近日，华南理工大学生物科学与工程学院朱伟教授课题组在国际著名期刊《自然•通讯》（Nature Communications，IF=17.694）杂志上在线发表了题目为“Long-term whole blood DNA preservation by cost-efficient cryosilicification”的研究论文。华南理工大学生物科学与工程学院博士生周亮和副研究员雷琪博士（现为广州医科大学教授）为共同第一作者，华南理工大学为第一单位。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33759-y

图1. 基于冷冻硅化技术的全血基因库的构建及长效存储示意图

在电影《侏罗纪世界》中，科学家凭借在琥珀中蚊子所吸食的恐龙血液成功提取了数万年前的基因，并将那些早已消失在这颗蔚蓝星球上的远古生物带回了现代。脱氧核糖核酸 (DNA) 代表了每种生物的“遗传蓝图”，其中包含有关祖先、健康状况和遗传性状的重要信息。在众多科幻著作中，化石和琥珀常常被视为遗传密码可靠的保护载体，即使世间有沧海桑田的变化，生命的奥秘也能被很好地保存下来。然而事实上，人类从自然界挖掘到的化石残存完整的基因的可能性极低，但通过模拟天然化石对基因进行封装保存，是一种可靠的储存策略。

在此研究中，研究人员发展了一种新的DNA储存模式—“瞬时低温冷冻硅化”技术，提出了“一步封装，按需提取”的策略，实现了对全血基因组在室温下或极端条件下的长时（室温下超过千年），大片段稳定存储，将存储成本降低至现有报导的1000以上，低至0.1元以下，已完全具备用于（纸基或其他媒介）的人类基因组库构建；同时结合3D打印策略，可用于“人造化石”的构建。

 “瞬时低温冷冻硅化”策略的特点：1）二氧化硅前驱体在休眠状态下扩散到细胞和细胞核中，随后在细胞蛋白的催化下水解缩合，以无定形二氧化硅形式沉积至整个细胞中，实现对了DNA的完好封装；2）区别于传统甲醛保存模式，冷冻硅化技术不会对DNA造成损伤和片段化。分析的结果显示冷冻硅化保存的基因组DNA错误率为2.68×10⁻⁷，低于Taq DNA聚合酶（>10⁻⁶）；3）极大提升其在极端条件下（如紫外、高温和自由基氧等环境）的存储能力；4）可极大延长全血基因组的存储年限。在20°C时处理后的基因组存储半衰期约为1208年，与未保护血样相比，稳定性增加了167倍；5）成本低，可拓展性强，可易于与不同媒介结合，如纸基载体或3d打印技术，从而极大扩展技术的应用场景。

该研究得到了国家自然科学基金（21972047, 52003086）和珠江人才计划青年拔尖人才项目（2019QN01Y314）等的资助。