程，可以在人源化酵母中进行研究。虽然Daran-Lapujade专注于工程酵母的基础和技术方面，因此她本人不打算研究化酵母的应用，但她希望与其他有兴趣使用这一工具的科学家合作。

“这只是一个起点，”她说，“我们可以进一步使酵母人源化，并逐步在酵母中建立更复杂的人类环境。”             

参考资料：“Full humanization of the glycolytic pathway in Saccharomyces cerevisiae” by Francine J. Boonekamp, Ewout Knibbe, Marcel A. Vieira-Lara, Melanie Wijsman, Marijke A.H. Luttik, Karen van Eunen, Maxime den Ridder, Reinier Bron, Ana Maria Almonacid Suarez, Patrick van Rijn, Justina C. Wolters, Martin Pabst, Jean-Marc Daran, Barbara M. Bakker and Pascale Daran-Lapujade, 28 June 2022, Cell Reports.