“人造生命體”合成酵母基因：加裝系統(tǒng)讓菌株快速進(jìn)化

• 2018年5月23日 FanTianQing來(lái)源：新浪網(wǎng) 1271 83
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  2018-2023年中國(guó)眼科醫(yī)療器械市場(chǎng)深度全景調(diào)研及“十三五”發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告

  在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)及投資者能否做出適時(shí)有效的市場(chǎng)決策是制勝的關(guān)鍵。眼科醫(yī)療器械行業(yè)研究報(bào)告就是為了解行情、分析環(huán)境提供依據(jù)，是企業(yè)了解市場(chǎng)和把握發(fā)展方向的重要手段，是輔助企業(yè)...

戴俊彪在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，“利用SCRaMbLE 系統(tǒng)，我們可以在短時(shí)間內(nèi)快速地讓合成的酵母染色體發(fā)生重新排列，這在傳統(tǒng)基因組進(jìn)化過(guò)程中是需要很多很多年的時(shí)間?！?/p>

如何避免“重組”死亡

不過(guò)，這樣徹底“打亂”后爆發(fā)式般的重組帶來(lái)的菌株快速進(jìn)化方式略顯粗暴。

《自然?通訊》此番就酵母合成染色體重排成果還同時(shí)發(fā)表了一篇評(píng)論，評(píng)論中即指出，刪除或增強(qiáng)某些基因可能是致命的。戴俊彪也提到這一問(wèn)題，“如果是單倍體酵母的話(huà)，一旦把重要的基因去掉有可能就不能活了?！?/p>

在最新的研究中，就SCRaMbLE系統(tǒng)帶來(lái)的大量重組或?qū)⒁l(fā)的致死問(wèn)題也進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

Boeke和他的同事試圖解決這一問(wèn)題 ，他們將合成染色體和野生型染色體混合。戴俊彪介紹，“之前所有的文章在做基因重排的時(shí)候，都是基于釀酒酵母的單倍體菌株，所謂的單倍體就是它只有一套染色體，從1號(hào)到16號(hào)?！?/p>

Boeke等人在一條是合成型、另一條是野生型的異源二倍體菌株里面去誘導(dǎo)SCRaMbLE重排。“這個(gè)好處就是因?yàn)橛幸吧腿旧w的存在，即使另一條合成染色體發(fā)生了很大的重組，很多細(xì)胞還是可以存活的?！?/p>

研究證明，二倍體的“后代”比單倍體菌株生命力更“頑強(qiáng)”。例如，在42攝氏度的條件下，酵母仍然能生長(zhǎng)，在高咖啡因水平暴露中也能繼續(xù)存活。

人類(lèi)基因組合成還有多遠(yuǎn)

據(jù)戴俊彪介紹， Sc2.0項(xiàng)目需要完成的16條酵母染色體的合成目前完成了90%左右?！拔覀兿Ｍ?018年年底把所有的片段都能合成完?！?/p>

然而，Boeke等人更宏偉的另一項(xiàng)計(jì)劃、早在2016年6月就宣布啟動(dòng)的 “人類(lèi)基因組編寫(xiě)計(jì)劃”（ GP-write）進(jìn)展又如何？這一計(jì)劃意味著“人造生命體”最終觸及人類(lèi)。

據(jù)媒體報(bào)道，需要籌資1億美元的GP-write項(xiàng)目因目標(biāo)過(guò)于宏大受到爭(zhēng)議而得不到任何資金支持。Boeke等發(fā)起者們迫于壓力不得不優(yōu)先提出一個(gè)“縮減版”項(xiàng)目：合成防病毒感染的人類(lèi)細(xì)胞。

戴俊彪積極推動(dòng)的“國(guó)際基因組編寫(xiě)計(jì)劃?中國(guó)”（ GP-write China）也已于2017年12月2日在深圳正式啟動(dòng)。

針對(duì)GP-write項(xiàng)目的可行性，戴俊彪表示，“我覺(jué)得GP-write很重要，但是現(xiàn)在很難拿出一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的方案去執(zhí)行。”在戴俊彪看來(lái)，合成整個(gè)人類(lèi)基因組不僅僅是單純?yōu)榱撕铣啥铣桑斑@只是證明合成和原來(lái)一樣的基因組的能力。”

既然如此，下一個(gè)問(wèn)題就是引入設(shè)計(jì)?！耙馕吨阋湃胍粋€(gè)什么樣的設(shè)計(jì)在里面？這是整個(gè)GP-write項(xiàng)目一直在探討的，你希望人類(lèi)基因組里面的設(shè)計(jì)原則是什么，你希望改變什么？”

除了設(shè)計(jì)之外，技術(shù)是GP-write項(xiàng)目的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)?！拔覀儸F(xiàn)在的技術(shù)水平去實(shí)現(xiàn)30億個(gè)堿基對(duì)是很難的，甚至包括把一個(gè)大的片段DNA放進(jìn)一個(gè)人類(lèi)細(xì)胞里面去也是很困難的?！贝骺”胩岬?。

當(dāng)然資金問(wèn)題也的確存在。戴俊彪表示，“雖然合成成本在不斷下降，但乘上30億以后也是非常大的數(shù)字。我們能不能發(fā)展出一套新的合成技術(shù)，把基因合成的成本降2個(gè)數(shù)量級(jí)甚至3個(gè)數(shù)量級(jí)？那我們就可以真正去做這些事情了?！蹦壳?，在大量合成情況下，合成成本基本在每個(gè)堿基需要5美分-8美分。

戴俊彪強(qiáng)調(diào)，“整個(gè)GP-write是一個(gè)大的目標(biāo)，我們希望借助這樣一個(gè)大的目標(biāo)去推動(dòng)其他事物，比如提高設(shè)計(jì)、提高技術(shù)，這才是它最大的貢獻(xiàn)?！?/p>

至于GP-write China，戴俊彪提到，“我們現(xiàn)在正在確定到底該怎么樣去做，是不是直接去做人類(lèi)的，還是去做其他生物的。我們希望有一個(gè)適合中國(guó)這樣一個(gè)大研究背景下的基因組設(shè)計(jì)。”

就目前研究的酵母染色體合成工作而言，戴俊彪表示，“后續(xù)我們實(shí)驗(yàn)室希望能對(duì)釀酒酵母的基因組有一個(gè)更深層次的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在Sc2.0做的研究?jī)H僅是基于野生型做了一些小的修改”戴俊彪提到，Sc2.0目前對(duì)整個(gè)基因組的結(jié)構(gòu)、基因排列的順序、基因的位置，以及基因的調(diào)控元件等并沒(méi)有做任何變化。

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