作者：燕景洲發(fā)布日期：2018-05-23

　　日前，自誕生以來就頗受關(guān)注的“基因組編寫計劃“（GP-write）宣布重大調(diào)整：項目的重點將由合成所有人類基因組堿基對轉(zhuǎn)向重編碼基因組，以制造對病毒感染免疫的細胞。

　　GP-write發(fā)起于2016年6月2日，當時項目發(fā)起人宣稱將籌資1億美元，在實驗室從零開始設計并組合所有人類基因組，項目預計歷時10年。該研究也被認為是人類正在向“造物主”靠攏，引發(fā)了對于實驗室人造人（labmade humans）的強烈質(zhì)疑與擔憂。而隨著該計劃的艱難起步，最初的這一想法已漸漸被束之高閣。

　　前不久，GP-write科學工作會議在波士頓召開，GP-write領(lǐng)導人宣布，將組織國際科研合作團隊，共同進行“重編碼計劃”，旨在改變細胞基因結(jié)構(gòu)，抵抗病毒感染。

　　紐約市紐約大學Langone醫(yī)療中心遺傳學者 Jef Boeke說，新發(fā)布的項目更為具體，旨在對人類及其他物種的細胞進行重新設計，使之“極度安全”，同時，也代表了“貫穿GP-write始終的主題”。

　　而他也將與哈佛大學著名遺傳學者George Church、紐約市Nancy J Kelley + Associates 律師行 Nancy Kelley 律師、舊金山軟件公司Autodesk Research的 Andrew Hessel 共同領(lǐng)導此項目。

　　那么，這是否意味著抗病毒人類即將出現(xiàn)？根據(jù) George Church 的說法，存在這種可能性。作為 GP-Write 項目的領(lǐng)軍人物，他曾表示重編碼人類將是合成生物學的“巔峰”。

圖丨George Church

　　目前，GP-write 和其管理機構(gòu)“卓越中心（Center of Excellence）”并不會為新計劃提供資助。Kelley說，“我們正在計劃尋求基金會、慈善投資人或政府出資人的幫助。”

　　但是，一旦新項目能像最近完成的合成酵母基因組項目那樣，就“構(gòu)建極度安全的細胞”這一目標，與全球其他合成生物學實驗室展開合作，那么該項目也能獲得實際收益，收益來源之一就包括各大藥廠。這是因為，一旦用于生產(chǎn)藥用蛋白的細胞遭到病毒感染，藥廠有時就要被迫停產(chǎn)。而耐藥細胞系則更安全有效，對藥廠的檢測要求也更低。

圖丨Farren Isaacs

　　GP-write 科學執(zhí)行委員會的成員、耶魯大學的生物工程師 Farren Isaacs 表示，更廣泛地來說，該項目可能有助于研究人員超越 CRISPR 等編輯工具的限制，不再局限于在幾個特定位置對 DNA 進行調(diào)整，而是對基因組進行更廣泛的重新設計。

　　他設想，未來的方向是“通過重新編寫基因組……賦予生物體全新的功能”，比如，擁有那些只有在嚴格控制的生物防護實驗室環(huán)境中才能發(fā)展壯大的能力。除抵抗病毒以外，GP-write 組織者還在考慮開發(fā)其他極度安全細胞特征，例如抗癌性突變、抗輻射、抗寒等。

　　抗病毒基因序列

　　想要細胞不受病毒的侵害，就需要對其進行“重新編碼”，即改變DNA序列中被認為是“密碼子（編碼蛋白質(zhì)的氨基酸結(jié)構(gòu)單元）”的堿基順序。

　　由于多個密碼子可以代表相同的氨基酸，研究人員可以置換出多余的密碼子，但不影響細胞的重要功能。當病毒劫持細胞并嘗試復制時，其需要依賴可將這些密碼子翻譯成蛋白質(zhì)的細胞機器對其基因進行解碼。通過完全消除某些密碼子，研究人員可以安全地擺脫這些細胞機器。

　　德國馬爾堡菲利普大學染色體生物學家 Torsten Waldminghaus 說，重新編碼的細胞無法解碼、傳播病毒，因為它們“基本上是雞同鴨講”。他并沒有參與GP-write。

　　根據(jù) GP-write 最新的聲明，如果要讓人類細胞具有病毒抗性，那么將改變至少400,000個基因組。

圖丨病毒感染了一個細胞系

　　Isaacs 說，根據(jù)新基因組的設計方式，該項目可能仍然嚴重依賴基因編輯，即交換已有 DNA 序列上不同位置的堿基。但是為了將密實填集的密碼子換成基因組的某部分，甚至將來插入全新的基因組，研究人員將不得不設計和運送更大范圍的實驗室合成的 DNA 。

　　該項目可能需要 GP-write 參與者們的實驗室技術(shù)。2005年，當 Isaacs 還在 Church 實驗室做博士后研究員時，他就開始進行試驗，重新編碼細菌大腸桿菌基因組。在2013年的一篇論文中，Isaacs、Church 和其同事通過單個置換大腸桿菌中全部321個密碼子，使其可以抵抗某些病毒?，F(xiàn)在，以上兩個實驗室研究都正在努力去除其他大腸桿菌密碼子。

　　在談到重新編碼這一想法時，Waldminghaus 說：“它在大腸桿菌中已初見成效，我希望它對人體細胞同樣有用。雖然這并不是令人驚訝的科學‘新鮮事’，但我還是認為把時間花在上面是值得的。”

　　實際問題依然存在

　　目前，我們尚不清楚新項目的具體執(zhí)行細節(jié)。

　　Boeke希望優(yōu)先考慮重新編碼人類和小鼠的基因組。同時，他希望能夠收集反饋并評估其潛在合作伙伴的興趣度。如果此新項目仿造正在進行的酵母基因組計劃（即 Sc2.0）的模式，那么選擇參與的團體將根據(jù)其份額提供資金，并按照染色體分配其具體工作。

　　Boeke預計，他們會面對Sc2.0中沒有的挑戰(zhàn)。他說，酵母計劃的“團隊相對較小、合作無間。我要想到，對于這個更大、更多元的團隊來說，可能不會這么簡單。”

　　GP-write 囊括了近 200 位科學家，還包括9個自組的“工作組”，負責技術(shù)以及該項目倫理、法律、社會影響等基礎設施的開發(fā)。自去年 GP-write 會議以來，這些小組都為其未來工作制定了“章程”及“規(guī)劃”，這些內(nèi)容近期將做披露。

　　同時，知識產(chǎn)權(quán)方面的考慮也可能使此項目復雜化。Boeke 說，“在合成生物學和合成基因組學方面，很多IP（知識產(chǎn)權(quán)）只是大概一提。而人類研究的收益要遠遠高于酵母研究。”

　　Isaacs 指出，哈佛大學、耶魯大學和劍橋麻省理工學院都擁有與基因重新編碼有關(guān)的專利。但縱觀這個能激發(fā)未來各種科學突破的 GP-write，目前卻僅有一個知識產(chǎn)權(quán)小組負責探討本項目所用技術(shù)該如何走向大眾。

　　參考：http://www.sciencemag.org/news/2018/05/genome-writing-project-aims-rally-scientists-around-virus-proofing-cells

來源：DeepTech深科技