把合成DNA的目标设的远大些?对人类基因下手怎样(基因工程对人类有哪些影响？)

把合成DNA的目标设的远大些?对人类基因下手怎样

2015年7月，100位遗传学家在纽约基因组中心汇聚一堂，围绕酵母展开讨论。包含1200万碱基对的酿酒酵母基因，是目前为止科学家成功合成产生的最长基因组。Autodesk软件公司Bio/Nano研究组的研究员安德鲁·何塞尔(Andrew Hessel)获邀在会议上发言。台下观众问他接下来会是何种有机体被合成。“我们在从事世界上最复杂的遗传工程。”何塞尔说，“为什么不把目标设的更远大些？对人类基因下手。”

大胆的发言引起与会人员的讨论。不久之后，何塞尔联系到哈佛大学著名遗传学家乔治·丘奇（George Church），试探他对所谓“人类基因组计划2.0”的兴趣。“在我看来这是显而易见的，”何塞尔回忆道，“如果我们能够读取和分析人类基因组，那我们也应该能够编写它。”

一年后，何塞尔的愿景成真。2016年5月，多位科学家、律师和政府代表聚集在哈佛大学，商议“人类基因组编写计划”（HGP-Write），这一计划旨在实现从化学成分合成人类的整个基因组，并让它们在活细胞中获得功能。此前科学家已经开展了规模宏大的“人类基因组计划”（HGP），耗资30亿美元的HGP计划希望能够测定人类染色体中所包含的核苷酸序列，绘制人类基因组图谱，最终达到破译遗传密码的目的。截止到2005年，人类基因组计划的测序工作已经基本完成（92%）。此番新的HGP-Write计划将在之前研究的基础上展开。

丘奇是哈佛研讨会的主要倡导人之一，丘奇实验室正在进行大肠杆菌基因组450万碱基对的合成工作。另一位倡导人是遗传学家杰夫·伯克（Jef Boeke），他曾领导纽约大学团队历时七年成功合成酿酒酵母染色体。“我想我们都意识到我们两人在这两个基因组上已经做得足够好了，我们应该向更大的目标进发。”丘奇说。

会后发表的科学论文正式提出研讨会的建议：大力发展DNA合成技术，让人工生产基因变得更容易、更快速和更便宜。目前，我们可以合成包含200个碱基对的短链DNA，但自然基因上的碱基对平均可达数千个。而且当下的基因合成手段也有过于低效和耗资高昂的缺点。在生物科学中，DNA合成是一切实验的基础。癌症研究和疫苗开发都有赖于此。所以，尽管当前的手段笨重无比，但科学家们别无选择。

人类基因组的30亿碱基对被视为项目的终极目标，它像巨大的奖赏吸引研究者向前奋进。科学家预期投入十年时间以及10亿美元的资金来完全合成一个活细胞的DNA。HGP-Write计划的研究成果或将对现实世界带来广泛而真切的影响。不过在目前，合成生物学的技术进步仍是最要紧的事。值得一提的是，五月份的研讨会也收到了一些冷淡回应。主办方出于保密的考虑拒绝了新闻界参加，少数被邀请参加活动的科学家因此拒绝出席。

此外还有更大的问题：人工生产的基因组在伦理上引发的基因专利问题。在CRISPR基因编辑技术问世之初，一些涉及基因优化和无亲婴儿的担忧便随之产生。美国国立卫生研究院院长弗朗西斯·柯林斯（Francis Collins）承认，“从DNA读取到DNA编辑是一个自然的步幅”。不过他也提出警告，“任何对真实世界有影响的项目都需要从不同角度进行广泛讨论，最重要的是需要普通大众的参与。”

实验室之外的实际应用尚且遥不可及，甚至有可能人类基因组的合成在最后被证明根本不可行。在任何情况下，项目的成果都不会“像新生儿那样令人兴奋或感令人回味”，何塞尔说。“会后所谈到的一些事情十分荒唐，让人想要赶快结束这一场科技泡沫。”

HGP-Write的中心目标是改进合成技术，使编写更长的遗传物质链变得更容易。当前的技术使用软件设计DNA链的布局，然后实验室机器根据这些模版完成合成和装配。这一笨重的过程限制研究人员只能制造短链DNA。何塞尔看到增强版软件更精确设计基因组的潜力，以及利用酶来构建DNA的新手段所带来的便利。“如果我们能够实现这一点，在数小时内完成大型基因组的编写将成为可能。”他说。

更小的动植物基因组的合成也可作为研究的附带成果产生。其中一个主要的科学益处是用于药物测试的活细胞系的产生。全基因组的合成也可帮助降低基因编辑的成本。相对于CRISPR的单独编辑，生成一个完整的基因组允许一次性进行成千上万的编辑。丘奇举例提到基因组经过编辑可获得多重病毒抗性的潜力。

以上只是HGP-Write的“副产品”。何塞尔认为：该计划的真正目的是推动技术进步，并带来更长远的利益。“由于所有这些（合成）技术呈系数级增长，我们应该继续推动改进，而不是满足于当下。”丘奇说。未来20年，人类有可能将合成人类基因组的成本降低至10万美元。十年前人们对这一操作的估价还高达120亿美元。

