| 讓細(xì)胞“百毒不侵” |
| 人類基因組編寫計(jì)劃轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)“超安全”細(xì)胞 |
人類基因組編寫計(jì)劃旨在使人類細(xì)胞對(duì)抗包括HIV在內(nèi)的各種病毒。圖中展示病毒感染了一個(gè)細(xì)胞系。
圖片來源：《自然》雜志官網(wǎng)
2016年6月2日，美國紐約大學(xué)的杰夫·博伊科、哈佛大學(xué)的喬治·邱奇、耶魯大學(xué)生物工程師法瑞恩·艾薩克等領(lǐng)銜的科學(xué)家在美國《科學(xué)》雜志上刊文宣布，將籌資1億美元，啟動(dòng)歷時(shí)10年的人類基因組編寫計(jì)劃（GP-write），從頭開始在實(shí)驗(yàn)室中合成出人類基因組。
消息一經(jīng)發(fā)布，就引發(fā)了科學(xué)界和公眾對(duì)于實(shí)驗(yàn)室“合成”出人類的強(qiáng)烈擔(dān)憂。但在歷時(shí)兩年的喧嘩與騷動(dòng)后，該項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組5月1日在波士頓宣布，將暫時(shí)放棄從頭制造人類基因組的嘗試，專注于編輯細(xì)胞以對(duì)抗病毒感染。
那么，他們?yōu)楹稳绱饲嗖A所謂的“超安全”的抗病毒細(xì)胞呢？新計(jì)劃的實(shí)施面臨哪些困難？《科學(xué)》和英國《自然》雜志都在1日的報(bào)道中進(jìn)行了關(guān)注。
“超安全”的細(xì)胞
研究人員表示，最新項(xiàng)目的主旨很明確：重新設(shè)計(jì)人類和其他物種的細(xì)胞基因組，以使細(xì)胞“超安全”。
《自然》雜志報(bào)道說，研究人員表示，“超安全”的細(xì)胞將讓多個(gè)領(lǐng)域受益。比如，當(dāng)藥物公司用細(xì)胞制造治療性蛋白質(zhì)時(shí)，如果細(xì)胞受到病毒感染，那么整個(gè)生產(chǎn)必須停止；而抗病毒的人類細(xì)胞系可讓企業(yè)在制造疫苗、抗體和其他生物藥物時(shí)，沒有病毒污染的風(fēng)險(xiǎn)。
而且，耐藥細(xì)胞系也是更安全有效的醫(yī)藥工廠，不需要進(jìn)行太多監(jiān)測(cè)工作。另外，這些細(xì)胞也可以幫助科學(xué)家制造擁有類似人類蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的化學(xué)“裝飾物”的蛋白質(zhì)藥物，從而降低人體免疫系統(tǒng)的排異風(fēng)險(xiǎn)。
人類基因組編寫計(jì)劃科學(xué)執(zhí)行理事會(huì)成員法瑞恩·艾薩克表示，更重要的是，新項(xiàng)目可能有助于研究人員超越目前的CRISPR等編輯工具，獲得更寬泛、更好的基因組重新設(shè)計(jì)工具。他設(shè)想，未來科學(xué)家們將“重新編寫基因組，以使生物體擁有全新功能”——比如僅在實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格控制環(huán)境下繁殖的能力等。
除了能抗病毒外，組織者們也在考慮其他超安全的細(xì)胞特征，例如對(duì)抗癌癥突變、輻射以及冷凍等。
對(duì)遺傳密碼進(jìn)行病毒防護(hù)
那么，如何使細(xì)胞“百毒不侵”呢？
研究人員解釋，使細(xì)胞不受病毒侵害需要“重新編碼”，也就是改變細(xì)胞的DNA序列，即所謂的密碼子，其能解碼蛋白質(zhì)的氨基酸組成。
由于多個(gè)密碼子可以代表同樣的氨基酸，研究人員可換出冗余的密碼子，并保留細(xì)胞的重要功能。通過消除某些密碼子，他們可以安全地去除將這些密碼子翻譯成蛋白質(zhì)的一些細(xì)胞機(jī)制。當(dāng)病毒“劫持”細(xì)胞并試圖復(fù)制時(shí)，也依靠這些細(xì)胞機(jī)制來解碼自身的基因。
德國馬爾堡大學(xué)染色體生物學(xué)家托斯頓·瓦爾德明霍斯并沒有參與基因組編寫計(jì)劃。他說，由于重新編碼的細(xì)胞“基本上講的是另一種語言”，所以無法“招待”病毒，也就對(duì)病毒產(chǎn)生了抵抗能力。根據(jù)人類基因組編寫計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)小組1日發(fā)表的聲明，要想讓人類細(xì)胞抵抗病毒，基因組至少要有40萬個(gè)變化。
新項(xiàng)目可能需要人類基因組編寫計(jì)劃創(chuàng)始人和領(lǐng)導(dǎo)者在實(shí)驗(yàn)室中孕育出來的技術(shù)。2005年，艾薩克開始實(shí)驗(yàn)重新編碼大腸桿菌的基因組。在2013年的一篇論文中，艾薩克、邱奇和合作者對(duì)大腸桿菌中一個(gè)密碼子進(jìn)行了321種互換，使其對(duì)某些病毒具有抗性。目前，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室正在努力去除大腸桿菌的其他密碼子。
針對(duì)細(xì)胞重編碼這一想法，瓦爾德明霍斯說：“它在大腸桿菌中起作用，我希望它也能在人類細(xì)胞中起作用，這并非新的科學(xué)見解……但我仍然認(rèn)為這是值得的?！?/p>
實(shí)際問題依然存在
新項(xiàng)目理想很豐滿，但現(xiàn)實(shí)很骨感。要想實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目，仍面臨諸多難題。首當(dāng)其沖的是資金問題。盡管在1日的會(huì)議上，有基因編輯技術(shù)公司表示愿意將自己的技術(shù)貢獻(xiàn)出來，但肯拿出真金白銀的人士或團(tuán)體仍不見蹤跡。
此外，該項(xiàng)目將如何執(zhí)行目前尚不清楚。博伊科希望優(yōu)先考慮人類和小鼠基因組的重新編碼。他說，如果新項(xiàng)目以正在進(jìn)行的酵母基因組計(jì)劃（Sc2.0）為藍(lán)本進(jìn)行建模，那么選擇參與的團(tuán)體將提供資金。
人類基因組編寫計(jì)劃有約200名科學(xué)家參與，其中一些已自發(fā)組成9個(gè)“工作組”來處理各類主題，從技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展到項(xiàng)目的道德、法律和社會(huì)影響等，并為將來的工作制定“章程”和“路線圖”。
最后，知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題也可能使新項(xiàng)目變得更復(fù)雜。博伊科說：“在合成生物學(xué)和合成基因組學(xué)方面，通常只有部分知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”
艾薩克也指出，哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)和麻省理工學(xué)院都擁有與重新編碼相關(guān)的專利。不過，人類基因組編寫計(jì)劃工作組中有一個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)團(tuán)隊(duì)，將探討該計(jì)劃中使用的技術(shù)以及未來可能的突破如何共享。
（科技日?qǐng)?bào)北京5月2日電）
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