科学家欲在十年内人工合成人类基因组：重建全部人体细胞

爱相随

科学家近日宣布了一个里程碑式的计划，将在十年内重建全部的人体细胞。如果这一项目获得成功，将极大地推进对癌症等疾病的研究，甚至能满足日益增长的移植器官需求。

在人工合成的人体细胞中，DNA制造卵细胞和精细胞的能力将被抑制。该计划建立在人类基因组计划成功的基础上，后者于2004年获得了全部人类基因编码。

从培养用于移植的器官，到针对致命病毒（如埃博拉病毒或寨卡病毒）的免疫学研究，甚至是在实验室里培养出抗肿瘤细胞，都是这一复杂计划可能带来的成果。
　　新浪科技讯 北京时间6月6日消息，据英国《每日邮报》报道，科学家近日宣布了一个里程碑式的计划，将在十年内重建全部的人体细胞。这是个庞大而复杂的项目，涉及到合成人体基因组总共60亿个遗传密码。
　　研究人员称，如果这一项目获得成功，将极大地推进对癌症等疾病的研究，甚至能满足日益增长的移植器官需求。不过，该项目也可能引发公众对“设计婴儿”等技术进一步的争议。
　　科学家希望，在获得完整的DNA之后，能够将其植入活体细胞中，然后使细胞开始分裂。此时，科学家就能第一次获得一个完整的、经过设计的人体细胞。这项计划被称为“人类基因组编写计划”（Human Genome Project-write, HGP-write），将使科学家能合成研究用的人类基因和染色体——包括第21对染色体，其多余的拷贝会导致唐氏综合症。
　　这项计划的意义远不止于此。从培养用于移植的器官，到针对致命病毒（如埃博拉病毒或寨卡病毒）的免疫学研究，甚至是在实验室里培养出抗肿瘤细胞，都是这一复杂计划可能带来的成果。
　　在近期发表于《科学》（Science）杂志的文章中，研究人员表示，在2004年人类基因组测序完成之后，人工合成人类基因组计划往前更迈进了一步。纽约大学的杰夫·博伊科（Jef Boeke）领导了此项计划，他和同事们在文章中指出，“人类基因组编写计划”将使研究模式从“读取”转变为“编写”。
　　就在上个月，一群科学家、律师、企业家和政府官员（记者被排除在外）聚集在哈佛医学院，进行了一次闭门会议，对有关基因组编辑的问题进行了讨论。紧接着研究团队便发表了这篇论文。
　　研究团队提出的一个最主要目标是大幅减少对人工基因组进行设计、编辑的成本，在未来十年内争取使成本降低1000倍，从而使这项技术达到可承受范围。该团队还表示，已经在实验室中应用的人体和动物细胞基因编辑技术将获得扩展，但相当程度上是从制造少量的合成DNA开始。
　　共有25位科学家参与了这项计划，他们提出，为了实现既定目标，他们需要7000万英镑的启动资金。最终的花费很难进行估计，他们认为“很可能”在20亿英镑以上，这相当于人类基因组计划的花费。
　　博伊科指出，合成人类基因组所需的技术也能用于构建动物和植物基因组，如猪、小鼠等。可能的应用还包括在猪体内培育可供移植的人类器官。如果能编写长片段的DNA编码，那改变器官的遗传学特征也变得可能，这样它们在移植到人类体内之后就不会出现排异反应。
　　科学家也指出，该项目“需要从一开始就考虑到伦理、法律和社会影响等问题”。事实上，已经有科学家创造出了一种人工合成生命形式。这种人造生命被称为“实验室支原体”（Mycoplasma laboratorium），只有58万个DNA碱基对，相比之下，人类拥有30亿个碱基对。
　　因此，要创造完全人工合成的人类细胞是极其困难的。DNA的4种组成部分——腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）非常难以处理，因为随着DNA双链越来越长，它们会变得越来越脆弱，因此很难进行操作。
　　为了达到合成全部人类基因组的目标，研究者需要在技术上取得巨大突破，从DNA的复制，到将DNA组装成长链，再将其植入细胞内部。随着计算机技术成本越来越低，功能越来越强大，能在很短时间内处理大量的数据，科学家相信，新的技术有望很快成为现实。
　　在《科学》杂志一文中，研究者给出了计划进行的大概框架：最初阶段将包括一系列试探性项目，目的是探索新的技术，并获得小块的基因组，大小约为总量的1%。不过，研究者解释道：“这项计划需要公众的参与，要从一开始就考虑伦理、法律和社会影响。”对编辑人类基因组的主要争议之一，是任何这样的改变都可能通过生殖系谱传递给后代。
　　一些没有参与该计划的研究者称，人工DNA将使科学家揭开人类基因组中不同组分所扮演的角色，并且了解人与人之间有如此多差别的原因。
　　纳菲尔德生物道德委员会(Nuffield Council on Bioethics)的主管休·惠托尔（Hugh Whittall）说：“这是一篇高度理论性的文章，提出了未来基因组研究的可能性，我们将持续关注这一领域如何发展。正如作者们指出的，从最初阶段就考虑到潜在的伦理问题十分重要。”（任天）