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科学家谈基因设计里程碑:合成酵母染色体是开

发布时间:2017-12-04 阅读:

  科学家谈基因设计的里程碑:合成酵母染色体是一个开始 - 新闻 - 科学网

  这是人类对自然界认识史上的重大突破,从我们对自然的原始认识到对自然的重新设计,当然也是按照自然规律进行了重新设计的,也就是说,从基因组的阅读和阅读到今天的更新设计。 3月11日,在深圳举行的人工繁殖酵母基因组合成项目成果发布会上,中国科学院华大基因杨焕明如此表示。说起兴奋,他口音的话,手势。

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  酵母酵母基因组合成项目成果新闻发布会人工再生。学术会议在深圳市民中心新闻发布室举行。深圳市政府常务副市长张虎出席会议并发表讲话,表示大力支持华大基因等创新机构的发展。

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  3月10日,美国“科学”杂志刊登关于人造酵母7号染色体的文章。这个阶段的成果来源于美国科学院杰夫·博克人造酵母基因Sc2.0所领导的国际研究项目,由美国,中国,英国和法国的团队完成。

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  “天然大学”,“清华大学”和“深圳华大基因研究所”合成生物学的重大突破:完成了四种真核生物酿酒酵母染色体的人工合成。人工合成基因,总之人类作为上帝的特权,可以写出决定生命特征的基因,将来可以与计算机编程相比较。

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  杨焕明(与英国爱丁堡大学蔡毅合作),天津大学化学工程学院袁颖金教授,清华大学生命科学学院戴俊彪分别出版了4篇文章三个中国研究团队在实验室成功合成了4条单细胞真核酵母染色体,与野生酵母菌高度相似。

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  酵母共有16条染色体,于2014年首次合成,此时另一个美国队合成了一条染色体,共完成6个合成。截至目前,中国科学家占酵母互补染色体的66.7%。

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  此前,2010年,领导人类基因组计划的美国科学家克雷格·文特(Craig Venter)在细菌中合成了一个基因组。从原核细菌到真核酵母都是一个跳跃,它们之间含有大量碱基对之间的差距,染色体的合成也很困难。 2014年,Jeff Bork完成了第一个单细胞真核酵母的合成染色体。杰夫原本想,两年后,他们可以合成全部16个酵母染色体,人工增加第17条染色体。然而,现实与它有所不同。只有这一次有了重大的进展。

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  值得一提的是,杰夫·贝克团队的首个酵母染色体大小仅为300kb(千对碱基对),历时3年才完成,中国队的4名接近Mb水平(1Mb = 1000kb),戴俊彪队以捕获最长的酵母,976kb。

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  科学中国“中国科学”杂志社负责人对此评论说:“我们相信这一成就是一个里程碑式的成就。我们相信这一成就将对国际学术界,特别是生命科学领域产生广泛和深远的影响。我们也期待基因组合成技术能够在其他生命形式和其他应用上取得重大突破。

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  之所以以酵母为起点,戴俊彪说,因为人类最早的疾病是通过酵母作为研究模型来解释其机制的。作为一个真核生物,酵母染色体有超过1000万个碱基对(约占人类基因组的5%),掌握其基因是一个重要节点。此外,可用于酿造,烘烤和各种工业用途的酵母具有巨大的工业应用价值。

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  根据今天的水平,合成染色体上的一对氨基酸只需要10美分,一个拥有超过1000万个碱基对的酵母需要100多万美元的总合成,实际成本要高得多比这个。

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  不管准备情况如何,该项目从始至终共3年。据深圳国家基因库合成与编辑平台负责人沉跃介绍,华大基因已获得科技部2000万元资助。深圳市发改委和科技创新委员会也给予了一定的资金支持,基因本身也是其中的一部分。杨焕明告诉腾讯(www.thepaper.cn)说永远不会有利可图。我们一直坚持世界基因组的序列,不管哪个生物是自由的。

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  人最终会被人类自己合成吗?就目前而言,这是一个遥远而值得警惕的终极问题。但至少人类不满足于酵母。华大基因透露,到2018年完成剩余的酵母染色体的信心。同时,深圳国家基因组银行项目将在2020年,第一个人造动物线虫,第一个人造植物细胞植物拟南芥,第一个人类21号染色体重塑和合成人工噬菌体10,000。

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  合成酵母染色体可以想象为二手房改造

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  合成酵母染色体,这是来自全球10所大学的200名科学家的国际合作。在公布的成绩中,天津大学,清华大学,华大基因等三支国内队伍也进行了合作。

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  戴俊彪团队的专长是拼接,合成染色体采用长染色体分层组装策略,袁颖进入团队创造了一种高效靶向缺陷的方法,拼接后的缺陷生长可以得到有效的修复,染色体人工合成不是同样需要进行测序和野外检测,华达基因在高通量测序力量的国内领先,承接清华大学测序队伍。

