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科学家合成酵母菌染色体 向人造生物迈出关键一步

2014年03月30日09:45    来源:科技日报    手机看新闻
原标题:向着人造生物迈出关键一步

  美、英、法等多国研究人员组成的科研小组在3月28日出版的《科学》杂志上报告说,他们成功合成出一条功能性的酵母菌染色体,标志着方兴未艾的合成生物学迈出了重要一步。科学家们或在最新研究的基础上,合成出“定制有机体”,最新研究也让科学家们距离制造出人造植物和动物更近了一步。

  研究人员历时7年,使用计算机模拟出酵母菌16个染色体中最小的一个染色体“synⅢ”。“synⅢ”是研究人员对酵母菌的染色体Ⅲ进行了500多处修改后获得的版本,他们剔除了近4.8万处重复片段以及所谓的“垃圾DNA”,并在DNA上添加了标签,以便将天然DNA和合成DNA区分开来。

  他们随后成功将其整合进啤酒的酵母菌中,并发现拥有合成染色体的酵母菌“相当正常,与野生酵母细胞的表现几乎一模一样”。之前已有科学家合成出细菌和病毒的染色体,但这是首次合成出真核细胞的染色体。该研究的领导者、纽约大学朗格尼医学中心的合成生物学家杰夫·伯克认为,这是一项具有里程碑意义的研究成果,“就像第一个人类基因组被测序完成一样”。

  他们还使用所谓的“抢夺”技术,像洗扑克牌一样给酵母菌的基因洗牌,制造出了数万亿个不同的遗传“卡”,从而能赋予酵母菌全新的属性。例如,他们能借此合成出能生产出青蒿素、乙肝疫苗、乙醇、丁醇或生物柴油等高效生物燃料的酵母菌菌株。

  2010年首次合成出细菌的“科学怪人”克雷格·文特尔对最新研究给予了高度赞扬:“这项研究也证明,合成生物学能在大尺度上重写DNA序列,最新研究也使我们能更好地理解酵母菌(理解生物过程最重要的模型系统之一)基因组结构的规则以及行为。”

  研究团队计划最终合成出拥有全部16个染色体的酵母菌基因组;也希望能更迅捷廉价地合成出更大的染色体。他们表示,现在合成染色体的成本非常高,但随着技术不断进步,这一点可能会发生变化。研究人员预测,科学家们将会先设计出“迷你”染色体用于遗传治疗(通过使用起作用的基因替代有缺陷的基因来治疗疾病);另外,合成植物和动物染色体还有很长的路要走,“但这一天终究会到来”。

  总编辑圈点

  第一次合成完整的真核细胞染色体!在合成生物学史上,这无疑是最重要的时刻之一。从2000年成功绘制人类基因组草图,仅仅十多年时间,我们就从测序跨向了制造(合成)。回望人类科技史,可以说还没有哪个门类在这么短的时间内就取得如此大的发展。另外,科技进步大多是为了在不同维度上延伸人类自身能力,从这个角度来讲,生物技术显然会给人类社会发展带来更直接的影响。就拿本文的研究来说吧,或许我们很快就会听说它在生产新药、生物燃料等方面立下的功劳。 (记者刘霞)

(责编:欧兴荣、熊旭)


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