ミニ染色体

染色体の最小構成要素（セントロメア、テロメア、およびDNA複製配列）は、分子クローニング技術を用いてin vitroで目的の染色体内容物を構築することにより組み立てられます^{[ 3 ]}。次に、ミニ染色体の目的の内容物を、構成要素を機能的な染色体に組み立てることができる宿主（通常は酵母または哺乳類細胞^{[ 4 ]} ）に形質転換する必要があります。このアプローチは、遺伝子工学の可能性のためにトウモロコシにミニ染色体を導入するために試みられてきましたが、成功は限定的で疑問視されています^{[ 5 ]} 。一般的に、de novoアプローチは、種の不適合性の問題とセントロメア領域のヘテロクロマチン性のため、トップダウン法よりも困難です^{[ 4 ] 。}

この方法は、テロメア媒介染色体切断（TMCT）のメカニズムを利用します。このプロセスは、テロメア配列を選択的に宿主ゲノムに組み込むことによって切断を生成するものです。この挿入により、より多くのテロメア配列が生成され、最終的に切断されます。 ^{[ 2 ]}新しく合成された切断された染色体は、望ましい形質のための新しい遺伝子を挿入することによって改変することができます。トップダウンアプローチは、植物の遺伝子工学で使用するために余分な染色体を生成するより妥当な方法として一般的に考えられています。特に、細胞分裂中の安定性が実証されているため有用です。^{[ 6 ]}このアプローチの制限は、労力がかかることです。

2006年、科学者たちはトウモロコシ植物のテロメア切断を利用してミニ染色体を生成することに成功し、これを植物ゲノムに遺伝子を挿入するためのプラットフォームとして利用できることを実証した。^{[ 9 ]}植物ではテロメア配列が保存されているため、この戦略は他の植物種でも追加のミニ染色体を構築するために利用できる可能性がある。^{[ 1 ]}

2007年、科学者たちはde novo法を用いて試験管内でミニ染色体を組み立てることに成功したと報告した。^{[ 5 ]}

ミニ染色体を用いた、より望ましい作物形質の創出方法が積極的に研究されている。主な利点としては、宿主ゲノムと高い適合性を持つ遺伝情報を導入できることが挙げられる。これにより、細胞分裂や遺伝子発現などの様々な重要なプロセスを阻害するリスクが排除される。開発が進めば、ミニ染色体の利用は将来、主要作物の生産性に大きな影響を与える可能性がある。^{[ 10 ]}

ミニ染色体は酵母細胞や動物細胞にも挿入することに成功している。これらのミニ染色体はde novo法を用いて構築された。^{[ 2 ]}