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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

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。

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。
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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。
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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。”

文 新浪科技

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