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合成生物学大突破!中国首次人工创建单条染色体真核细胞

2018-08-03 03:17:27大公报 作者:倪梦璟
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图:中科院2日宣布,中国科学家首次人工合成单条染色体的真核细胞。图为覃重军研究员在观察单染色体酵母的生长情况\中新社

8月2日,中国科学院在上海举行的“国际首例人造单染色体真核细胞研究成果”新闻发布会上宣布,中国科学家历经4年攻关,在“人造生命”获得重大突破——在国际上首次人工创建了单条染色体的真核细胞,打破了自然生命的界限。从基础研究的角度来说,造出了一个简约化的生命体。该成果研究团队负责人覃重军在接受大公报采访时表示,该研究有助於加快人类研究染色体异常等相关疾病的步伐。
 
2010年,美国科学家克莱格.文特尔及其科研团队在《科学》杂志报道了世界上首个“人造生命”——含有全人工化学合成的与天然染色体序列几乎相同的原核生物支原体,引起轰动。
 
单条染色体具完整功能
 
时隔8年,中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室覃重军研究团队与合作者历经4年攻关,通过15轮染色体融合,完成了将单细胞真核生物——酿酒酵母天然的16条染色体人工创建为具有完整功能的单条染色体,取得了合成生物学领域上具有里程碑意义的重大突破。该项完全由中国科学家独立完成的研究表明,天然复杂的生命体系可以通过人工干预变得简约,自然生命的界限可以被人为打破,甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。
 
自然生命体分为真核生物和原核生物,真核生物含有多条线型结构的染色体,而原核生物通常仅含有1条环型结构的染色体。研究团队负责人覃重军介绍,把16条染色体上的所有遗传信息放在一条上,在这里可以看到染色体结构发生巨大变化,但是细胞生长跟原来一模一样,功能也几乎都是一样的。从基础研究的角度来说,造出了一个简约化的生命体。
 
“我们此次创造的单染色体真核细胞酵母,尽管只是初步,却给整个生物合成学带来了良好的研究开端,为今後相关饮食研究、疾病治疗等领域,带来更多希望。”覃重军同时表示,尽管该研究处於起步阶段,“并不是说我们的成果一出来,马上就能说解决哪个疾病,量产哪个制剂。”
 
为研究细胞衰老提供模型
 
染色体携带了生命体生长与繁殖的遗传信息,酿酒酵母是研究染色体异常的重要模型,因其1/3基因与具有23对染色体的人类基因同源。而与天然酵母的32个端粒相比,覃重军研究团队人工创造的单条线型染色体仅有2个端粒,“端粒是线型染色体末端的保护结构,人类的过早衰老与染色体的端粒长度直接相关。而且端粒的缩短还与许多疾病相关,包括基因突变,肿瘤形成等。”该项研究的成果,为研究人类端粒功能及细胞衰老提供了很好的模型。
 
该成果已於2日在国际知名学术期刊《自然》在线发表。《自然》科研中国区总监保罗.埃文斯评价称,论文作者均来自中国,显示出中国在建立可持续科研生态体系方面的投资和众多努力,这样的科研生态体系也有利於基础研究的开展和探索关於生命的基本问题。
 
“人造生命”并非想像般离奇
 
对於成功创建世界首例人工单染色体真核细胞,研究团队负责人覃重军2日表示,事实上“人造生命”并非想像般离奇。
 
“可能大家不是很了解我们的研究,一听到人造生命,可能想到了外星人,但其实没那麽可怕,我们现在还只是在微生物方面,但有了我们这个开端,从微生物到植物到动物,以後有可能都可以得到进一步剖析了解,这是非常有意义的事情。”
 
而从克隆羊多利到克隆猴中中和华华的诞生,再到“人造生命”问世,覃重军直言,这都是人类科学进步的一个过程。
 
“我们没有必要太过担忧,科学是一个循序渐进的过程,而不是一步登天的事情,即使是克隆技术,人类可以从中比如推进全新医药研发产业链,对於人类克服众多疾病带来福音。”覃重军说。
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