2025年2月20日，國際頂級學術期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院黃旲研究員團隊與中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心童明漢課題組的合作研究成果——《體外重構減數(shù)分裂DNA雙鏈斷裂形成》（In vitro reconstitution of meiotic DNA double-strand break formation）。該研究首次在實驗室環(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）形成的分子機制，攻克了生殖生物學領域長達數(shù)十年的科學難題，為揭示有性生殖的核心機制提供了革命性研究工具。

破解“生命密碼”：從體外重構到分子機制突破

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

研究團隊聚焦減數(shù)分裂初期核心蛋白復合體SPO11-TOP6BL，通過優(yōu)化蛋白表達與純化技術，首次獲得了高純度的小鼠SPO11-TOP6BL復合體，并解析了其在溶液中的結構特征。研究發(fā)現(xiàn)，該復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)分裂的特殊調控機制。

更為重要的是，團隊通過體外實驗證實，SPO11-TOP6BL不僅能觸發(fā)DNA雙鏈斷裂，還能與斷裂的DNA末端共價結合，其活性與體內實驗結果完全一致。這是自上世紀SPO11被發(fā)現(xiàn)以來，全球首次在試管中直接“再現(xiàn)”其功能，標志著減數(shù)分裂研究邁入全新階段。

跨界合作：技術攻堅與科學創(chuàng)新的雙贏典范

黃旲研究員團隊在此次研究中承擔了關鍵任務，利用凝膠過濾、Pull Down和交聯(lián)質譜分析等技術，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)分裂領域的深厚積累，為實驗設計與機制驗證提供了重要支持。雙方通過緊密協(xié)作，攻克了蛋白產率低、酶活性維持難等技術瓶頸，最終實現(xiàn)了實驗體系的精準構建。

科學意義與應用前景：從基礎研究到人類健康

該成果不僅填補了減數(shù)分裂分子機制研究的空白，更為生殖醫(yī)學與遺傳疾病研究開辟了新路徑。例如在生殖健康領域，解析了DSB形成機制有助于深入理解不孕不育、染色體異常等疾病的成因；在遺傳病防治領域，為開發(fā)干預基因重組錯誤的新策略提供理論依據(jù)。與此同時，建立的體外研究平臺可加速相關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)了基礎研究與臨床轉化的深度融合，再次彰顯了中國科學家在生命科學前沿領域的創(chuàng)新實力。本研究由中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心湯辛哲博士生和合作的博士生胡澤濤擔任共同第一作者，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基金、上海市科技創(chuàng)新行動計劃等多項支持，并得到國內外同行專家的高度評價。