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  如果装配有问题,就不能得到正确的酵母,以后很难纠正错误。没有错误纠正,生物中会有一些错误是不可避免的,你需要修复。戴俊彪告诉消息,每一步都是至关重要的。中国队在不同的地方做了一些创新。

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  戴俊彪解释说,人造酵母的设计并不是从头开始,导致一个全新的酵母。说实话,我们的知识水平和认知水平还不到,我们距离很远。他说:这套染色体设计有一套标准的规则,每一条染色体都是这样的。但是今后如何组装,如何综合它,每个团队都是肤浅的,当然,它也有一个标准的过程,但是我们可以找到如何做到这一点的方法。

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  为了生动地解释合成酵母到底是一种什么样的研究,具有什么意义,戴俊彪举了一个例子:

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  从我们出现以来,我们的牢房变成了一个房子的隐喻。我们买二手房,但里面的结构我们不知道,因为它们是分散的。我们看基因组是一样的,不知道内线的分布。现在我们实际上可以做的是分开这个东西,看看它是如何布局的。在我们完成整个转型之前,这是我们需要了解的第一步。否则,房子倒塌,如果你得到它,不好。

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  我们的基因组组成也是根据这个概念来设计的。我知道这里有一个支柱,不要摧毁这个支柱,基本上还是按照原来的办法来做,从外观上看并没有什么特别大的差别。但实际上我们并不是说没有差别。我们做了很多转变,并做了一些小的改动。我们没有改造梁,但是侧面的开关和另一边的装饰,这是我们认为应该增加的东西。所以我希望今年能看到另一篇文章,我们如何加入一些东西来帮助我们理解整个身体和基因组的结构。

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  换句话说,人工合成酵母,实际上是解决了人类现有的黑洞染色体理论,有助于理解。

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  争议:里程碑仍然只需要金钱和人力

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  有人认为这是一个里程碑,但一些知名学者认为,这需要大量的金钱,人力,小脑(锻炼),没有大脑,结论是这是发生了什么事情。由于类似的国际项目通常需要大量的资本投资,因此也有一致的技术框架来运作。

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  新闻发布会上,记者问到了后者的看法,华大基因研究所所长徐迅参加了这个项目,他说:“人类历史上的许多重大突破,如上世纪的人类科学史三大创举:阿波罗登月,原子弹计划和人类基因组计划,就是所谓的三大科学计划,这些大科学工程耗费大量的人力物力,可以带来重大的突破,他相信认为酵母合成的工作很快就会显示其应用的价值和意义,因为三大举措将带来民间衍生物的价值。

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  投资越大,产出比例就越需要,所以这样一个大的科学项目,需要大投入,大组织,大协调,国际合作。徐说。

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  杨焕明依然乐观。他提到,他参与领导人类基因组计划已有二十多年了。中国贡献了1%。在1995年真正开始之前,人类基因组已经在美国进行了六年的讨论。那里有什么样的词汇?杨焕明说:科学一定是有争议的,因为科学是明天将要做的事情,而我们从来没有把它想象成成年人,成为最坏的。如果一门科学有这么多的意思,没有什么区别,那很奇怪。

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  研究结论被评价为可预测的,戴俊彪告诉“高速新闻”:我们之所以合成原来是不应该有问题的。原始的一套模板(我们)是对其生物内生的一组设计的改进。我们的原则是先找到一个活酵母,然后才能找到内部未知的东西。就像我们先有一个平台,然后在这个平台上做一些事情。我们实际上正在建立这个平台,现在实际上如何利用这个平台来研究未知的生物功能在哪里。

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  如果有一天人类写自己的基因

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  人们会开始编写人类基因吗?这将极大地挑战医学伦理。

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  当汹涌的消息向杨焕明提出这个问题时,他说:就干细胞而言,我们现在已经开始探索。现在基因疗法也对基因组做了一些改变。那之后,你有没有想到一个人?这个问题很复杂。这个问题与干细胞的考虑是一样的。现在只限于将来的细胞和器官。整个人又是一个克隆。这正是全世界所有人都应该讨论的。

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  这不仅仅是一般道德问题,而是关于我们对人性的定义是什么,什么是尊严。他说目前只能说通过基础研究,许多关于人类的研究已经从酵母这样的实验生物开始,单细胞的核研究。但是人的真正参与是每个人都应该参与的问题。

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  科学家和伦理学家以前曾经设想过基因组组成的安全和伦理方面。杨焕明在生物伦理会议上提到了这个讨论。专家在会上说:肯定会带来生物伦理和生物安全问题,但还没有采取或打击现有的伦理框架。例如,在P2,P3实验室(注:根据生物安全级别命名,P4为最高级别,实验性埃博拉病毒和其他病毒)进行病原体(身体),病毒实验。还有相应的生物恐怖主义和贩毒政策。当然,加一句话之后,我们必须对这个技术的发展给予最密切的关注和最谨慎的观察,因为它没有带来新的问题。

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