真核细胞的遗传信息中，存在大量看似无用的“冗余”片段。当细胞需要合成生命分子时，必须精准剪切这些片段，才能拼接出有效信息。负责这一过程的基因被称为“内含子”，执行剪切任务的分子机器则是“剪接体”。长期以来，学界始终存在争议：内含子与剪接体是否为真核细胞生存的必需元件？中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的研究团队通过六年攻关，给出了否定答案——他们成功构建出全球首个不含内含子与剪接体的真核细胞，相关成果发表于国际顶级学术期刊《细胞》。
研究团队以酿酒酵母为模型展开实验。这种酵母的基因组中原本分布着300个内含子，涉及288个基因。若采用传统方法逐个敲除，至少需要12年时间。为突破这一瓶颈，团队设计出“分阶段敲除-重组整合”的创新策略：先在不同单倍体细胞中分别删除特定内含子，再通过二倍体细胞的染色体重组与减数分裂，将所有敲除结果整合到同一细胞中。这一方案将实验周期压缩至6年，最终成功获得基因组完全不含内含子的酵母细胞。
实验结果显示，失去内含子的细胞生长速度明显减缓。进一步研究发现，核糖体生物合成过程受到显著影响。更令人意外的是，当研究团队继续敲除剪接体的核心组分时，细胞仍能维持存活。这表明，当内含子被彻底清除后，剪接体对细胞生存的功能性需求也随之消失。研究负责人周金秋解释：“细胞演化出剪接体的核心目的就是剪切内含子，当这一需求不复存在，剪接体的存在便不再必要。”
这项突破性研究的起点可追溯至2018年。当时，另一科研团队成功构建出单条染色体酵母，这一成果激发了周金秋团队的探索欲望。“既然染色体数量可以大幅简化，内含子是否也能被完全清除？”带着这个疑问，研究于2019年正式启动。周金秋用“背水一战”形容当时的决心——最初两位核心成员仅以研究助理身份参与，直到实验取得阶段性进展后才转为博士研究生。六年间，团队成员重复进行着枯燥的基因敲除实验，最终突破技术瓶颈。
论文投稿过程同样充满挑战。初期被国际期刊拒稿后，转投国内期刊时又因两个编码snoRNA的内含子未被完全清除而遭质疑。团队通过补充实验填补知识盲区，持续优化研究结果，直至2023年4月才获得完全不含内含子的细胞样本。面对“这项研究有何实际应用价值”的疑问，周金秋坦言目前尚无法预测具体方向，但强调基础研究的价值往往体现在未知领域：“现在看似无用的发现，可能在未来引发重大突破。”
该成果的诞生离不开多方支持。研究团队获得国家自然科学基金原创探索项目、科技部重点研发计划等持续资助，核糖核酸功能与应用全国重点实验室及上海尚思自然科学研究院也提供了长期支持。2024年11月，团队入驻“大零号湾”科创策源功能区，新环境不仅解决了科研场地瓶颈，更激发了团队的科研热情。短短两年内，该区域入驻的研究组数量已从10个增至17个，科研生态日益完善。
这项研究为合成生物学领域提供了全新视角。周金秋指出，不含内含子的细胞系统可作为合成真核细胞最小基因组的重要参考，未来可能衍生出具备特殊功能的“细胞工厂”。随着研究深入，这一突破或将推动生命科学领域对细胞基本构成的理解发生根本性转变。
