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基因研究的怪才,克雷格·凡特生日|科學史上的今天:10/14

張瑞棋_96
・2015/10/14 ・1038字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

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1990年,由美國能源部和國家衛生研究院主導的國際人類基因組計畫正式啟動,預定花費三十億美元,以十五年的時間解出人類DNA的全部三十億個字母。結果2000年6月26日這一天,美國總統柯林頓與英國首相布萊爾就共同向世人宣布:人類基因組計畫的初步草圖已經完成。

美國總統柯林頓與英國首相布萊爾就共同向世人宣布人類基因組計畫的初步草圖已經完成。圖片來源:Individualized Medicine blog

這項重要的里程碑能比預定時間提早五年達成,關鍵人物就是當時站在柯林頓右後方的克雷格·凡特(J. Craig Venter, 1946年10月14日- ),一位極具爭議性的生物學家。

凡特於1984年加入國家衛生研究院。他一直鍾情於使用更快速的「霰彈槍定序法」來破解基因組;基本上就是將基因組打斷為數百萬個小片段,再根據小片段之首尾與其它片段首尾的重疊性,找出片段原來的順序。但這個方法的精確性頗有爭議,人類基因組計畫團隊大部分成員還寧可採取按部就班的傳統方式。為之氣餒的凡特在遇到金主願意出資讓他盡情發揮後,便在1992年辭職,成立新公司。

凡特雖然在流感嗜血桿菌上證明了他的方法確實可行,卻與主其事者在專利申請與運用上意見不合,終於在1996年憤而求去。但不久後,生產自動化定序儀器的廠商即主動表達全力支持之意,於是凡特於1998年成立的賽雷拉基因公司(Celera Genomics),大手筆的採用三百台最新的自動化定序儀,打算在兩年內就全面破解人類基因組。

這個豪情干雲的宣告令國際人類基因組計畫團隊大為緊張,因為他們本著科學精神,總是將最新發現公諸於世。但如此賽雷拉便可直接取用,借力使力,卻不公布自己的成果,當然會率先達鎮。尤其此時整個計畫已花費約十九億美元,民眾若以為這個半路殺出的程咬金以兩年時間就完成他們的十五年計畫,他們如何交代!於是在美國政府出面協調下,雙方陣營才同意彼此合作,共享榮耀。

但如此一來,凡特當初打的如意算盤──將基因的優先獲知權賣給藥廠──就破滅了。賽雷拉的股價於記者會的第二天就下跌10%,到了2002年初更是一蹶不振,凡特因此黯然辭職。

不過凡特本人可未一蹶不振;他於2005年成立「合成基因組公司」(Synthetic Genomics),2010年宣布成功製造出史上第一個由人工合成基因組構成的人工生命,再度引起議論紛紛。充滿爭議性的凡特突顯了科學家的角色定位問題,其是非功過或許有待未來才能論斷了。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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人類基因圖譜初稿完成 │ 科學史上的今天:06/26
張瑞棋_96
・2015/06/26 ・861字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

2000 年的今天,美國總統柯林頓與英國首相布萊爾經由衛星連線共同向世人宣布:人類基因組計畫已完成第一份草圖。由超過六個國家(台灣也沒缺席,負責第四號染色體)、一千多名研究員的共同努力之下,完成了解開人類基因組的初步草圖。

在官方的大肆宣揚下,人們以為科學家們攜手合作達成了重大里程碑。其實當時完成定序的基因只有 85%,只是白宮早就敲定了這個日期召開記者會,不想再延後──或許是為了避免夜長夢多,讓這科學研究背後的醜陋競爭早日畫上句點。

競爭來自於克雷格·凡特(J. Craig Venter)。1990 年,由美國能源部和國家衛生研究院主導的國際人類基因組計畫正式啟動,凡特正是一開始就參與此計畫的其中一員。但他卻在金主的奧援下自立門戶,於 1998 年成立的賽雷拉基因公司(Celera Genomics),大手筆的採購三百台最新的自動化定序儀,打算以兩年的時間完成國際團隊原訂十五年才能完成的計畫。

凡特是個相當具爭議性的人物,他之前就曾將基因申請專利,拿來做商業用途,如今還是宣稱賽雷拉會將成果申請專利保護,並將優先獲知權賣給藥廠或其它公司。另一方面,國際團隊卻是本著科學精神將最新發現公諸於世,賽雷拉還能從中借力使力,擴大領先幅度。

