美國生物科技先驅克雷格.文特(Craig Venter)領導的「文特研究中心」(JCVI)廿四日宣布,該機構科學家成功利用人造的去氧核糖核酸(DNA)片段,創造出迄今最大型的人造DNA結構:一個含有五十八萬二千九百七十個鹼基對的生物基因體。

 此舉使人類朝向製造「合成生物」(synthetic organism)目標邁進一大步。但也有許多人強烈反對這類研究,認為這是人類試圖扮演上帝自行造物。

 基因體移植 文特創造奇蹟

 麻省理工學院(MIT)生物工程系的安迪博士預測,到了二○一二年,設計建構各種細菌與單細胞真核生物的基因,將如同家常便飯,甚至連哺乳類動物的染色體都可以調整。英國紐塞大學的生物倫理學家伍茲則認為,合成生物這個新領域必須建立管制規範,否則有可能會引發危險後果。

 該論文刊登於最新一期《科學》(Science)周刊。

 由文特研究中心研究員吉布森與一九七八年諾貝爾醫學獎得主史密斯領導的十七人團隊,已經合成出「生殖道黴漿菌」(Mycoplasmagenitalium)的基因體,命名為「生殖道黴漿菌JCVI-1.0基因體」(M. genitalium JCVI-1.0)。生殖道黴漿菌是一種常見於人類生殖道的致病細菌,構造極為簡單,只具一條帶有五百餘個基因的染色體,是已知基因體規模最小的生物之一,因此適合作為人造生物的基石。

 文特本人也參與這項研究計畫,並強調他們的新方法與新技術未來將廣泛運用於「合成基因體學」,發展出諸如研製新藥物、分解二氧化碳等溫室氣體、製造生質燃料、對抗生物戰劑等實際用途,前景不可限量。不過許多人認為這類實驗形同試圖「扮演上帝」,涉及複雜的宗教與倫理爭議,而且難以避免有心人士濫用的風險。

 生殖道黴漿菌 人造生物基石

 約翰霍普金斯大學生物學家博克認為,這項研究是生物科技的一大突破,具有里程碑意義。紐約州立大學石溪分校病毒學家魏默則指出,文特的團隊還須再接再厲,將人造基因體植入剔除DNA的生殖道黴漿菌細胞中,證明它能夠讓生物的各項功能正常運作。

 日本學者曾經製造出鹼基對數目為生殖道黴漿菌十倍的基因體,但他們的方法是結合兩種現有細菌的染色體。相較之下,文特的團隊可說是一磚一瓦、白手起家,難度與開創性都遠高於前者。

 研究人員首先對生殖道黴漿菌重新進行基因定序,做為後續步驟的依據。然後以化學合成方法,製造出一百零一個生殖道黴漿菌DNA的「基因盒」(cassette),每一盒約含五千至七千個鹼基對,彼此部分重疊,並加入一些天然生殖道黴漿菌沒有的基因資訊,做為合成之後驗證身分的「浮水印」。

 接下來研究人員展開五個步驟,以大腸桿菌與釀酒酵母做為基因選殖(cloning)的宿主,像一層一層堆疊積木一般,讓一百零一個個基因盒相互結合在一起。隨著鹼基對數目逐漸增加,結構越來越脆弱而難以處理,但研究人員最終還是克服挑戰。大功告成的基因體分子量高達卅六萬「千道爾頓」(kDa),如果以十級字印出其代碼(A、C、G、T),可以印出一百四十七頁。

 未來研究人員將嘗試完全以人造基因體為材料,製造出活的生殖道黴漿菌細胞,文特去年實驗成功的「基因體移植」(genome transplantation)技術將派上用場。史密斯博士解釋:「那就像在電腦中安裝新軟體,我們要設法啟動植入的基因體,讓它開始運作。」




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