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Your Good Partner in Biology Research

給轉基因上保險

日期:2015-01-22 08:48:24

 轉基因生物和人造生物總是讓人歡喜讓人憂。現在,科學家們已經在用這些生物生產胰島素等藥物成分、開發生物能源、研究人類疾病和改善傳統農業。盡管轉基因生物的風險有被夸大之嫌,但轉基因逃逸的確可能擾亂自然的生態系統。

 

光靠物理防范顯然是不夠的,因為實驗室器具和工業設備可能破裂,工作人員也可能無意中把被污染的衣物帶回家。而且有些轉基因生物就是在開放環境下使用的,比如旨在阻斷瘧疾的轉基因蚊子。因此,科學家們致力于打造牢靠的生物防范措施。著名遺傳學家George Church教授就在這方面取得了突破性的成果。

 

2013George Church領導哈佛醫學院的研究團隊重新編碼了大腸桿菌的基因組。這是世界上首個基因組被重新編碼的生物,而這種生物需要受到嚴格的控制。

 

現在Church的研究團隊解決了這個問題,他們進一步改造了這個E. coli菌株,將一種人工合成的氨基酸整合到基因組的多個位點。缺乏這種氨基酸,細菌就不能將RNA翻譯成正確折疊的蛋白。這種人造氨基酸不存在于自然界中,E. coli本身也無法合成它,只能從特殊的人工培養基中獲得。這一成果發表在一月二十一日的Nature雜志上。

 

Nature雜志同時還發表了另一個團隊的研究成果,他們通過另一種方法使E. coli菌株依賴于人造氨基酸。這個團隊的領導者是與Church長期合作的耶魯大學的Farren Isaacs。這兩項研究首次將人造營養物質作為生物防護手段,這樣的策略可以確保轉基因生物在開放環境下的安全性。

 

“就基因組功能而言,這是迄今為止人們對基因組做出的最大改動,”Church說。

 

Church的研究團隊還讓這種E. coli抵抗了兩種病毒,并準備進一步擴寬它的抵抗范圍。這種設計能讓E. coli更加安全,因為病毒感染不僅會造成很大的經濟損失,還可能引起生態問題。

 

鎖住轉基因

 

為了確保這種E. coli的安全性,研究人員對其基因組做出了49處改變,使其依賴于人造營養物。某個細菌隨機抵消所有這些改變,同時不獲得有害突變,這種可能性是相當低的。

 

目前這種E. coli的逃逸率(不依賴人造氨基酸存活)“低到無法檢出,”Church說。研究人員總共培養了一萬億E. coli細胞,兩周之后無一逃逸。“這比NIH推薦的轉基因生物逃逸率好一萬倍,”Church說。

 

研究人員重新設計了三個基本蛋白,獲得了兩個依賴性的E. coli菌株。“同時使用三個蛋白威力更強,”Church說。他預計,未來用更多人造氨基酸改造E. coli,可以完全抹殺轉基因逃逸的可能性。

 

Church的這種方法是否存在缺陷,還有待于時間的檢驗。就目前而言,他對自己團隊的結果很滿意。

 


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