“人造生命”基因合成技术

综合文摘

　美国的一个研究小组2010年5月因报告创造出首个“人造单细胞生物”而广受关注。这个小组在英国《自然—方法学》杂志上报告说，其成员发明了迄今最简单有效的基因合成技术，并以此合成了实验鼠的线粒体基因组。
　　美国克雷格·文特尔研究所的研究人员在美国《科学》杂志上撰文说，他们合成了一种细菌的基因组，并用该基因组使一个内部被掏空的单细胞细菌“起死回生”，这被许多业内人士喻为首次“人为创造生命”。
　　但这项研究使用的基本合成单元是含有上千个核苷酸的DNA（脱氧核糖核酸）片段。由于基本合成单元较大，在验证最后合成的基因组是否正确时会带来一些麻烦。于是，该研究小组发明了一种合成基因组的新方法，使用的基本合成单元是只含60个核苷酸的DNA片段，将它们置于精心设计的环境中，就可以连接成整个基因组。
　　该小组认为，这是迄今最简单的人工合成基因组的办法。为了验证这种方法的有效性，研究人员借助它合成了实验鼠的线粒体基因组。线粒体是人和许多生物细胞具有的一种细胞器，它独立于细胞核之外，拥有自己的遗传物质和基因组。
　　参加了上述两次研究的主要科研人员丹尼尔·吉布森说，之所以合成实验鼠的线粒体基因组，是因为线粒体异常会导致很多疾病，如果这方面的基因研究取得突破，很有可能就此研发出新疗法。不过，本次研究仅仅合成了基因组，还没有证实该“人造基因组”的实际功能。
　　很多业内专家对人工合成基因组并由此人为创造生命持有异议，比如认为相关技术可能用于制造生化武器或带来一些不可预知的风险，但吉布森表示，“人造生命”技术可以帮助人类。比如流感病毒变异很快，疫苗研发难以跟上，利用效率更高的基因合成技术，可以快速人工合成病毒样本，从而加快疫苗研发的进程。

2010年6月7日，文特尔教授接受了人民日报记者书面采访

　　问：有人说你们从事的是“人造生命”的研究，请简单介绍一下“人造生命”与自然界生命之间的相似点与不同点。

　　答：我们不说它是“人造生命”,因为它只是一个活的细胞。我的团队所创造的是一个合成细胞。我们化学合成了一个基因组，除了非常小的一点区别之外，该基因组与丝状支原体（Mycoplasma mycoides）的基因组是相同的。然后我们将该基因组插入到山羊支原体（Mycloplasma capricolum）的细胞中。插入的基因组启动了这个细胞，使其显示出丝状支原体的表型。实际上，该合成的细胞除了其基因组是化学合成之外，与自然界的细胞完全一样。

　　问：请您简要介绍一下从事人造细胞研究的经过。

　　答：1995年的时候，我的团队第一次完成了流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）基因组的完整测序。创造一个合成细胞的想法随着我们成功完成第二个基因组（生殖道支原体，Myclosplasma genitalium）的测序而产生。该基因组只有大约580kb长，是所有自由生存的物种中最小的基因组。我们对它究竟能小到多少并依然能维持自由生存的状态而好奇，于是“最小”基因组的概念就此提出。我们的研究发展成为创造一个合成的细胞，除此之外，这个细胞要能够刻画最小基因组的特征。从合成大片段的DNA到使合成的DNA启动一个细胞，这个还从未有过研究的分子生物学领域存在着诸多的挑战。通过大量的努力以及我的人才团队和他们独特的技能，我们成功地克服了这些挑战。

　　问：人工合成细胞研究的目的或意图是什么？你们研究的长期目标是什么？

　　答：我们合成细胞的工作已经产生了一个强大的分子生物学工具包，利用它将大大增强我们对生命机制的理解。例如，我们将能够确定每个基因的功能，并获得对细胞机制的一个全面的理解。我们的长期目标之一是能够对生命的进程数字化。利用一个计算机和机器人系统，我们就能够设计、合成并选择出具有最佳性能的合成细胞，这些细胞将能够被应用于医药、工业、能源和环境等多个方面。

　　问：有人说你们的研究将打开“潘多拉盒子”，甚至将创造出可能无法控制的新的物种。对这些说法您怎么看？

　　答：我们的研究从一开始就已经在处理与合成基因组学相关的伦理、法律和社会问题，并且一直非常积极主动地制定和实施适当的保障措施。就像每一种新技术一样，合成基因组学既有益处也有风险，但是在这种情况下，益处远远大于风险，这一点已经受到普遍的认同。

　　问：中国曾经参与了人类基因组测序，并且正在为动物和植物基因组学以及其它生命科学领域作出努力。对于中国科学家的努力，您有何评价？对中国同行您有什么建议吗？

答：中国科学家已经为并正在为一般的生物科学，特别是基因组学领域做出重大的贡献。我深信，未来，中国科学家也将在合成基因组学领域发挥重要的作用。

留言

分子生物学家理查德-埃布赖特：这是人与自然关系的一个转折点，历史上第一次有人创造了一个完整的带有预定特性的细胞。

美国环境组织“地球之友”：在有效的规章出台之前，文特尔先生应该立即停止进一步的研究。

    细胞学教授吴超群：对待此类问题最重要的是“理性”，一味称赞和过度紧张皆非明智之举。

    某网民：这是继原子弹后人类又一个可以毁灭自己的发明。

网友：我希望能尽早看见中国的人造生命