合成生物学是新兴前沿交叉学科，是国际前沿研究热点。天津大学元英进团队历经十余年的持续努力，取得了真核长染色体精准定制合成中的基因组缺陷靶点定位、精准修复、环形染色体定制合成等系统性原创成果。在昨天召开的2019年度天津市科学技术奖励大会上，其“酵母长染色体的精准定制合成”项目获得自然科学奖特等奖。
酵母含有16条染色体，总长度一千二百万个碱基对，该获奖项目主要研究了Ⅱ号、Ⅴ号、Ⅹ号、Ⅻ号四条长染色体的设计合成。在设计合成过程中，涉及三个关键环节需要突破：一是染色体缺陷序列定位，二是缺陷序列的精准修复，三是染色体可控成环。
缺陷导致生长异常，在合成过程中难以避免，但找到缺陷与基因序列的匹配关系是非常困难的。元英进团队研究者利用DNA链交换原理和聚合酶链式反应，提出了混菌标签杂交的新理论，发展了混菌标签定位新方法，高效快速定位了缺陷的序列，实现了缺陷与基因序列的快速对应，丰富了对序列简并性选择的新认知，修正了人工染色体的设计原则。发表Science论文，被Nature、Science、Nature Index等亮点评述，“是快速高效定位缺陷基因序列新方法”，“是标准的方法”。
在合成酵母染色体的基础上，元英进团队注重相关成果的应用，成功构建了一系列产物的生物合成路径，有效合成了天然产品、化学品、医药以及燃料等。他们利用酵母实现了番茄红素、7-脱氢胆固醇、藏红花酸等产品的生物合成。做成了酵母“光盘”，用于信息存储，已成功存储文字、图片、视频等。元英进告诉记者：“从生产过程来说，过去需要种植植物以萃取含量很低的有效成分，例如青蒿素，现在利用合成生物技术可以在酵母中实现其生物合成，可减少对环境的破坏。”
“我们对合成生物学的探索将不仅仅是人工染色体的化学合成，还将向着自动化和智能化迈进。”元英进对于合成生物学的未来充满信心。
