Nature：George Church突破性成果，给转基因“上保险”

　　转基因生物和人造生物总是让人欢喜让人忧。现在，科学家们已经在用这些生物生产胰岛素等药物成分、开发生物能源、研究人类疾病和改善传统农业。尽管转基因生物的风险有被夸大之嫌，但转基因逃逸的确可能扰乱自然的生态系统。

　　光靠物理防范显然是不够的，因为实验室器具和工业设备可能破裂，工作人员也可能无意中把被污染的衣物带回家。而且有些转基因生物就是在开放环境下使用的，比如旨在阻断疟疾的转基因蚊子。因此，科学家们致力于打造牢靠的生物防范措施。著名遗传学家George Church教授就在这方面取得了突破性的成果。

　　2013年George Church领导哈佛医学院的研究团队重新编码了大肠杆菌的基因组。这是世界上首个基因组被重新编码的生物，而这种生物需要受到严格的控制。

　　现在Church的研究团队解决了这个问题，他们进一步改造了这个E. coli菌株，将一种人工合成的氨基酸整合到基因组的多个位点。缺乏这种氨基酸，细菌就不能将RNA翻译成正确折叠的蛋白。这种人造氨基酸不存在于自然界中，E. coli本身也无法合成它，只能从特殊的人工培养基中获得。这一成果发表在一月二十一日的Nature杂志上。

　　Nature杂志同时还发表了另一个团队的研究成果，他们通过另一种方法使E. coli菌株依赖于人造氨基酸。这个团队的领导者是与Church长期合作的耶鲁大学的Farren Isaacs。这两项研究首次将人造营养物质作为生物防护手段，这样的策略可以确保转基因生物在开放环境下的安全性。

　　“就基因组功能而言，这是迄今为止人们对基因组做出的最大改动，”Church说。

　　Church的研究团队还让这种E. coli抵抗了两种病毒，并准备进一步扩宽它的抵抗范围。这种设计能让E. coli更加安全，因为病毒感染不仅会造成很大的经济损失，还可能引起生态问题。

　　锁住转基因

　　为了确保这种E. coli的安全性，研究人员对其基因组做出了49处改变，使其依赖于人造营养物。某个细菌随机抵消所有这些改变，同时不获得有害突变，这种可能性是相当低的。

　　目前这种E. coli的逃逸率（不依赖人造氨基酸存活）“低到无法检出，”Church说。研究人员总共培养了一万亿E. coli细胞，两周之后无一逃逸。“这比NIH推荐的转基因生物逃逸率好一万倍，”Church说。

　　研究人员重新设计了三个基本蛋白，获得了两个依赖性的E. coli菌株。“同时使用三个蛋白威力更强，”Church说。他预计，未来用更多人造氨基酸改造E. coli，可以完全抹杀转基因逃逸的可能性。

　　Church的这种方法是否存在缺陷，还有待于时间的检验。就目前而言，他对自己团队的结果很满意。

　　作者简介

　　著名遗传学George M. Church是哈佛医学院的遗传学教授、Wyss研究所的核心成员。他被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。1984年，Church和Walter Gilbert发表了首个直接基因组测序方法，该文章中的一些策略现在仍应用在二代测序技术中。此外，如今的多重化分子技术和条码式标签也是他发明的。Church还是纳米孔测序技术的发明者之一。