在接下来的几个月里，科学家将尝试落实HGP-Write。当然具体情况还取决于资金。Autodesk公司已承诺出资25万美元，而组织方希望能够在2017年年底之前筹得1000万美元。同时，他们还将扩大HGP-Write对话。“我希望它尽可能地开放和透明，”何塞尔说，“并保持对这种强大通用技术的兴趣，如此使我们可以专注于生命机制本身。我们需要把它了解透彻。”

基因工程对人类有哪些影响？

20多年来，基因工程得到了迅速发展，对人类社会的经济活动和社会活动带来越来越重大的影响。

（1）基因治疗和诊断

①基因治疗

美国卫生研究院已批准对一些遗传病、病毒病和恶性肿瘤实施基因疗法，这是用正常基因代替致病突变基因来治疗疾病的一种方法。

肿瘤是现在人类生命之大敌，其发生的原因是由于原癌基因活化，或抑制癌的基因失活，使正常细胞失控而得以迅速繁殖，形成肿瘤。如基因治疗黑色素瘤是引入肿瘤坏死因子的基因，使其扩增，再输给患者，因而专一性杀伤黑色素瘤细胞。

基因治疗包括：基因补偿，即把功能正常的外源基因导入受体细胞的基因缺陷部位，补充缺失的内源基因；基因置换，即切除或灭活内源异常基因，原位插入具有正常功能的外源基因；基因添加，即在正常或肿瘤细胞内加入外源基因，使之产生保护组织或抑制细胞发生病变。

②基因诊断

基因已开始用于疾病的诊断，这就是基因探针。基因探针是一段已知基因的有关核苷酸序列，或是某种完整的基因。它是利用核酸碱基互补原理，通过基因探针与被检物核酸进行杂交，来检测被检物的核酸同源系列，特异性高，重复性好，能直接检出微量病原体。现已有数十种遗传病可以用DNA探针进行诊断，为流行病调查和传染病的早期诊断提供了重要手段。

（2）基因工程药品

自从利用微生物发酵生产抗菌素以来，生物技术在医药上的应用就备受关注。现在微生物发酵可生产890多种抗菌素，还有氨基酸、维生素、酶制剂、生物制品等，对保障人体健康起了十分重要的作用。基因工程的问世又开创了医药生产的新途径，为疑难病治疗提供了更有力的武器。

20世纪70年代初期，美国加利福尼亚大学分子生物学家博耶和科恩将哺乳动物基因插入大肠杆菌获得成功，奠定了基因工程技术基础。70年代末，利用基因工程技术获得了人胰岛素。1982年，美国药品与食品管理局(FDA)批准美国礼莱公司的人胰岛素产品投放市场，这标志着基因工程技术已从技术开发阶段进入到商品开发阶段。在随后的10年左右时间里，各发达国家竞相开发基因工程产品。到目前为止，全世界已建立1000多家生物技术公司，其中大部分都在从事基因工程药物的研究开发。

据报道，到1997年7月，美国FDA批准上市的基因工程药物、疫苗和注射用单克隆抗体有39种。现在日本批准上市的有24种，我国已批准的有十几种。其品种主要是胰岛素、干扰素类、人生长激素、白细胞介素、血细胞生长素等，对提高人体免疫力和对一些癌症的治疗发挥了重要作用。

目前人类对人类基因的了解达到什么程度了?

一
系统论是奥地利生物学家贝塔朗菲在20世纪40年代建立起来的.
二
贝塔朗菲在20世纪40年代建立了系统论以后,在自然科学中相继出现了信息论,控制论,混沌论,协同学,耗散结构理论等等理论,这些理论,现在统称为“系统理论”.
三
贝塔朗菲在20世纪40年代建立了系统论以后,不久,在20世纪50年代一开始,因为沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构,生物学进入“分子生物学”的新阶段.
四
人类基因组计划的完成,是人类科学历史上的一件大事情.现在,在我们中国的普通公民中的印象是生命科学取得了一个伟大的胜利.
五
人类基因组计划的完成,第一次在生物学领域引起了对还原论思想的批判.生命科学的研究长期以来受研究手段的局限,只能把复杂系统分解成非常细小的局部加以研究,无法完整地理解系统水平的行为规律,长期以来的研究方式多是基于“还原论”的思路,把人体分割成许多独立的部分,层层细分进行研究.
六
人类基因组计划的发起者和重要带头人胡德,在发现人类基因组计划不能解决生命问题以后,立刻从还原论的立场跳出,打出“系统生物学”的新旗帜.
七
已经如前面所说,系统论是奥地利生物学家贝塔朗菲在20世纪40年代建立起来的,贝塔朗菲已经是用系统论的思想在研究生物学
八
胡德的系统生物学,已经传入我国,陈竺的系统生物医学研究所就是这个思想的产物.
(“系统生物学”,已经得到充分的宣传,使许多人不得不用系统论这个口号了.当然,在还原论向系统论转变的初期,出现表面的系统论,实际的还原论,这是非常自然的事情,这只是向真正的完全的系统论前进的一个过程,真正的完全的系统论是肯定会实现的,比较几年前,还根本没有人愿意说自己是系统论的时候,我们会感觉已经有了非常大的进步了.)
マo︵祐穿ヤ 回答时间 2008-04-05 19:36

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