【深圳商報訊】(記者 塗競玉)生命可以設計和再造嗎?我國科學家利用化學物質成功合成4條人工設計的釀酒酵母染色體,研究結果10日在國際知名學術期刊《科學》發表,我國也因此成為繼美國之後第二個具備真核基因組設計與構建能力的國家。
昨日上午,「人工再造生命體」酵母基因組人工合成項目重大成果新聞發布會在深圳市民中心舉行。
酵母菌生命原始碼:實現人工編寫和合成
據了解,「人工再造生命體」酵母基因組人工合成項目由美國發起,中、美、英、法等多國共同協作承擔該項目工作,重新設計並化學合成真核生物釀酒酵母的全部16條染色體(一千四百萬個鹼基,大小約為人基因組的5%),現已完成五條染色體的重新設計與合成。其中,來自華大基因、天津大學、清華大學的中國科學家完成4條,佔完成量的66.7%。人工合成菌株展現出與野生型高度相似的生命活性。這預示著人工合成在生物製造領域,包括醫藥、能源、環境、農業、工業等領域的無限前景,也為生命再造帶來無限可能,也使得國家基因庫的存、讀、寫功能得到完美體現。
中科院院士、華大基因理事長楊煥明表示,該項目的突破實現了酵母菌生命原始碼的人工編寫和人工合成。推動了整個領域的技術發展,也促進了我們對酵母和基因組的認知,讓我們更加透徹地了解機體的生物學機制、生物學反應、對各種環境的適應性以及進化過程等,也對解決人類生存面臨的能源短缺、環境汙染等問題有重要意義。
從「讀」到「寫」:生命認識的巨大飛躍
研究者說,如果把基因組測序比作「讀懂生命密碼」,基因組合成就是「編寫生命密碼」,從「讀」到「寫」,人類向著「生命2.0」的夢想又邁進了一大步。
來自深圳華大基因研究院和天津大學、清華大學的研究人員介紹,這項研究利用小分子核苷酸精準合成了有活性的真核染色體,得到的基因組可以很好地調控酵母的功能。同時,合成的染色體經過精緻的人工設計:刪除了研究者認為無用的DNA,加入了人工接頭,總體長度比天然染色體縮減8%。
楊煥明介紹,在掌握了基因序列的秘密之後,研究人員還將通過對染色體的設計、構建、測試一系列過程,來驗證和修正對基因組的認識。「如果說基因組測序是『讀懂生命密碼』,基因組合成就是在『編寫生命密碼』,從『讀』到『寫』,是一個巨大飛躍。」
「生命2.0」:有望解決人類醫學難題
由於釀酒酵母是遺傳學研究常用的一種模式生物,人工合成的釀酒酵母染色體,能夠為癲癇、癌症、智力發育遲緩和衰老等人類面臨的醫學難題提供研究與治療模型。天津大學化工學院教授元英進舉例說,利用酵母菌細胞可以研究染色體異常,如果找到並修復細胞的基因組失活點,有望治療因染色體異常而導致的發育異常。
「如同建房子,人類從天然洞穴起步,建築材料越來越好,形式越來越美。生命也是一樣,通過人工設計、化學再造,未來可以想像有2.0、3.0,版本越來越高。」研究人員說。