國際團隊雖然鄙夷凡特的作法,卻在輸不得的壓力下,不得不也採用凡特的研究方法。於是雙方唇槍舌劍、互相指責,直到美國政府出面協調,雙方陣營才同意彼此合作,共享榮耀。

完整的人類基因圖譜要等到 2003 年 4 月 14 日才宣告完成。至於專利權的問題,直到 2013 年 6 月 13 日,才終於由美國最高法院的判決確立:人類基因不能取得專利權。

即便如此,我們可以預期此一重大的研究成果仍將帶來各種衝擊與爭議;當時柯林頓在記者會說:「今日劃時代的成就,只是一個起點,將來還有很多更艱辛的工作,等待要完成。」是的,艱辛的工作不只是判讀、診斷、醫療等技術方面,也將涵蓋道德面與法律面。

 

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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人工生命的發展過程! Craig Venter unveils “synthetic life”
Scimage
・2011/05/16 ・839字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

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在最小的生命研究上一直有兩種策略,一種是利用簡單的細胞不停地把不必要的基因剔除,直到找到最小可以支持自我複製生長的基因组,另一種策略是全部的基因組都由人工來合成,設計出可以自己複製生長的細胞,兩種策略都各有優缺點。

剔除的方式要面對的是牽一髮動全身的基因組;不同的剔除路徑可能中間有很多不能維持生命的中間基因組,而在全人工合成上,首先要面對的就是怎麼有效正確的合成大分子的DNA,接著是怎麼把合成出來的基因組放入當作容器的細胞並且激活。這演講就是介紹以合成的路徑,研究人員面對了多少技術困難,最後順利合成百萬鹽基對的染色體,然後順利放入細胞讓這些基因組真的開始工作。

裡面幾個關鍵的步驟是:大量正確合成DNA、分開的合成DNA怎麼被組裝成單一基因組、同類細胞間的基因組要怎麼替換、異類細胞間的基因組要怎麼替換、還有就是面對處理甲基化跟限制酶對外來DNA的破壞,這些工作花了參與的科學家15年的時間,不過其依賴的技術基礎是整個分子生物的技術。這樣的技術有危險性也有很多可能的應用方式,像是在生物能源或是細胞疫苗工廠上,希望這樣的技術會引導出很多能幫助人的科學進展。

本文原發表於科學影像Scimage 演講[2010-08-16]

Scimage
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1990年,由美國能源部和國家衛生研究院主導的國際人類基因組計畫正式啟動,預定花費三十億美元,以十五年的時間解出人類DNA的全部三十億個字母。結果2000年6月26日這一天,美國總統柯林頓與英國首相布萊爾就共同向世人宣布:人類基因組計畫的初步草圖已經完成。

美國總統柯林頓與英國首相布萊爾就共同向世人宣布人類基因組計畫的初步草圖已經完成。圖片來源:Individualized Medicine blog

這項重要的里程碑能比預定時間提早五年達成,關鍵人物就是當時站在柯林頓右後方的克雷格·凡特(J. Craig Venter, 1946年10月14日- ),一位極具爭議性的生物學家。

凡特於1984年加入國家衛生研究院。他一直鍾情於使用更快速的「霰彈槍定序法」來破解基因組;基本上就是將基因組打斷為數百萬個小片段,再根據小片段之首尾與其它片段首尾的重疊性,找出片段原來的順序。但這個方法的精確性頗有爭議,人類基因組計畫團隊大部分成員還寧可採取按部就班的傳統方式。為之氣餒的凡特在遇到金主願意出資讓他盡情發揮後,便在1992年辭職,成立新公司。

凡特雖然在流感嗜血桿菌上證明了他的方法確實可行,卻與主其事者在專利申請與運用上意見不合,終於在1996年憤而求去。但不久後,生產自動化定序儀器的廠商即主動表達全力支持之意,於是凡特於1998年成立的賽雷拉基因公司(Celera Genomics),大手筆的採用三百台最新的自動化定序儀,打算在兩年內就全面破解人類基因組。

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但如此一來,凡特當初打的如意算盤──將基因的優先獲知權賣給藥廠──就破滅了。賽雷拉的股價於記者會的第二天就下跌10%,到了2002年初更是一蹶不振,凡特因此黯然辭職。

不過凡特本人可未一蹶不振;他於2005年成立「合成基因組公司」(Synthetic Genomics),2010年宣布成功製造出史上第一個由人工合成基因組構成的人工生命,再度引起議論紛紛。充滿爭議性的凡特突顯了科學家的角色定位問題,其是非功過或許有待未來才能論斷了。

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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。