“在人類認識自然的歷史上，這是一個重大的突破，從我們原來只是認識自然到現在重新設計自然，當然是根據自然的規律重新設計的，也就是說從基因組的閱讀、解讀到今天的重新設計。”3月11日，在深圳召開的“人工再造生命體”酵母基因組人工合成項目成果新聞發布會上，中科院院士、華大基因理事長楊煥明如是說道。說到激動處，他重音咬字，用手比劃。
“人工再造生命體”酵母基因組人工合成項目成果新聞發布會。這場學術成果發布會在深圳市民中心的新聞發布廳舉行，深圳市政府常務副市長張虎出席了發布會并發言，表示“大力支持華大基因等創新機構的發展”。
3月10日，美國《科學》雜志發表關于人工合成酵母染色體的7篇專刊文章。這階段性成果來自美國科學院院士杰夫·博克（Jef Boeke）主導的國際科研項目——人工合成酵母基因Sc2.0，由美國、中國、英國、法國的團隊完成。
《科學》雜志在封面推介中國科學家的4篇論文，介紹了天津大學、清華大學、深圳華大基因研究院在合成生物學方面的重大突破：完成4條真核生物釀酒酵母染色體的人工合成。人工合成基因，簡而言之，人類如同被賦予“上帝”的特權，可以“書寫”決定生命特性的基因，未來可與計算機編程相比擬。
楊煥明（和英國愛丁堡大學蔡毅之合作）、天津大學化工學院教授元英進、清華大學生命科學學院研究員戴俊彪分別以通訊作者身份出現在其中4篇文章。中國的這三個研究團隊在實驗室里，成功人工合成單細胞真核生物酵母的4條染色體，和野生酵母高度相似。
酵母共16條染色體，2014年合成第一條，此次另有美國團隊合成一條染色體，共計已完成6條合成。截至目前，中國科學家占酵母合成染色體完成量的66.7%。
此前，2010年，曾領銜人類基因組計劃的美國科學家克萊格·文特爾（Craig Venter）在細菌中進行合成基因組成功。從原核的細菌到真核的酵母是一個跳躍，它們所含的堿基對數量差距很大，染色體合成的難度也懸殊。2014年，杰夫·博克完成單細胞真核酵母的第一條人工合成染色體。本來，杰夫以為，在兩年內，他們可以把酵母的16條染色體全部合成，并且人工增加第17條染色體。但現實有些出入，直到這次才有了較大進展。
值得一提的是，杰夫·博克團隊的第一條酵母染色體只有300kb（千堿基對）大小，耗時3年完成。此次中國團隊的4條則都接近Mb級別（1Mb=1000kb），戴俊彪團隊攻克的是酵母中最長的一條，976kb。
《科學》雜志中國區負責人相艷對此評價：“該成果我們認為是里程碑式的成就，我們相信該成果會對國際學術界特別是生命科學領域給予廣泛而深遠的影響，也期待基因組合成技術能夠在其他生命體以及在其他應用領域取得重大突破。”
之所以從酵母做起，戴俊彪說，是因為“人類的疾病最早的研究都是通過酵母作為模式，把它的機理解釋出來的”。作為真核生物，酵母的染色體有著1000多萬個（約為人基因組的5%）的堿基對，掌握對它的“書寫”是一個重要節點。更何況，可以用來釀酒、烘焙以及種種工業用途的酵母有著巨大的產業應用價值。
按照現今的水平，合成染色體中的一對基氨只需要10美分，有著1000多萬對堿基的酵母完全合成需要100多萬美元。而實際成本要比這個多得多。
不計前期準備，項目從開始到結束共3年時間。據深圳國家基因庫合成與編輯平臺負責人沈玥透露，華大基因得到科技部下撥的2000萬人民幣左右經費，深圳發改委、科創委也給予一定經費支持，華大基因自己承擔一部分。楊煥明對澎湃新聞（www.thepaper.cn）說，在這上面 “永遠不盈利。我們一直堅持，全世界基因組的序列不管哪個生物都是免費” 。
人最終也會被人類自己來合成嗎？目前來看，這還是一個遙遠而值得謹慎對待的終極發問。但至少人類不止滿足于酵母。華大基因透露，對在2018年合作完成剩下的酵母染色體有信心。同時，“深圳國家基因庫基因組合成2020計劃”中，第一個人造動物線蟲、第一人造多細胞植物擬蘭芥、第一條人的染色體——21號染色體的重塑和10000種人工噬菌體的合成都被寫入。
人工合成酵母染色體可以想象成是改造一棟二手房
人工合成酵母染色體，這是一項來自全球10個高校、200來名科學家的國際合作項目。在此次發表的成果中，天津大學、清華大學、華大基因這3個國內團隊也進行了各取所長的通力合作。
戴俊彪團隊的專長是拼接，用長染色體分級組裝的策略合成染色體。元英進團隊創建有一種高效定位生長缺陷靶點的方法，拼接后出現的錯誤可以得到高效修復。染色體人工合成后是不是和野生的一樣需要測序結果來檢驗，華大基因在高通量測序實力上國內領先，就承接了清華大學團隊的測序工作。
“組裝有問題的話，就拿不到一個正確的酵母，也很難后期進行糾錯。沒有糾錯的話，難免出錯，會有一些錯誤在生物里面，需要修復。”戴俊彪對澎湃新聞說，每一步都很關鍵，中國團隊分布在不同的點上都做了創新。
