(25)-9.4 展望化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論

第四節(jié)展望

2004年合成生物學(xué)被美國MIT出版的《技術(shù)評(píng)論》評(píng)為“將改變世界的10大新技術(shù)之一”。美國生物經(jīng)濟(jì)研究協(xié)會(huì)2007年發(fā)表了題為《基因組合成和設(shè)計(jì)未來：對(duì)美國經(jīng)濟(jì)的影響》的研究報(bào)告。合成生物學(xué)的意義加速合成生物系統(tǒng)工程化的進(jìn)程驗(yàn)證和深化對(duì)于生物現(xiàn)象的理解倫理問題和爭議我們制造生命后，會(huì)不會(huì)肆意對(duì)待所有生命，包括人類生命？加拿大生物倫理學(xué)組織ETC團(tuán)體主任帕特·穆尼說，文特爾制造出了“一個(gè)基架，在此基架上人們幾乎可以制造出任何東西”，“它可以用于研究新型藥物，也可以用于對(duì)人類產(chǎn)生巨大威脅的生物武器”。合成生物學(xué)使用合成的致死的和有毒的病原體進(jìn)行恐怖主義襲擊、生物戰(zhàn)或種種惡意使用。例如新的或改變了的致病病毒或細(xì)菌；制造產(chǎn)生毒素的合成有機(jī)體。合成生物學(xué)大事記1828年，Wohler利用氰酸銨合成尿素。1953年，Miller通過放電合成氨基酸，模擬原始地球的有機(jī)物發(fā)生過程。1965年9月17日，中國合成了第一個(gè)人工合成的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素。1968年，Khorana等合成了核苷酸及基因密碼子。1970年，Khorana等首次用化學(xué)方法人工合成了有77個(gè)核苷酸對(duì)的酵母丙氨酸的結(jié)構(gòu)基因。1972年，Price和Conover等的實(shí)驗(yàn)室各自用反向轉(zhuǎn)錄酶合成了家兔和人的珠蛋白基因，這是首次合成真核生物的基因。1973年8月，Khorana等又合成了具有126個(gè)核苷酸對(duì)的大腸桿菌酪氨酸t(yī)RNA基因，但并沒有轉(zhuǎn)錄功能。1973年11月，StanleyCohen和HerbertBoyle等精確地把基因或者DNA片段插入其他細(xì)胞中，從而建立了重組DNA技術(shù)。1977年，美國加州大學(xué)的Boyer等用化學(xué)方法合成了人生長激素抑制因子的基因。

1979年，Khorana等合成了酪氨酸阻遏tRNA以及酪氨酸t(yī)RNA基因。1981年11月20日，中國合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。尚輔網(wǎng)/2000年1月，Gardner等在大腸桿菌中構(gòu)建了基因開關(guān)(Toggleswitch)，一個(gè)合成的雙穩(wěn)態(tài)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。Elowitz等構(gòu)建了第一個(gè)合成的生物振蕩器——壓縮振蕩子(Repressilator)。這兩項(xiàng)事件標(biāo)志著合成生物學(xué)作為一項(xiàng)新的領(lǐng)域正式產(chǎn)生。尚輔網(wǎng)/2000年11月，Brenner等設(shè)計(jì)向細(xì)胞DNA中參入天然不存在的堿基的方法來發(fā)展人工遺傳系統(tǒng)，支持人工生命形式。2001年，Schultz實(shí)驗(yàn)室向大腸桿菌蛋白質(zhì)生物合成裝置中添入新的組分(tRNA/氨?！猼RNA合成酶組合)，使之能通過基因生成非天然的氨基酸。2002年8月，Cello等制造了第一個(gè)人工合成的病毒——脊髓灰質(zhì)炎病毒。尚輔網(wǎng)/2003年7月，Keasling等在美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室設(shè)立合成生物學(xué)部，并在大腸桿菌中成功地建立了合成青蒿素的網(wǎng)絡(luò)，使得青蒿素價(jià)格降低到原來的1/10。2003年8月，Schultz實(shí)驗(yàn)室又發(fā)明了一種向酵母中加入非天然氨基酸密碼子的方法，成功地向蛋白質(zhì)中導(dǎo)入了5種氨基酸。2003年12月，Venter小組合成了噬菌體φX174的基因組。2004年6月，第一屆合成生物學(xué)國際會(huì)議在美國麻省理工學(xué)院召開。2004年10月，美國、加拿大與日本的學(xué)者合作將收集到的1918年西班牙流感病毒的DNA片段進(jìn)行分析，并據(jù)此人工合成了該株流感病毒編碼HA和NA蛋白的基因，進(jìn)而獲得了新的流感病毒。該病毒表現(xiàn)出與西班牙亞型流感病毒相近的致病性。。尚輔網(wǎng)/2004年12月，Libchaber小組嘗試創(chuàng)造了一個(gè)模擬人造生物——“囊生物反應(yīng)器”(Vesiclebioreactors)，其組成部分來自不同的生物材料：由蛋清中的脂肪分子和大腸桿菌細(xì)胞提取物組成?！澳疑铩眱?nèi)的基因可控制合成α-溶血素(α-hemolysin)。

2005年8月，美國舊金山舉行了合成生物學(xué)會(huì)議，討論了合成生物學(xué)在藥物開發(fā)、細(xì)胞編程和生物機(jī)器人方面的潛在應(yīng)用，以及隨之而來的生物安全、倫理、法律等問題。

2005年11月，美國麻省理工學(xué)院的研究人員在大腸桿菌中加入一個(gè)合成的傳感器激酶，使細(xì)菌能對(duì)不同光照條件作出應(yīng)答。

2006年，Keasling實(shí)驗(yàn)室將多個(gè)青蒿素生物合成基因?qū)虢湍妇挟a(chǎn)生了青蒿酸，并通過對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)不斷改造和優(yōu)化，使產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級(jí)水平的提高。尚輔網(wǎng)/2008年2月，Venter小組人工合成了生殖支原體的基因組DNA，這是第一個(gè)人工合成的原核生物基因組。2008年12月，Becker等設(shè)計(jì)并合成了重組的蝙蝠SARS樣冠狀病毒。2009年2月，日本東京大學(xué)和科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)的TomohisaSawada等應(yīng)用納米技術(shù)合成了只有1對(duì)堿基對(duì)的世界最短的雙鏈RNA片段和只有3對(duì)堿基對(duì)的雙鏈DNA片段。2010年1月，美國Cell雜志和英國Nature雜志同時(shí)為合成生物學(xué)創(chuàng)建10年發(fā)表專題社論，并提出合成生物學(xué)將面臨的挑戰(zhàn)。尚輔網(wǎng)/2010年5月，Venter小組人工合成了蕈狀支原體基因組，并在山羊支原體細(xì)胞中成功復(fù)制、翻譯并傳代，實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)具有人造基因組的活細(xì)胞。2010年10月，Venter小組使用8個(gè)只含有60個(gè)核苷