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人工合成酵母基因组计划完成过半

  新华社华盛顿3月9日电(记者林小春)“人工合成酵母基因组计划”研究人员9日宣布,他们又完成了线条染色体的从头设计与全合成工作,且分析显示全合成染色体具备完整的生命活性。至此,这一项目的进程已经过半,科学家在合成复杂人工生命的道路上取得了重大进展。

  最新研究成果当天以7篇论文的专刊及封面文章形式在美国《科学》杂志上发表。

  “人工合成酵母基因组计划”是人类首次尝试改造并从头合成真核生物,旨在重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体,其中最小一条已于2014年宣布完成。由于染色体有大有小,已设计并合成的染色体条数虽不及总数的一半,但整体工作量已经过半。

  该项目由美国国家科学院院士杰夫·伯克发起,美国、中国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等多国研究机构参与并分工协作,希望通过对酿酒酵母的改造,更加透彻地了解机体的生物学机制、生物学反应、对环境的适应性、进化过程等,从而更好地解决人类面临的身体健康、能源短缺、环境污染等问题。

  在最新发布的成果中,中国科学家领衔完成了5条染色体中的4条。其中,天津大学元英进教授带领的团队完成了5号、10号染色体的化学合成,并开发了高效的染色体点突变修复技术。清华大学戴俊彪研究员带领的团队完成了当前已合成染色体中最长的12号染色体的全合成。深圳华大基因研究院团队联合英国爱丁堡大学团队完成了2号染色体的合成及有关分析。

  元英进此次以唯一通讯作者身份发表了2篇论文。他在一份声明中说:“作为真核生物的重要模式生物,化学合成酵母一方面可以帮助人类更深刻地理解一些基础生物学的问题,另一方面可以通过基因组重排系统实现快速进化,得到在医药、能源、环境、农业、工业等领域有重要应用潜力的菌株。”

  华大基因与爱丁堡大学共同完成2号染色体的从头设计与全合成,并成功将其导入酵母细胞。合成酵母菌株展现出与野生型高度相似的生命活性。他们的分析还表明,人工设计合成的酿酒酵母基因组具有可增加、可删减的高度灵活性。

  项目国际协调人、英国爱丁堡大学团队带头人蔡毅之教授对新华社记者说,他们的工作是迈向设计并合成复杂人工生命目标的一大步。简单来讲,就好像重新设计计算机的操作系统,但没有改变屏幕、鼠标等硬件。

  2010年,美国科学家克雷格·文特尔曾宣布,以支原体基因组为模板,培育出第一个由人工合成基因组控制的细胞,引起广泛关注。蔡毅之说,他们工作的复杂性远远超过文特尔的工作。文特尔单枪匹马独自做,基本上是复制支原体基因组,成果并不开源;而他们是国际合作,从头设计酵母染色体,有许多编辑删改工作,成果对所有人开放。

  蔡毅之还透露,最新发布的论文是2015年投寄的,他们目前实际上已经完成了70%的酵母染色体设计及合成工作,预计接下来一两年就能完成整个项目,“这是一个将来会进入教科书的里程碑式工作”。

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