如果我们的DNA可以更优,那会怎样?如果我们可以修复致病的缺陷,添加我们身体所不具备的功能,像软件一样优化一切,那会怎样?合成DNA有望让这一切成为可能。
我指的不是微小的变化:剑桥大学的研究人员实际上是从零开始,一个分子一个分子地构建人类染色体。这是整个项目 合成人类基因组计划,获得10万英镑资助。目标是什么?创造能够完成天然细胞所有功能的人造细胞,并且做得更好。 好多了。
一款价值千万的游戏,足以改变医学
Il 威康信托基金世界上最大的医疗基金会决定全力投入一个直到最近才看起来像是纯粹疯狂的项目。 正如我在本文中指出的那样合成生物学已被证明可以应用于更简单的生物体。现在轮到人类了。
杰森·钦剑桥大学MRC分子生物学实验室的项目主任毫不怀疑(他很幸运):
“合成大型基因组(包括人类细胞基因组)的能力有可能改变我们对基因组生物学的理解,并深刻改变生物技术和医学的视野。”
这种方法雄心勃勃,但有条不紊: 从单个合成染色体开始, 这约占我们总 DNA 的 2%。
合成DNA行动背后的策划者
朱利安·塞尔该项目的关键人物,在DNA复制和细胞修复机制研究领域享有盛誉。他的 缓解DNA复制阻滞的机制研究 对于理解如何构建功能性人工染色体至关重要。
塞尔解释说:“合成大量人类染色体片段,甚至整个基因组的能力,将使我们能够以前所未有的精度和规模,检验基因与其他遗传元件如何相互作用,进而调控基因组功能的现有理论。” 这项研究获得的洞见或将为设计安全有效的细胞疗法铺平道路。
针对病毒和肿瘤的定制染色体
这个想法既令人着迷又令人不安: 重新编程的人类细胞 对病毒免疫,抗癌症,能够在体内产生药物。 正如先前对合成细胞的研究表明,合成DNA可以被设计成在杀死正常细胞的条件下发挥作用。
该团队正在开发一种方法,使染色体序列的微小变化对产生的蛋白质的影响最小化。这是一个微妙的平衡:改变的程度要足以实现新功能,但又不能太大,以免损害细胞的生命。

合成DNA的伦理幽灵
合成生物学的每一次进步都会重新点燃(理所当然) 关于科学伦理界限的争论. 罗宾·洛弗尔-徽章 弗朗西斯克里克研究所的结论是:
“目前还没有关于创造合成人类的建议。我们不知道该怎么做,而且这可能非常危险。”
该项目包括一个专门的社会科学项目,由 张 肯特大学将与世界各地的民间社会伙伴合作,探索所开发工具的社会伦理影响。该方法被称为“精心综合”,旨在为全球化时代负责任的科学实践建立新的范式。
合成DNA从理论到实践
技术挑战巨大。今天我们已经能够 合成细菌基因组但转向人类染色体则意味着要应对数量级的复杂性。研究人员正在开发新的机器人组装技术和生成式人工智能,以实现合成哺乳动物染色体的工程化。
而这段旅程,有起有落,仍将继续。
用合成DNA书写的未来
建立基础、测试概念、改进方法以及纳入伦理考量将需要很多年的时间。即使工程生物学技术不断进步, 可靠地构建完整的合成人类基因组并在人类健康中产生有意义的应用可能需要数十年的时间。
迈克尔·邓恩惠康发现研究主任对此持乐观态度:
“通过创建合成人类基因组所需的工具和方法,我们将解答有关我们尚无法预测的健康和疾病的问题,进而改变我们对生命和福祉的理解。”
正如科学界常有的情形一样,通往合成DNA的道路可能比最终结果本身更有价值。每一次构建人工染色体的尝试都让我们对生命的运作方式有了新的认识,开启了我们今天甚至无法想象的可能性。