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人工合成酵母染色体已达8条

2017年03月15日 07:33 来源于 财新网
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改造酵母菌有望提高其生产效率、降低能耗,或者实现在特殊情况下,如高温、极端PH值等环境中酵母的适应能力
3月10日出版的Science(《科学》)杂志总共刊发了一组有关“人工合成酵母基因组项目”的论文。这是一个中外科学家分工协作的项目,论文称科学家团队人工合成了5条酵母菌染色体。中国科学家在此基础上又有新进展。 视觉中国

  【财新网】(见习记者 刘巍)3月10日出版的Science(《科学》)杂志总共刊发了一组有关“人工合成酵母基因组项目”的论文。这是一个中外科学家分工协作的项目,论文称科学家团队人工合成了5条酵母菌染色体。中国科学家在此基础上又有新进展。

  3月12日,深圳国家基因库合成与编辑平台负责人沈玥向财新记者透露,酵母菌7号和13号染色体的重建已基本完成,未来用途正在探索中。在协作组的共同努力下,剩余染色体的合成工作预计2018年可全部完成。

  2014年,这些科学家团队实现了酵母菌第一条染色体即3号染色体的全合成。加上最近取得的成果,人工合成酵母菌染色体数量已达8条。

  据华大基因方面介绍,正全力以赴与合作单位共同完成7号与13号染色体的任务。整个项目中,华大基因的贡献占中国工作量的54.7%。

  该项目由中国、美国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等国多个研究机构参与,旨在重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体,并添加第17条染色体。项目命名为“Sc2.0 Project”。

  目前国际协作组宣布:刚刚完成真核生物酿酒酵母2号、5号、6号、10号和12号这5条染色体的从头设计与全合成。来自天津大学、清华大学、华大基因的中国科学家团队完成了合成染色体中的4条,占完成数量的66.7%。华大基因方面称,其主导完成了2号染色体的合成工作,并联合英国爱丁堡大学共同完成了验证工作

  中科院院士、华大基因理事长杨焕明在3月11日深圳举行的Sc2.0 Project发布会上表示:合成酵母染色体实现了从基因组的阅读、解读到重新设计,即在基因组层面的编写。

  合成生物领域是近年来科研和投资热点。

  杨焕明说,重新设计整个酵母将对发酵工业,包括遗传工程、药物、食物的生产都将产生深远影响。目前生物产业最重要的是发酵产业,作为该产业中的“工具”生物,酵母已有广泛应用,大部分目前使用的化工品都是用酵母合成。

  沈玥向财新记者举例,原本需要通过种植植物再提取青蒿素,现在可以通过酵母进行生产,是生产方式上的巨大变化。

  据财新记者了解,改造酵母菌有望提高其生产效率、降低能耗,或者实现在特殊情况下,如高温、极端PH值等环境中酵母的适应能力。

  华大基因研究院院长、国家基因库执行主任徐讯在发布会上表示,在合成的酵母菌2号染色体中,人为减少了碱基对数量。“少点好,可以少消耗点能量。”徐讯说。

  据《第一财经》报道,沈玥表示,在对2号染色体的设计中,华大基因团队简化了原有的基因组,设计了许多特殊的“元件”,增加了人工设计的“开关”,简化了编码,充分展现人类对于基因组编写能力已接近于计算机语言的可用性。

  沈玥向财新记者表示,基因中加入的“开关”让酵母能够适应特殊环境,自己进化出适合在这些环境下生存的菌株,以便科研人员筛选出菌株在基因组织层面的变化。

  发酵农业是酵母合成的一个大目标。杨焕明在发布会上表示,“未来农业是发酵农业,(不少产物)都可以用酵母来进行生产”。以前用细菌生产味精,现在味精、维生素等都开始用酵母来生产。徐讯描绘了发酵农业的未来图景:人类只需要两百来种有机物质就可以维持生存。不必再靠天吃饭。

  在合成生物行业,国内产业化发展与国外存在差距。沈玥认为,国内资金对于需要长时间进行孵化的项目较少投资,不过 “华大基因内部会有一套机制来鼓励团队进行商业化尝试”。

  从全球范围来看,合成生物领域已有不少初创公司。据《金融时报》和《财富》杂志等媒体报道,美国生物工程公司Zymergen分别在2015年6月和2016年底获得了A轮和B轮投资,A轮投资额为4400万美元(约合人民币3.04亿元),B轮投资是由Softbank(软银)领投的1.3亿美元(约合人民币10.4亿元)。

  创立三年来,Zymergen利用机器学习等技术重新设计微生物的基因构成。据《金融时报》报道,软银新成立的投资集团的负责人迪普•尼沙尔(Deep Nishar)表示,微生物基因编辑最终可用于创造新材料,比如工作于极端条件下的粘合剂或柔性电子器件,后者可用来生产掉落后不会破碎的消费类电子产品。

责任编辑:贺信 | 版面编辑:张柘
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