近日，美國(guó)生物合成領(lǐng)域?qū)＜腋ヂ逡恋?middot;羅穆斯伯格（Floyd Romesberg）在《自然》雜志發(fā)表了一項(xiàng)新成果。他首次用實(shí)驗(yàn)室合成的X-Y堿基對(duì)和相應(yīng)的氨基酸，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造出了含ATGCXY六種堿基的全新生命體。

這一成果打破了自然界的堿基束縛，創(chuàng)造出了自然界中不存在的全新生命體。然而，這一成果是否意味著人類開啟了可以按照自己的需求打造生命體的全新時(shí)代？對(duì)此，專家有不同看法。

突破第一關(guān)

“整個(gè)研究很有深度和廣度，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在這個(gè)方面做了20多年的研究，很系統(tǒng)。” 法國(guó)巴黎第六大學(xué)生物所計(jì)算定量生物系獨(dú)立課題組組長(zhǎng)葉世欣告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。

在基因中加入兩個(gè)堿基，相當(dāng)于將遺傳密碼子得到了擴(kuò)充，也就是說(shuō)，過(guò)去自然系統(tǒng)中的64個(gè)密碼子，“理論上，擴(kuò)充到了216個(gè)”。

密碼子通過(guò)編碼形成氨基酸，研究發(fā)現(xiàn)自然系統(tǒng)中的64個(gè)密碼子，形成20種氨基酸，并最終為地球生命的形成提供所需的蛋白質(zhì)。

64個(gè)密碼子和20種氨基酸的組合形成了地球上這么多生命，如果216種密碼子與其可能形成的氨基酸進(jìn)行組合，理論上說(shuō)，相當(dāng)于“讓細(xì)菌利用更多氨基酸來(lái)制作蛋白質(zhì)”。

一位不愿意透露姓名的基因研究專家告訴記者，能夠拓展遺傳密碼本身具有重大的理論意義。人工氨基酸改造研究已有多年歷史，但由于技術(shù)瓶頸和應(yīng)用推廣等問(wèn)題一直較“小眾”。而此成果讓科學(xué)家感覺(jué)“看來(lái)突破第一關(guān)了”。

基因治療新手段？

新的合成基因密碼的出現(xiàn)，讓人對(duì)基因治療的未來(lái)有了新的期待。然而，合成的新基因密碼是否會(huì)成為新的基因工具，從而為基因治療提供全新手段？對(duì)此，科學(xué)家認(rèn)為目前并不樂(lè)觀。

“完全合成的基因，到用于疾病治療有很大距離。” 溫州醫(yī)科大學(xué)附屬眼視光醫(yī)院研究員谷峰告訴記者，自然界已有的天然工具用于基因治療，目前都只能在很小的范圍轉(zhuǎn)化，如從細(xì)菌到人體轉(zhuǎn)化的實(shí)現(xiàn)非常困難。

谷峰介紹稱，基因剪刀從細(xì)菌移植到哺乳細(xì)胞，常常存在效率不高，靶向性不夠強(qiáng)甚至脫靶的問(wèn)題。因而，完全合成的基因想發(fā)揮天然系統(tǒng)內(nèi)的基因工具都難以完成的任務(wù)，科學(xué)家對(duì)此表示懷疑。

“外來(lái)密碼子效率有多高”“如何達(dá)到生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)”“如何解決靶向性問(wèn)題”，這是相關(guān)研究人員關(guān)心的問(wèn)題所在。

“這一系統(tǒng)能否移植到動(dòng)物上，如果動(dòng)物能夠?qū)崿F(xiàn)就很有意思。”谷峰稱，從大腸桿菌到動(dòng)物是一個(gè)飛躍。”但這需要對(duì)這一系統(tǒng)做進(jìn)一步的優(yōu)化，才有可能把外來(lái)的基因放到希望的地方去，達(dá)到“指哪兒打哪兒”的效果。

效率是最大瓶頸

谷峰所擔(dān)心的效率問(wèn)題，也是葉世欣關(guān)注的焦點(diǎn)。

“問(wèn)題是現(xiàn)在的效率會(huì)很低，畢竟不是天然的密碼子，所以雖然有更多的可能性，但在實(shí)施方面會(huì)有更多困難。”葉世欣所說(shuō)的效率，是與自然系統(tǒng)中識(shí)別天然堿基的效率相對(duì)而言。

以非常容易生產(chǎn)的綠色熒光蛋白（GFP）為例，應(yīng)用人工合成的這種全新基因密碼生產(chǎn)GFP蛋白質(zhì)，效率是內(nèi)源密碼編輯蛋白質(zhì)效率的10%，甚至更低。

正是由于此，科學(xué)家才對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用前景保持十分冷靜的態(tài)度，因?yàn)槠淙允?ldquo;十分基礎(chǔ)的研究”。但這并不能否認(rèn)該成果對(duì)于其他相關(guān)研究所具有的建設(shè)性意義。

在葉世欣看來(lái)，一方面研究對(duì)合成生物學(xué)是一個(gè)巨大推動(dòng)，有望讓細(xì)菌體合成有更多化學(xué)性質(zhì)的蛋白質(zhì)。另一方面，在基礎(chǔ)研究中，這一探索也將幫助科學(xué)家了解遺傳密碼的起源。

“遺傳密碼，最早是從很簡(jiǎn)單的堿基、氨基酸開始，擴(kuò)充過(guò)程中就會(huì)吸收新的元素，通過(guò)倒推這樣的研究就會(huì)幫助我們探討遺傳密碼的起源問(wèn)題。”她說(shuō)。

有媒體報(bào)道稱，未來(lái)或許如科幻電影中的“金剛狼”等生命體，通過(guò)這樣的技術(shù)都可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí)中存在的生命。

不過(guò)專家表示，當(dāng)前該研究是在細(xì)菌系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，并不存在人們所擔(dān)憂的會(huì)影響人類遺傳密碼等倫理問(wèn)題。“將來(lái)如果把這種想法放入哺乳細(xì)胞中，可能倫理問(wèn)題就是可以探討的話題了。”葉世欣說(shuō)。