戴俊彪解釋，人工合成酵母并不是從零開始去設計，產生一個全新的酵母。“說實話我們的知識水平和認知水平還不到，我們還遠遠沒到。”他說：“這套染色體設計成什么樣子是有一套標準的規則，每一條染色體都是這樣的。但你后續怎么組裝它、怎么合成它，是每個團隊各顯神通的，當然它也有一個標準流程的，但是我們可以自己想辦法怎么做這件事的。”
為了形象地說明人工合成酵母到底是一項什么樣的研究，意義如何，戴俊彪舉了個例子：
“把我們的細胞比喻成一個房子，自從我們出現，這個房子就在了。我們買的是二手房，但是里面的結構我們不知道，因為都是分散的。我們看基因組也是一樣，不知道里面的線的分布。我們現在實際上能做的是把這個東西拆開來看看，里面到底是怎么布置的。這是我們需要知道的第一步，然后才能做整個改造。不然，一弄的話這個房子就塌了，不好。”
“我們做基因組合成也是按這個理念設計的。我知道這里有個柱子，不要破壞了這根柱子，基本上還是按照原來去做，要從表象來看的話并沒有什么特別大的區別。但是實際上我們也不是說完全沒區別，我們在里面做了很多的改造，一些小的改變。我們沒有改造梁，但是這邊加了開關，那邊加了裝飾品，這是我們覺得應該加的地方。所以我希望今年我們會看到另外一篇文章，我們加進去的東西是怎么幫我們了解整個生命體和基因組的結構。”
換而言之，人工合成酵母，實則是為了破解人類對染色體現存的理論黑洞，“構建以助于理解”。
爭議：“里程碑”還是“只需要錢和人力”
有同行認為這是里程碑式成果，但也有知名學者評價為“需要很多錢，需要人力，需要小腦（運動），不需要大腦，結論是原來這樣就是這樣”的。因為類似的國際項目往往需要巨額的資金投入，也有約定的技術框架來操作。
在發布會現場，有記者問及對后一種觀點的評價，此次參與項目的華大基因研究院院長徐訊說：“對于很多人類歷史上的重大突破，比如說上世紀的人類科學歷史上的三大創舉：阿波羅登月、原子彈計劃和人類基因組計劃，是并稱的三大科學計劃。這些大的科學計劃都是耗費了大量的人力物力，這才能帶來重大的突破。”他認為酵母合成的工作“很快會展現出它應用的價值和意義”，如同“三大創舉”會帶來民用的衍生價值。
“越大的投入越需要看它的產出比是什么，所以這樣的大科學工程一定是需要大的投入、大的組織、大的協調以及國際化的合作。”徐訊說。
楊煥明依然很樂觀，他提到了自己20多年參與主導的人類基因組計劃，中國為此貢獻1%。“人類基因組在美國整整討論了6年才在1995年真正起步，里面什么樣的話都有，”楊煥明說：“科學上一定有爭議，因為科學是今天做明天后天的事情，我們是想人所未想到的，成人所未成，為人所未為。如果一個科學有那么大的意義，沒有不同意見，才是奇怪的。”
對于研究結論被人評價為是“可以預測”的，戴俊彪向澎湃新聞表示：“之所以我們合成以后，和原來的一樣，是它的確不應該出現問題。原來的一套模板，（我們）按照它的生物內源那套設計去做的改進。我們的原則是首先拿到一個活的酵母，然后才能找到里面未知的東西。就像我們要先有一個平臺，再在這個平臺上做東西。我們實際上是搭建這個平臺，現在實際上還在做怎么利用這個平臺去研究未知的生物學功能在哪里。”
如果有一天人類“書寫”自己的基因
人會不會開始“自我制造”，書寫人類的基因？這將極大地挑戰醫學倫理。
當澎湃新聞向楊煥明提出這個疑問時，他說：“從干細胞方面來說，我們現在實際上已經開始探索了。現在的基因治療也對基因組進行了局部的改變。那以后是不是搞出個人來？那這個問題就復雜了。這個問題和干細胞的考慮是一樣的，現在局限在細胞，以后是器官，（再是）整體一個人——就像克隆一個人一樣，那就完全是全世界全體老百姓應該來討論的問題了。”
“這已經不只是一般倫理了，它涉及到我們人類的定義是什么，尊嚴是什么。”他說，“現在只能說通過基礎的研究，對酵母這個單細胞的有核生物研究，對人類的很多研究都是通過這樣的實驗生物開始的。但真正介入到人，這可是大家都應該參與討論的問題。”
科學家和倫理學家在之前已經設想基因組合成中的安全因素和倫理因素。楊煥明提到在一次生命倫理會議上的討論，與會專家說：“它一定會帶來生命倫理、生物安全的問題，但是它還沒跨出或者沖擊現有的倫理框架。比如說病原（體），對病毒的實驗都是在P2、P3實驗室做（注：根據生物安全等級命名，P4為最高等級，可實驗活體埃博拉等病毒）。還有生物恐怖主義、販毒之類的，都已經有對應的政策。當然，后面要加一句，我們對這個技術的發展一定給予最密切的注視和最謹慎的觀察，因為它沒有帶來新的問題。”
中國-博士人才網發布
聲明提示：凡本網注明“來源：XXX”的文/圖等稿件，本網轉載出于傳遞更多信息及方便產業探討之目的，并不意味著本站贊同其觀點或證實其內容的真實性，文章內容僅供參考。
