科學家欲在十年內人工合成人類基因組:重建全部人體細胞

更新時間:2022-04-02 09:44:04 所屬欄目:基因組 作者:鄧淑慧

摘要: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,將極大地推進對癌癥等疾病的研究,甚至能滿足日益增長的移植器官需求。在人工合成的人體細胞中,DNA制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,后者于2004年獲得了

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,將極大地推進對癌癥等疾病的研究,甚至能滿足日益增長的移植器官需求。

在人工合成的人體細胞中,DNA制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,后者于2004年獲得了全部人類基因編碼。

從培養用于移植的器官,到針對致命病毒(如伊波拉病毒或寨卡病毒)的免疫學研究,甚至是在實驗室里培養出抗腫瘤細胞,都是這一復雜計劃可能帶來的成果。

新浪科技訊 北京時間6月6日消息,據英國《每日郵報》報導,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。這是個龐大而復雜的項目,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,將極大地推進對癌癥等疾病的研究,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之后,能夠將其植入活體細胞中,然后使細胞開始分裂。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,其多余的拷貝會導致唐氏綜合癥。

這項計劃的意義遠不止于此。從培養用于移植的器官,到針對致命病毒(如伊波拉病毒或寨卡病毒)的免疫學研究,甚至是在實驗室里培養出抗腫瘤細胞,都是這一復雜計劃可能帶來的成果。

在近期發表于《科學》(Science)雜志的文章中,研究人員表示,在2004年人類基因組測序完成之后,人工合成人類基因組計劃往前更邁進了一步。紐約大學的杰夫·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范圍。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,但相當程度上是從制造少量的合成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,這相當于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于構建動物和植物基因組,如豬、小鼠等??赡艿膽眠€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征也變得可能,這樣它們在移植到人類體內之后就不會出現排異反應。

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的復制,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。

在《科學》雜志一文中,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,并獲得小塊的基因組,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?!箤庉嬋祟惢蚪M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后代。

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,并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?!梗ㄈ翁欤?/p>

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