人工DNA製造活細胞取得成功 (zt)

NEW YORK TIMES
人工DNA製造活細胞取得成功

ANDREW POLLACK2014年05月08日
 

本周三，科學家們表示，在改變生命的基本字母表方麵，他們已經邁出了重大一步——第一次用含有人工遺傳密碼的DNA生成了有機體。

在這個成果的基礎上，科學家有望最終培養一些有機體，用它們來製作僅含自然遺傳密碼的細胞所無法製作的藥物或工業品。

這項研究是斯克裏普斯研究院(Scripps Research Institute)的科學家們開展的，他們已經組建了一家公司，希望使用這種技術來開發新的抗生素、疫苗等產品，雖然在這變得真正可行之前，還有很多工作要做。

該項研究也在某種程度上支持了這樣一個假說：宇宙的其他地方可能有生命存在，它們的遺傳方式與地球上的不同。

“這是第一次有了一個活的細胞，可以使用‘外來’遺傳字母表。”佛羅裏達州蓋恩斯維爾的應用分子進化基金會研究所（Foundation for Applied Molecular Evolution，簡稱FAME）的史蒂芬·A·本納(Steven A. Benner)說，他也是該領域的研究人員，但沒有參與這項新研究。

這項研究的負責人是斯克裏普斯研究所的化學家弗洛伊德·E·羅姆斯伯格。

Scripps Research Institute

但在《自然》(Nature)雜誌網站上發表的這項研究，勢必會引發人們對安全的擔憂，並且帶來“人類是否正在扮演上帝”的問題。這篇論文發表後，要求對這個科學領域加強監管的呼聲可能會趨於強烈。該領域名為合成生物學(synthetic biology)，涉及為特定目的創建生物係統，目前還處於萌芽狀態。

“假以時日，這種前所有未的‘外來’生命形式可能會在倫理、法律和監管方麵產生深遠影響。”加拿大權益倡導組織ETC集團(ETC Group)的吉姆·托馬斯(Jim Thomas)在一封電子郵件中說。“這個領域正在風起雲湧，合成生物學家發明了玩弄生命基本元素的新方法，而政府連監督、評估、監管該領域的基本對策都還沒有準備好。”

盡管地球上的生命千差萬別，但是從簡單的細菌到人類，所有物種使用的遺傳密碼都是相同的。它由DNA中的四個化學單位組成。這些化學單位有時也被稱為核苷酸或堿基，通常用字母A、C、G和T來表示，它們決定了細胞生成哪些蛋白質。而這些蛋白質又反過來完成細胞在機體組織和器官的結構、功能和調節方麵需要進行的絕大部分工作。

斯克裏普斯研究院的研究人員使用化學方法，生成了兩個新的核苷酸，稱為X和Y。他們把一對XY導入常見的大腸杆菌中。結果細菌可以正常地複製，雖然速度比平常稍慢一點，但確實可以像複製天然的核苷酸一樣複製X和Y。

因此，這個細菌的遺傳密碼有六個字母，而不是原來的四個，而細菌生成的新的蛋白質，可能會以完全不同於自然生成的蛋白質的方式發揮作用。

“這就如同你有一種語言，擁有一定數目的字母，你想再添加一些字母，以便寫出更多的詞，講述更多的故事，”斯克裏普斯研究所的化學家弗洛伊德·E·羅姆斯伯格(Floyd E. Rome*****erg)說，他是這項研究的負責人。

羅姆斯伯格博士說人們不用擔心新生物失控並造成危害，他表示這項技術是安全的，因為合成的核苷酸被導入到了細菌中。如果這些細菌逃逸到了環境中，或者進入某種生物體內，它們將無法獲得合成活動所需的原料，因此要麽死亡，要麽恢複到隻使用天然DNA的狀態。

“永遠不會有別的東西被感染，”他說。這也是他參與創辦的Synthorx公司正在考慮采用該技術來培養一些病毒或細菌，讓它們成為活疫苗的一個原因。活疫苗進入血液之後，可能會誘發免疫反應，但卻不會複製。

擴大後的遺傳字母表的一個可能用途是讓細胞生成新型蛋白質。

蛋白質是由氨基酸串在一起形成的，DNA中三個核苷酸的組合方式，確定了氨基酸的種類。細胞根據這些指令，把氨基酸串在一起，從而形成蛋白質。除了極少數例外情況，生命體隻使用20種氨基酸。

但也有很多氨基酸，如果用在蛋白質中，可能會產生新的功能。Ambrx公司正在嚐試把新的氨基酸導入某些蛋白質。這些蛋白質可被用在製藥領域，讓藥物更加有效地殺滅腫瘤，或者使有效成分在血液中停留的時間更長。Ambrx公司位於聖地亞哥，目前已經提交到上市申請。

《自然》那篇文章提到的細菌，每一個中隻有一對XY核苷酸。目前還不知道一個細胞裏能不能含有很多對這樣的XY核苷酸。也不清楚細菌攜帶這種外來遺傳密碼能夠生存多久。文章提到，在15小時裏，隻完成了大約24次複製。

最重要的是，研究人員還沒有證實，人工核苷酸可以真的被細胞用來生成蛋白質。那需要對細菌進行更多的遺傳工程改造，盡管其他人之前的研究顯示這有可能辦到。

佛羅裏達的本納博士正在嚐試對一些細胞進行基因工程改造，讓細胞能夠自己生成非天然核苷酸。如果成功的話，細胞就能自主生存下去，並且變得更加有用，他說。

但羅姆斯伯格博士及其同事采用了一個較為簡便的辦法。由於植物中的葉綠體可以從周圍組織導入核苷酸，而其他研究人員已經找到了控製這種能力的基因，所以斯克裏普斯研究所把一個海藻基因植入大腸杆菌，讓細菌可以從它們生長的培養基中吸取X和Y核苷酸。

“他們想出了一些相當聰明的辦法，取得了現在的成果，”斯坦福大學的化學教授埃裏克·T·庫爾(Eric T. Kool)說，他也是這個領域的研究者。“很顯然，非自然遺傳結構有一天可以穩定地複製下去，而這一天正在到來。”

翻譯：土土

 

所有跟帖： 

• 最好的科學家都是半瘋，^_^。 -文革傳人- ♂ (0 bytes) () 05/08/2014 postreply 20:46:04

• 最好的藝術家呢？^_^ -ZoyaWashington- ♀ (0 bytes) () 05/08/2014 postreply 20:49:08

• 全瘋，^_^。 -文革傳人- ♂ (0 bytes) () 05/08/2014 postreply 21:00:04

• 這個，不是老驢我糊塗了吧，是在對事還是對人的？ -FarewellDonkey18- ♂ (0 bytes) () 05/09/2014 postreply 13:01:20

• 嘻嘻，咱是薑太公釣魚. 沒人對號入坐，如何對人?自然是對事啊。 -ZoyaWashington- ♀ (0 bytes) () 05/09/2014 postreply 19:16:07

• 忘了歐盟及E國人？ -南國鐵樹- ♀ (0 bytes) () 05/09/2014 postreply 21:42:38