北京時間6月6日消息,據(jù)英國《每日郵報》報道,科學(xué)家近日宣布了一個里程碑式的計劃,將在十年內(nèi)重建全部的人體細胞。這是個龐大而復(fù)雜的項目,涉及到合成人體基因組總共60億個遺傳密碼。
研究人員稱,如果這一項目獲得成功,將極大地推進對癌癥等疾病的研究,甚至能滿足日益增長的移植器官需求。不過,該項目也可能引發(fā)公眾對“設(shè)計嬰兒”等技術(shù)進一步的爭議。
科學(xué)家希望,在獲得完整的DNA之后,能夠?qū)⑵渲踩牖铙w細胞中,然后使細胞開始分裂。此時,科學(xué)家就能第一次獲得一個完整的、經(jīng)過設(shè)計的人體細胞。這項計劃被稱為“人類基因組編寫計劃”(Human Genome Project-write, HGP-write),將使科學(xué)家能合成研究用的人類基因和染色體——包括第21對染色體,其多余的拷貝會導(dǎo)致唐氏綜合癥。
這項計劃的意義遠不止于此。從培養(yǎng)用于移植的器官,到針對致命病毒(如埃博拉病毒或寨卡病毒)的免疫學(xué)研究,甚至是在實驗室里培養(yǎng)出抗腫瘤細胞,都是這一復(fù)雜計劃可能帶來的成果。
在近期發(fā)表于《科學(xué)》(Science)雜志的文章中,研究人員表示,在2004年人類基因組測序完成之后,人工合成人類基因組計劃往前更邁進了一步。紐約大學(xué)的杰夫·博伊科(Jef Boeke)領(lǐng)導(dǎo)了此項計劃,他和同事們在文章中指出,“人類基因組編寫計劃”將使研究模式從“讀取”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬帉憽薄?/span>
就在上個月,一群科學(xué)家、律師、企業(yè)家和政府官員(記者被排除在外)聚集在哈佛醫(yī)學(xué)院,進行了一次閉門會議,對有關(guān)基因組編輯的問題進行了討論。緊接著研究團隊便發(fā)表了這篇論文。
研究團隊提出的一個最主要目標是大幅減少對人工基因組進行設(shè)計、編輯的成本,在未來十年內(nèi)爭取使成本降低1000倍,從而使這項技術(shù)達到可承受范圍。該團隊還表示,已經(jīng)在實驗室中應(yīng)用的人體和動物細胞基因編輯技術(shù)將獲得擴展,但相當程度上是從制造少量的合成DNA開始。
共有25位科學(xué)家參與了這項計劃,他們提出,為了實現(xiàn)既定目標,他們需要7000萬英鎊的啟動資金。最終的花費很難進行估計,他們認為“很可能”在20億英鎊以上,這相當于人類基因組計劃的花費。
博伊科指出,合成人類基因組所需的技術(shù)也能用于構(gòu)建動物和植物基因組,如豬、小鼠等??赡艿膽?yīng)用還包括在豬體內(nèi)培育可供移植的人類器官。如果能編寫長片段的DNA編碼,那改變器官的遺傳學(xué)特征也變得可能,這樣它們在移植到人類體內(nèi)之后就不會出現(xiàn)排異反應(yīng)。
科學(xué)家也指出,該項目“需要從一開始就考慮到倫理、法律和社會影響等問題”。事實上,已經(jīng)有科學(xué)家創(chuàng)造出了一種人工合成生命形式。這種人造生命被稱為“實驗室支原體”(Mycoplasma laboratorium),只有58萬個DNA堿基對,相比之下,人類擁有30億個堿基對。
因此,要創(chuàng)造完全人工合成的人類細胞是極其困難的。DNA的4種組成部分——腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)非常難以處理,因為隨著DNA雙鏈越來越長,它們會變得越來越脆弱,因此很難進行操作。
為了達到合成全部人類基因組的目標,研究者需要在技術(shù)上取得巨大突破,從DNA的復(fù)制,到將DNA組裝成長鏈,再將其植入細胞內(nèi)部。隨著計算機技術(shù)成本越來越低,功能越來越強大,能在很短時間內(nèi)處理大量的數(shù)據(jù),科學(xué)家相信,新的技術(shù)有望很快成為現(xiàn)實。
在《科學(xué)》雜志一文中,研究者給出了計劃進行的大概框架:最初階段將包括一系列試探性項目,目的是探索新的技術(shù),并獲得小塊的基因組,大小約為總量的1%。不過,研究者解釋道:“這項計劃需要公眾的參與,要從一開始就考慮倫理、法律和社會影響?!睂庉嬋祟惢蚪M的主要爭議之一,是任何這樣的改變都可能通過生殖系譜傳遞給后代。
一些沒有參與該計劃的研究者稱,人工DNA將使科學(xué)家揭開人類基因組中不同組分所扮演的角色,并且了解人與人之間有如此多差別的原因。
納菲爾德生物道德委員會(Nuffield Council on Bioethics)的主管休·惠托爾(Hugh Whittall)說:“這是一篇高度理論性的文章,提出了未來基因組研究的可能性,我們將持續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域如何發(fā)展。正如作者們指出的,從最初階段就考慮到潛在的倫理問題十分重要。”