一項合成整個人類基因組的宏偉計劃已被縮減規模，目標是實現技術上更易實現的近期目標。該專案現在將嘗試重新編碼基因組，以產生對病毒感染免疫的細胞，而不是合成整個人類基因組的 30 億個 DNA 鹼基對。
基因組編寫計劃 (GP-write) 的組織者，這是一個包括約 200 名科學家的全球公私合作伙伴關係，於 5 月 1 日在馬薩諸塞州波士頓舉行的一次會議上宣佈了優先事項的轉變。
但即使是縮減後的目標也可能難以很快實現，因為這項為期兩年的工作仍然沒有專門的資金，而據估計，這項工作將耗資數千萬美元，甚至數億美元，並將持續十年或更長時間。
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“我們認為開展一個社群範圍內的專案，讓人們能夠支援，這一點很重要，”紐約大學的酵母遺傳學家、專案聯合負責人傑夫·博克說。當這項工作於 2016 年啟動時，建立抗病毒的人類細胞系被列為幾個試點專案之一，這些專案將開發合成完整基因組的技術。生物技術律師南希·凱利說，現在以細胞係為重點，籌集資金應該更容易，她與博克和波士頓哈佛醫學院的基因組科學家喬治·丘奇共同領導這項工作。
觀察人士普遍贊同優先事項的轉變。“這是一個絕妙的主意，”蘇黎世瑞士聯邦理工學院的合成生物學家馬丁·富塞內格說。“它更側重於實用性和應用”——而不僅僅是為了合成 DNA 本身，他補充道。
抗病毒的人類細胞系將使公司能夠生產疫苗、抗體和其他生物藥物，而沒有病毒汙染的風險。它還可以幫助製造具有類似於人類蛋白質中化學裝飾的蛋白質藥物，以降低人體免疫系統排斥它們的風險。然而，組織者的主要目標仍然是改進 DNA 技術，而不是創造特定的產品。
“我們的想法是開發技術，使用各種基因編輯和合成技術，非常快速且容易地做到這一點，”紐約市哥倫比亞大學醫學中心的合成生物學家、GP-write 科學執行委員會成員 Harris Wang 說。Wang 補充說，“超安全”人類細胞系專案具有“適當的複雜性、難度和許多不同的設計方面”，可以推動這些技術向前發展。
然而，它沒有獲得太多專項資金。儘管一家基因編輯技術公司表示將在會議上捐贈技術專長，但沒有金融支持者站出來。
丘奇估計，該聯盟擁有超過 5 億美元的“相關資金”——但他包括例如 4000 萬美元用於他自己在合成生物學專案（包括工程細菌和微型器官樣結構）方面的工作。他還計算了由博克領導的合成酵母基因組的國際倡議的 2340 萬美元。這兩項工作都在 GP-write 之前幾年開始。
相關資金的大部分是與生物技術公司鬆散關聯的公司籌集的投資資金。丘奇將其納入他的估計，不是因為這些公司為這項工作提供了資金，而是因為他正在整理他所謂的基因合成“生態系統”的“粗略市場總結”。
因此，他將 eGenesis（他在馬薩諸塞州劍橋共同創立的初創公司）、Twist Bioscience（他在加利福尼亞州舊金山持有股份的公司）以及 Ginkgo Bioworks（一家波士頓合成生物學公司，去年收購了另一家丘奇支援的企業 Gen9）共同籌集的數億美元資金包括在內。儘管 eGenesis 和 Twist 的領導者一直積極參與 GP-write，但 Ginkgo 的高階管理層並未參與。“我們根本沒有參與 GP-write，我很驚訝看到他們將我們列入該資金清單，”創意總監 Christina Agapakis 說。
丘奇為他的會計方法辯護。“如果我們完全用先前存在或未標記的資金完成 GP-write 的目標，那將是很棒的，”他說。“像 Gingko 這樣的公司即使沒有正式聯絡，也具有相關性。”
當（如果）該聯盟能夠為其超安全人類細胞系專案獲得資金時，該團隊計劃效仿丘奇實驗室之前的努力，對大腸桿菌的基因組進行重新編碼，使其具有抗病毒能力。
在該專案中，研究人員將一個 3 個字母的遺傳詞或密碼子在所有 321 個例項中與另一個傳達相同資訊的密碼子進行了交換。然後，他們消除了允許細胞讀取原始密碼子的基因。這對重新設計的微生物影響不大，但它確實中和了病毒入侵者，因為像所有自然生命一樣，它們依賴於該密碼子進行正確的蛋白質組裝。
將這種重編碼技術擴充套件到人類基因組並非易事。在所有 20,000 個人類基因中重新利用一個密碼子將需要數十萬個 DNA 改變。合成大片基因組可能比逐個編輯字母更容易。
丘奇的團隊在後續工作中使用了合成方法來重新編碼大腸桿菌基因組中的七個密碼子。這項工作需要接近 150,000 個基因變化，並且揭示了意外的設計限制和將 DNA 片段縫合在一起的困難。這些困難阻礙了使重建的細菌具有活力的努力。
丘奇實驗室的博士後、領導這項研究的 Nili Ostrov 說，當超安全人類細胞系專案啟動時，這應該是一個令人警醒的提醒。“在人類中，”她說，“將會有很多我們根本不知道的設計規則。”
本文經許可轉載，於 首次發表 於 2018 年 5 月 1 日