合成生物技术把基因测序推向实用化

　　多国科学家刚刚完成的人类“生命说明书”———人类基因组测序图谱，令人欢欣鼓舞。多年来，在破译这份“天书”的同时，科学家也一直在考虑如何读懂它，如何用好基因测序的成果。  

　　曾是人类基因组测序计划“幕后英雄”的哈佛大学医学院教授乔治亚·焦奇，针对这些问题，近年来开始了他的新研究课题———合成生物技术。  



　　当今生物领域的热门课题  

　　所谓合成生物技术，是指将细胞在基因水平上分离成基础“组件”（包括基因组等），再通过设计和利用这些生物组件成分，来构成新的生物。近年来，合成生物技术已成为生物领域继人类基因组研究之后生物的又一热门课题。人类基因组研究私营科研团队领头人文特尔就曾大胆提出了从零创建基因组并获得有用细菌的计划，文特尔的设想，正是合成生物技术的基础理念。  

　　实际上，合成生物技术也是基因测序研究工作的延续。用焦奇教授的话说，“当你研究整个基因组的时候，遗传学就变成了人类基因组学；当研究整个细胞的时候，生物学就变成了系统生物学；当利用生物组件和原理以基因工程方法构建实际生物时，基因研究就变成了合成生物技术。”  

　　目前，预期的合成生物技术应用前景包括：改造细胞产生新型药物；重新设计更有效、更安全的生物治疗方法；研制能够直接进入细胞的生物传感器；应用人体细胞制成用于器官移植的完整器官等。  

　　如果要对已完成的人类基因组测序“论功行赏”的话，基因分析技术以及先进的计算机技术功劳不小，是它们保证了人类基因组测序的速度更快、成本更低以及整个计划的顺利完成。  

　　现在，与当时人类基因组测序研究所面临的同样问题是，合成生物技术未来能否得到大规模推广，其关键除了技术先进外，还在于其价格。  



　　将给人类带来巨大福音  

　　作为人类基因组测序计划的“幕后英雄”，焦奇教授从20世纪70年代就开始研制有助快速进行基因测序的工具，包括测序软件等。如今，这位老人带领着一个50人的科研小组，研究开发出了合成DNA的新方法，有望加快将合成生物技术推向市场。  

　　新方法可使DNA的合成与测序更快、更便宜。一方面，焦奇的新方法在合理的精确度要求基础上降低了成本。目前，常规方法合成核苷酸的一个碱基的技术成本是10美分，而新方法合成核苷酸碱基的成本为0．01美分。成本的降低意味着以同样的资金可以合成更多的基因组件，而合成组件越多，就越有可能使这些生物组件有效。  

　　另一方面，新方法可以制造出更长的DNA链。科研人员由此可在微生物中设计上百万个碱基对，对细胞进行“编程”，或者设计出数十亿个碱基对用于合成动植物新品种。这样研制出一组生物组件后，就可以更容易地组装成不同的“生物”。  

　　合成生物将在人类基因组成果后续的应用方面一展身手。人类基因组计划的一个最重要作用就是发现与人类疾病相关的基因，当把个体的基因与人类基因进行比对时，如果发现基因有所突变，就说明该基因可能与该个体的独特特征或某种特定的疾病相关。  

　　借助于基因测序的成果，合成生物技术可以帮助设计更有效的新药。有报道说，一些科研小组正在合成一种能探测癌症的细胞，这种细胞一旦发现癌细胞就会散发毒素，人们由此可以了解是否有癌细胞以及癌细胞的活动情况。合成生物还可以通过基因改良的方式合成这种细胞，并使其分布在癌细胞周围，以便识别癌细胞，一旦确认后，就可以生产出针对癌症的特定药物。  

　　不仅如此，焦奇小组的研究成果———合成生物，还在个人基因组测序与合成方面展示了美好前景。焦奇表示，计算机产业成功发展的经验表明，除了技术创新之外，让公众用得起计算机也是其发展的关键。个人基因相关产业的未来发展，也需要遵循这样的成功之路。  

　　焦奇小组的奋斗目标是让普通人能够支付得起个人基因测序的费用。目前，对于个人来说，每条基因测序的价格是1000美元，了解个人基因的初步情况要花费1万美元。采用目前的技术，花费7000美元可以得到100万碱基对的信息，但这只是人体基因碱基对数量的六千分之一。而采用焦奇的新技术，就可以将这一费用降低到原来的百分之一。这样，即使是一般人也能负担起有关检查体内与基因相关疾病的费用，未来甚至可以利用合成生物技术来弥补基因的缺陷。  

　　如果说人类基因组计划还只是一个科学成就，离我们的实际生活还有一段距离的话，那么，利用基因测序了解与疾病相关基因，并且利用合成生物技术制备出针对个人的新药等，则是人类基因组计划成果真正造福人类新篇章的开始。