2025年2月20日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院黃旲研究員團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心童明漢課題組的合作研究成果——《體外重構(gòu)減數(shù)分裂DNA雙鏈斷裂形成》（In vitro reconstitution of meiotic DNA double-strand break formation）。該研究首次在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中成功模擬并解析了減數(shù)分裂過程中DNA雙鏈斷裂（DSB）形成的分子機(jī)制，攻克了生殖生物學(xué)領(lǐng)域長達(dá)數(shù)十年的科學(xué)難題，為揭示有性生殖的核心機(jī)制提供了革命性研究工具。

破解“生命密碼”：從體外重構(gòu)到分子機(jī)制突破

減數(shù)分裂是生物體形成生殖細(xì)胞的核心過程，而DNA雙鏈斷裂（DSB）的精準(zhǔn)形成與修復(fù)則是啟動同源重組的關(guān)鍵步驟。然而，由于技術(shù)限制，科學(xué)家長期以來無法在體外環(huán)境中直接觀察和驗(yàn)證這一過程的分子細(xì)節(jié)。

研究團(tuán)隊(duì)聚焦減數(shù)分裂初期核心蛋白復(fù)合體SPO11-TOP6BL，通過優(yōu)化蛋白表達(dá)與純化技術(shù)，首次獲得了高純度的小鼠SPO11-TOP6BL復(fù)合體，并解析了其在溶液中的結(jié)構(gòu)特征。研究發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合體以異源二聚體形式為主，僅少量可組裝為異源四聚體，這一特性與古細(xì)菌中的同源酶截然不同，揭示了哺乳動物減數(shù)分裂的特殊調(diào)控機(jī)制。

更為重要的是，團(tuán)隊(duì)通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，SPO11-TOP6BL不僅能觸發(fā)DNA雙鏈斷裂，還能與斷裂的DNA末端共價(jià)結(jié)合，其活性與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致。這是自上世紀(jì)SPO11被發(fā)現(xiàn)以來，全球首次在試管中直接“再現(xiàn)”其功能，標(biāo)志著減數(shù)分裂研究邁入全新階段。

跨界合作：技術(shù)攻堅(jiān)與科學(xué)創(chuàng)新的雙贏典范

黃旲研究員團(tuán)隊(duì)在此次研究中承擔(dān)了關(guān)鍵任務(wù)，利用凝膠過濾、Pull Down和交聯(lián)質(zhì)譜分析等技術(shù)，系統(tǒng)解析了SPO11-TOP6BL的生化活性與組裝模式；童明漢課題組則憑借其在減數(shù)分裂領(lǐng)域的深厚積累，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與機(jī)制驗(yàn)證提供了重要支持。雙方通過緊密協(xié)作，攻克了蛋白產(chǎn)率低、酶活性維持難等技術(shù)瓶頸，最終實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)體系的精準(zhǔn)構(gòu)建。

科學(xué)意義與應(yīng)用前景：從基礎(chǔ)研究到人類健康

該成果不僅填補(bǔ)了減數(shù)分裂分子機(jī)制研究的空白，更為生殖醫(yī)學(xué)與遺傳疾病研究開辟了新路徑。例如在生殖健康領(lǐng)域，解析了DSB形成機(jī)制有助于深入理解不孕不育、染色體異常等疾病的成因；在遺傳病防治領(lǐng)域，為開發(fā)干預(yù)基因重組錯誤的新策略提供理論依據(jù)。與此同時(shí)，建立的體外研究平臺可加速相關(guān)藥物篩選與療法開發(fā)。

新華醫(yī)院與中科院的此次合作，展現(xiàn)了基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化的深度融合，再次彰顯了中國科學(xué)家在生命科學(xué)前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)力。本研究由中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心湯辛哲博士生和合作的博士生胡澤濤擔(dān)任共同第一作者，童明漢研究員與黃旲研究員為共同通訊作者。研究獲得國家自然科學(xué)基金、上海市科技創(chuàng)新行動計(jì)劃等多項(xiàng)支持，并得到國內(nèi)外同行專家的高度評價(jià)。