“人工再造生命體” 或開啟人類進步新紀元

趙軍

2017年3月11日，深圳華大基因研究院、深圳國家基因庫和天津大學在深圳共同舉辦酵母基因組人工合成項目（Sc2.0 Project）重大成果新聞發(fā)布會。深圳市委常委、常務副市長張虎，中科院院士、華大基因理事長楊煥明，華大基因研究院院長、深圳國家基因庫執(zhí)行主任徐訊，Science雜志中國區(qū)負責人相艷，華大基因股份有限公司首席商務官王洪琦，深圳國家基因庫合成與編輯平臺負責人沈玥，清華大學研究員戴俊彪博士共同出席了本次新聞發(fā)布會。

楊煥明院士認為該項目重大成果的發(fā)布在生命科學史上具有里程碑式意義。首先，從認識自然到根據(jù)自然的規(guī)律重新設計自然，從基因組的閱讀、解讀到重新設計，即在基因組的編寫上，此項目是人類認識自然的歷史上的一個重大突破；其次，盡管酵母只是單細胞的生物，植物和人類的基因是多細胞的，但是目前生物產(chǎn)業(yè)最重要的是發(fā)酵產(chǎn)業(yè)，重新設計整個酵母將對整個發(fā)酵工業(yè)，包括遺傳工程、藥物、食物的生產(chǎn)都產(chǎn)生深遠影響。他強調，中國科學家在該項目中的突出貢獻，再次彰顯了中國科學家對科學發(fā)展和人類社會進步所起到的重要作用。

相艷女士代表美國Science雜志向人工合成酵母?？皆赟cience的紙質版和網(wǎng)絡版發(fā)行表示祝賀，她相信該項目會對國際學術界特別是生命科學領域產(chǎn)生廣泛而深遠的影響，也期待基因組合成技術能夠在其他生命體以及在其他領域的應用取得重大突破。

徐訊指出，合成生物學是國家基因庫構建的“三庫兩平臺”中的“寫”平臺，目前已初具規(guī)模。人工酵母染色體的合成是此平臺發(fā)展中的標志性成果和重要突破，為“基因組合成2020計劃”重大目標的實現(xiàn)奠定了基礎。隨后，他宣布“基因組合成2020計劃”將在2020年前完成四大突破，包括第一個人造動物—線蟲、第一種人造植物—擬蘭芥、第一條人源21號染色體、萬種人工噬菌體的合成。他表示希望通過此類重大基礎性計劃，進一步踐行國家基因庫“共享、共有、共為”的理念，通過“大聯(lián)盟、大合作、大資源”推動大科學項目進展，持續(xù)保持深圳在生命科學領域的全球引領性地位。

張虎代表深圳市委市政府對參與該項目并喜獲科技成績的華大基因、天津大學、清華大學表示熱烈祝賀。他說，深圳作為首個國家創(chuàng)新型城市，早在2008年就瞄準了“大科學、大數(shù)據(jù)、大產(chǎn)業(yè)、大健康”的定位，出臺了專項規(guī)劃和政策，加快培育生物產(chǎn)業(yè)、生命健康產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展基因測序、干細胞組織工程等。當前，深圳正著力推動創(chuàng)新經(jīng)濟的再升級、創(chuàng)新能力的再突破，加快建設國際科技、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心。張虎表示，深圳市委市政府將一如既往地營造良好的創(chuàng)新環(huán)境，推動生物技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更好地造福民眾。

據(jù)了解，“酵母基因組人工合成項目”成立的初衷是實現(xiàn)人工合成真核生物釀酒酵母的全部16條染色體（1400萬個堿基，大小約為人基因組的0.5%），即實現(xiàn)酵母的生命源代碼的完全人工編寫與合成。這個項目是繼支原體基因組合成項目后，合成基因組學領域的又一重大標志性國際合作項目。該項目由美國發(fā)起，由中國、英國、法國、澳大利亞、新加坡等國家的多個研究機構共同協(xié)作，每個研究組分別分到了一至兩條染色體。2014年，實現(xiàn)了第一條染色體—3號染色體的全合成。迄今，在國際團隊的協(xié)作和努力下，已完成了2號、5號、6號、10號和12號5條染色體的從頭設計與全合成，其中中國科學家就完成了4條。

包括華大基因科研人員在內的中國的研究者在本次國際項目中發(fā)揮了舉足輕重的作用。華大基因科研團隊作為中國的代表團隊之一，主導了2號染色體的從頭設計與全合成（長770Kb），目前也正在與合作單位一起為完成7號與13號染色體的任務而全力以赴。整個項目中，華大基因研究院的貢獻占中國工作量的54.7%，其開發(fā)的系列核心技術成為整個項目的關鍵基礎。

Sc2.0項目的實施，推動了整個領域的技術發(fā)展，也提升了大眾對酵母和基因組的認知，讓人們更加透徹地了解機體的生物學機制、生物學反應、對各種環(huán)境的適應性以及進化過程等，也對解決人類生存面臨的能源短缺、環(huán)境污染等問題有重要意義。從科學理論上來看，人工設計與合成酵母基因組及其后續(xù)開展基因組快速演化研究，不僅可實現(xiàn)對酵母全基因組功能研究，而且通過基因組隨機變化產(chǎn)生的酵母菌庫，為研究酵母演化史提供了大量的素材。此外，酵母作為一種微生物與人類生活息息相關，人造酵母在生產(chǎn)藥物、生物能源、食物、生物材料等領域都可以得到廣泛應用，比如通過在酵母中加入合成青蒿素合成的相關基因可以實現(xiàn)青蒿素的大量生產(chǎn)。

未來，協(xié)作組將會繼續(xù)完成剩余染色體的設計合成，然后將所有的人工設計合成的染色體放到同一個酵母細胞里面，實現(xiàn)基因組水平上完完全全的人造酵母。此外，還將會利用所設計的元件對人造酵母進行改造和篩選，進一步挖掘它的應用價值。

此次酵母基因組人工合成項目重大成果的發(fā)布，標志著中國的基因組設計合成能力達到了前所未有的高度。在該項目上的國際合作所取得的巨大成就，也將激勵更多的中國學者積極地參與到大型國際合作項目中，勇攀科學高峰，為科學進步作貢獻。

（本文轉自改革網(wǎng)）