基因组设计合成是对基因组进行全新设计和从头构建,能够按需塑造生命,开启从非生命物质向生命物质转化的大门,推动生命科学研究由理解生命向创造生命延伸.然而,基因组合成面临长染色体难以精准合成、合成染色体导致细胞失活等难题.天津大学元英进、清华大学戴俊彪、深圳华大基因杨焕明等团队与合作者利用多级模块化和标准化人工基因组合成方法,基于一步法大片段组装技术和并行式染色体合成策略,实现了由小分子核苷酸到活体真核长染色体的定制合成,建立了基于多靶点片段共转化的基因组精确修复技术和DNA大片段重复的修复技术,成功设计构建了4条酿酒酵母长染色体,实现了真核长染色体合成序列与设计序列的完全匹配;原创性地建立了基因组缺陷靶点快速定位方法,提供了表型和基因型关联分析的新策略,通过缺陷靶点的定位与排除,解决了合成基因组导致细胞失活的难题;在此基础上,构建了人工环形染色体,为当前无法治疗的染色体成环疾病发生机理和潜在治疗手段建立了研究模型.该研究为深化理解生命进化、基因组与功能关系等基础科学问题提供了新的思路.相关研究进展以4篇论文形式发表在2017年3月10日《科学》[Science, 355(6329): eaaf4704, eaaf4706, eaaf4791,eaaf3981]上.研究成果引起国内外专家和媒体的极大关注.Science同期发表专文评论,Nature、Nature Biotechnology、 Nature Reviews Genetics、Molecular Cell等多个顶级期刊均发表专文或亮点介绍,高度评价本工作,认为这是第一个全合成真核生物基因组的重要里程碑.