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人工組裝合成的生命

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Nov 19, 2003

編輯 Gene 報導

分子生物學家研發出新技術,能夠在短短的兩週內,從頭開始組裝合成一個完整的病毒。

Celera公司的前總裁,富爭議性的基因組研究先驅Craig Venter,領導了一個研究小組,研發出一個新技術,能夠相對簡易地快速裝組大片段DNA。這個計劃是由美國能源部贊助的,主要目的是為了訂作能夠吸收二氧化碳、製造氫氣和分解污染物的微生物。而他們這個不會申請專利的技術,也能夠加速基因療法、疫苗研究和農業生技等需要應用到大片段DNA的生物科技之研究。

然而這個技術恐怕也會讓恐怖分子很開心,因為製造駭人的生物武器也將會更輕易。這個研究工作發表在二月份和其他期刊達成協議以自我約束生物武器等敏感話題的Proceedings of the National Academy of Sciences上。可是PNAS的總編輯Bridget Coughlin卻認為,此例不在限制之內,因為經過了許多考量和討論,他們最終同意這是非常不凡成就。

Venter的小組利用新技術合成了一種噬菌體的基因組,他們並不是第一個從頭開始合成病毒的小組,紐約州立大學石溪分校的Eckard Wimmer等人去年就合成了小兒麻痺病毒。他們是煞費苦心地把寡核甘酸一個個排列成病毒的基因組,這個過程歷經了數年,雖然Wimmer宣稱他們只搞了幾個月。

可是生物能源替代物研究所的Venter等人以及北卡大學教堂山分校的1978年諾貝爾生醫獎得主Hamilton Smith等人卻能在半個月內利用更少的步驟合成出噬菌體phi-X174。而該噬菌體的基因組大小是5,300多個鹼基,和小兒麻痺病毒的7,500多個鹼基相比,大小差不多。Wimmer說他被深深地打動,如果他要重來一次,他一定會選用他們的方法。

Venter等人先合成短的單股DNA,接著把它們放在一起,各股含有重疊的區域,最後利用改良過的PCR把整個基因組的雙股DNA合成出來。他們製造出的DNA能夠在細菌裡複製,並且產生新的感染性病毒顆粒。

Venter指出,這樣的進展是令他十分興奮的,他還打算從頭組裝出一個有最少基因數的單細胞生物。如此需要組裝出一個含有300多個基因的人工染色體。他們將會把60個噬菌體基因組大小的DNA片段粘貼起來。可是這個方法並不保證人工染色體將會順利地合成出來,因為他們的方法仍有缺失,因為這技術會產生一些突變,除非他們另想辦法來修正錯誤。而且,要把一條人工染色體塞進細胞裡讓它能工作,還有一番苦工要做。

原學術論文:
Smith, H. O., Hutchison, C. A., Pfannkoch, C. & Venter, J. C. Generating a synthetic genome by whole genome assembly: PhiX174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides. Proceedings of the National Academy of Sciences, in the press, (2003).

參考來源:

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