合成人類基因組看起來越來越可行，但這麼做意味著什麼？
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科學家們正在考慮製造人類基因組，這意味著他們將使用化學物質製造出人類染色體中包含的所有 DNA。
對生命科學領域的業內人士來說，這一前景既讓人興奮又讓人擔心，因為人類有可能以克隆方式利用合成基因組製造出沒有親生父母的人類個體。
這一項目目前仍然處於發想階段，而且在 DNA 合成的整體改進上還有很長的路要走。不過，上個星期二，一些人已經在波士頓哈佛醫學院（Harvard Medical School）的一次閉門會議上對此進行了討論。主辦方要求將近 150 位出席者不要接觸媒體，也不要在會議期間在 Twitter 上發推。
會議組織者表示，該項目將獲得巨大的科學回報，而且將是之前「人類基因組項目」的延續。「人類基因組項目」的目標是解讀人類 DNA 圖譜中三十億個化學單元的順序。此次的新項目不僅將閱讀人類基因組，還將創作人類基因組，即利用化學物質合成所有三十億個基因單元。
不過這種嘗試將會帶來許多倫理問題。科學家能否創造出具有某些特點的人類個體，比如只適合充當士兵的個體？他們能否創造出某些人的複製品？
斯坦福大學生物工程師德魯·恩迪（Drew Endy）和西北大學生物倫理學家勞里·佐洛思（Laurie Zoloth）在一篇評論該項目的文章中寫道：「比如說，我們是否可以測定併合成愛因斯坦的基因組？如果可以，我們應該製造多少個愛因斯坦的基因組並將其注入細胞中？又該由誰來製造這些基因組？」
六十個托盤可以容納由 23040 個不同的克隆 DNA 片段組成的整個人類基因組。圖片版權：James King-Holmes/Science Source
恩迪博士表示，雖然他受到了邀請，但他並沒有出席這場在哈佛大學召開的會議，因為這場會議沒有向足夠多的人開放，也沒有對這項工作的倫理影響給予足夠多的考慮。
哈佛醫學院遺傳學教授喬治·丘奇（George Church）是該項目的一位組織者，他表示，人們對這件事存在誤解，因為該項目的目的不是創造人類，僅僅是製造細胞，而且不限於人類基因組。實際上，他們的目的是提高合成 DNA 的整體能力，這種技術可以用於各種動物、植物和微生物。
丘奇博士在接受採訪時表示：「我覺得這些人的描述並不符合項目的實際情況。」
他表示，他們之所以拒絕媒體採訪這次會議，並且禁止人們在推特上發文，是因為項目組織者為了增加透明度，向科學期刊提交了一篇論文。在論文發表之前，他們不能公開討論其中的思想。丘奇和其他組織者還表示，他們從一開始就對倫理問題進行了充分的討論。
項目最初被稱為「HGP2：人類基因組合成項目」，其中 HGP 是「人類基因組項目（Human Genome Project）」的縮寫。根據哈佛會議邀請函上的說法，項目的主要目標「是在 10 年時間裡在一個細胞系中合成完整的人類基因組。
2013 年，該項目的一位組織者喬治·丘奇在哈佛醫學院實驗室里。圖片版權：Jessica Rinaldi/路透社
不過，到了會議召開的時候，項目名稱已經改成了「HGP 創作：在細胞中測試大型合成基因組」。
丘奇博士表示，項目目前還沒有獲得資助，不過，他們將向許多公司和基金會提出邀請，其中一些機構已經表現出了對項目的興趣。他們也會向聯邦政府提出邀請。美國國立衛生研究院（National Institutes of Health）的一位女發言人拒絕對此發表評論，她表示，該項目目前還處在一個極不成熟的階段。
除了丘奇博士，項目組織者還包括紐約大學蘭貢醫學中心（NYU Langone Medical Center）系統遺傳學學院院長傑夫·伯克（Jef Boeke）和在灣區軟體公司歐特克（Autodesk）工作的安德魯·赫塞爾（Andrew Hessel）。赫塞爾自稱是未來學家，他在 2012 年首次提出了這個項目。
目前，學術機構和商業領域可以改變細胞中的 DNA，如添加外來基因，或者改變現有基因中的基本結構。這種技術經常被用於製造藥物，比如在轉基因細胞中生成治療糖尿病的胰島素，或者用於開發轉基因農作物。由於將這種新技術用於改變胚胎基因會產生倫理問題，因此科學家目前正在對此展開辯論。
如果能夠合成一個基因甚至整個基因組，人們將有機會對 DNA 做出更大的改變。
例如，一些公司正在利用酵母菌等生物製造複雜的化學物質，如調味品和香料。為此，他們不是像製造胰島素那樣在酵母菌中添加一個基因，而是添加多個基因，這樣才能在細胞中創造出生成化學物質的整個過程。同這種複雜的基因修改相比，從零開始合成 DNA 可能要更容易一些。
目前，合成 DNA 不僅難度很大，而且容易出錯。現有技術只能可靠地製造出包含大約 200 個鹼基對的分子鏈（「鹼基對」是 DNA 中的基本化學單元）。一個基因可能包含數百個甚至數千個鹼基對。要想合成一個基因，需要將多條包含 200 個鹼基對的分子鏈拼接在一起。
不過，成本和能力問題正在迅速得到改善。斯坦福大學的恩迪博士是 DNA 合成公司 Gen9 的聯合創始人，他表示，基因合成的成本已經從 2003 年的每對鹼基 4 美元降至目前的每對鹼基 3 美分。不過，即使按照這個價格計算，合成三十億鹼基對的成本也將達到 9 千萬美元。恩迪表示，如果合成成本繼續按照同樣的速度下降，這一數字將在 20 年後達到 10 萬美元。
基因科學家 J·克雷格·文特爾（J. Craig Venter）合成了一個細菌基因，包含大約一百萬個鹼基對。這個合成基因被添加到了一個細胞之中，並且控制了這個細胞。不過，文特爾博士首次合成的這個基因基本上是對現有基因的複製，因此他和他的同事今年又合成了一個更具原創性的細菌基因，包含大約 50 萬個鹼基對。
伯克博士正在領導一個國際團隊合成酵母菌基因，該基因由 1200 萬個鹼基對組成。這些科學家對酵母菌基因進行了修改，如刪除了一些不包含任何功能的 DNA 片斷，希望能夠製造出一個簡潔穩定的基因。
不過人類的基因是酵母菌基因的 200 多倍。而且，這種合成的可行性仍然有待觀察。
DNA 合成公司 DNA2.0 的首席執行官傑里米·明舒爾（Jeremy Minshull）對這類研究的價值提出了質疑。
明舒爾博士也獲得了這次哈佛會議的邀請，但他沒有出席。他表示：「目前，我們對於製造出的基因的理解遠遠落後於我們的製造能力。雖然我們能夠製造出越來越多的基因，製造成本也變得越來越低，但我認為這並不能讓我們理解需要的究竟是什麼。」
翻譯 熊貓譯社 劉清山
題圖來自 www.fastcoexist.com
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