“人造生命體”合成酵母基因：加裝系統讓菌株快速進化

• 2018年5月23日 FanTianQing來源：新浪網 1271 83
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戴俊彪在接受媒體采訪時表示，“利用SCRaMbLE 系統，我們可以在短時間內快速地讓合成的酵母染色體發生重新排列，這在傳統基因組進化過程中是需要很多很多年的時間。”

如何避免“重組”死亡

不過，這樣徹底“打亂”后爆發式般的重組帶來的菌株快速進化方式略顯粗暴。

《自然?通訊》此番就酵母合成染色體重排成果還同時發表了一篇評論，評論中即指出，刪除或增強某些基因可能是致命的。戴俊彪也提到這一問題，“如果是單倍體酵母的話，一旦把重要的基因去掉有可能就不能活了。”

在最新的研究中，就SCRaMbLE系統帶來的大量重組或將引發的致死問題也進行了改進設計。

Boeke和他的同事試圖解決這一問題 ，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號到16號。”

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SCRaMbLE重排。“這個好處就是因為有野生型染色體的存在，即使另一條合成染色體發生了很大的重組，很多細胞還是可以存活的。”

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

人類基因組合成還有多遠

據戴俊彪介紹， Sc2.0項目需要完成的16條酵母染色體的合成目前完成了90%左右。“我們希望到2018年年底把所有的片段都能合成完。”

然而，Boeke等人更宏偉的另一項計劃、早在2016年6月就宣布啟動的 “人類基因組編寫計劃”（ GP-write）進展又如何？這一計劃意味著“人造生命體”最終觸及人類。

據媒體報道，需要籌資1億美元的GP-write項目因目標過于宏大受到爭議而得不到任何資金支持。Boeke等發起者們迫于壓力不得不優先提出一個“縮減版”項目：合成防病毒感染的人類細胞。

戴俊彪積極推動的“國際基因組編寫計劃?中國”（ GP-write China）也已于2017年12月2日在深圳正式啟動。

針對GP-write項目的可行性，戴俊彪表示，“我覺得GP-write很重要，但是現在很難拿出一個很現實的方案去執行。”在戴俊彪看來，合成整個人類基因組不僅僅是單純為了合成而合成，“這只是證明合成和原來一樣的基因組的能力。”

既然如此，下一個問題就是引入設計。“意味著你要放入一個什么樣的設計在里面？這是整個GP-write項目一直在探討的，你希望人類基因組里面的設計原則是什么，你希望改變什么？”

除了設計之外，技術是GP-write項目的另一項挑戰。“我們現在的技術水平去實現30億個堿基對是很難的，甚至包括把一個大的片段DNA放進一個人類細胞里面去也是很困難的。”戴俊彪提到。

當然資金問題也的確存在。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字。我們能不能發展出一套新的合成技術，把基因合成的成本降2個數量級甚至3個數量級？那我們就可以真正去做這些事情了。”目前，在大量合成情況下，合成成本基本在每個堿基需要5美分-8美分。

戴俊彪強調，“整個GP-write是一個大的目標，我們希望借助這樣一個大的目標去推動其他事物，比如提高設計、提高技術，這才是它最大的貢獻。”

至于GP-write China，戴俊彪提到，“我們現在正在確定到底該怎么樣去做，是不是直接去做人類的，還是去做其他生物的。我們希望有一個適合中國這樣一個大研究背景下的基因組設計。”

就目前研究的酵母染色體合成工作而言，戴俊彪表示，“后續我們實驗室希望能對釀酒酵母的基因組有一個更深層次的設計，現在Sc2.0做的研究僅僅是基于野生型做了一些小的修改”戴俊彪提到，Sc2.0目前對整個基因組的結構、基因排列的順序、基因的位置，以及基因的調控元件等并沒有做任何變化。

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