里程碑式計劃！十年內人工合成人類基因組

科技 06-07

里程碑式計劃！十年內人工合成人類基因組

科學家近日宣布了一個里程碑式的計劃，將在十年內重建全部的人體細胞。如果這一項目獲得成功，將極大地推進對癌症等疾病的研究，甚至能滿足日益增長的移植器官需求

科學家近日宣布了一個里程碑式的計劃，將在十年內重建全部的人體細胞。這是個龐大而複雜的項目，涉及到合成人體基因組總共60億個遺傳密碼。

研究人員稱，如果這一項目獲得成功，將極大地推進對癌症等疾病的研究，甚至能滿足日益增長的移植器官需求。不過，該項目也可能引發公眾對「設計嬰兒」等技術進一步的爭議。

科學家希望，在獲得完整的DNA之後，能夠將其植入活體細胞中，然後使細胞開始分裂。此時，科學家就能第一次獲得一個完整的、經過設計的人體細胞。這項計劃被稱為「人類基因組編寫計劃」（Human-Genome-Project-write,HGP-write），將使科學家能合成研究用的人類基因和染色體——包括第21對染色體，其多餘的拷貝會導致唐氏綜合症。

這項計劃的意義遠不止於此。從培養用於移植的器官，到針對致命病毒（如埃博拉病毒或寨卡病毒）的免疫學研究，甚至是在實驗室里培養出抗腫瘤細胞，都是這一複雜計劃可能帶來的成果。

里程碑式計劃！十年內人工合成人類基因組

在人工合成的人體細胞中，DNA製造卵細胞和精細胞的能力將被抑制。該計劃建立在人類基因組計劃成功的基礎上，後者於2004年獲得了全部人類基因編碼

在近期發表於《科學》（Science）雜誌的文章中，研究人員表示，在2004年人類基因組測序完成之後，人工合成人類基因組計劃往前更邁進了一步。紐約大學的傑夫·博伊科（Jef-Boeke）領導了此項計劃，他和同事們在文章中指出，「人類基因組編寫計劃」將使研究模式從「讀取」轉變為「編寫」。

就在上個月，一群科學家、律師、企業家和政府官員（記者被排除在外）聚集在哈佛醫學院，進行了一次閉門會議，對有關基因組編輯的問題進行了討論。緊接著研究團隊便發表了這篇論文。

研究團隊提出的一個最主要目標是大幅減少對人工基因組進行設計、編輯的成本，在未來十年內爭取使成本降低1000倍，從而使這項技術達到可承受範圍。該團隊還表示，已經在實驗室中應用的人體和動物細胞基因編輯技術將獲得擴展，但相當程度上是從製造少量的合成DNA開始。

共有25位科學家參與了這項計劃，他們提出，為了實現既定目標，他們需要7000萬英鎊的啟動資金。最終的花費很難進行估計，他們認為「很可能」在20億英鎊以上，這相當於人類基因組計劃的花費。

博伊科指出，合成人類基因組所需的技術也能用於構建動物和植物基因組，如豬、小鼠等。可能的應用還包括在豬體內培育可供移植的人類器官。如果能編寫長片段的DNA編碼，那改變器官的遺傳學特徵也變得可能，這樣它們在移植到人類體內之後就不會出現排異反應。

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從培養用於移植的器官，到針對致命病毒（如埃博拉病毒或寨卡病毒）的免疫學研究，甚至是在實驗室里培養出抗腫瘤細胞，都是這一複雜計劃可能帶來的成果

科學家也指出，該項目「需要從一開始就考慮到倫理、法律和社會影響等問題」。事實上，已經有科學家創造出了一種人工合成生命形式。這種人造生命被稱為「實驗室支原體」（Mycoplasma-laboratorium），只有58萬個DNA鹼基對，相比之下，人類擁有30億個鹼基對。

因此，要創造完全人工合成的人類細胞是極其困難的。DNA的4種組成部分——腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）非常難以處理，因為隨著DNA雙鏈越來越長，它們會變得越來越脆弱，因此很難進行操作。

為了達到合成全部人類基因組的目標，研究者需要在技術上取得巨大突破，從DNA的複製，到將DNA組裝成長鏈，再將其植入細胞內部。隨著計算機技術成本越來越低，功能越來越強大，能在很短時間內處理大量的數據，科學家相信，新的技術有望很快成為現實。

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在《科學》雜誌一文中，研究者給出了計劃進行的大概框架：最初階段將包括一系列試探性項目，目的是探索新的技術，並獲得小塊的基因組，大小約為總量的1%。不過，研究者解釋道：「這項計劃需要公眾的參與，要從一開始就考慮倫理、法律和社會影響。」對編輯人類基因組的主要爭議之一，是任何這樣的改變都可能通過生殖系譜傳遞給後代。

一些沒有參與該計劃的研究者稱，人工DNA將使科學家揭開人類基因組中不同組分所扮演的角色，並且了解人與人之間有如此多差別的原因。

納菲爾德生物道德委員會(Nuffield-Council-on-Bioethics)的主管休·惠托爾（Hugh-Whittall）說：「這是一篇高度理論性的文章，提出了未來基因組研究的可能性，我們將持續關注這一領域如何發展。正如作者們指出的，從最初階段就考慮到潛在的倫理問題十分重要。」

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