Nature Methods：迄今最简单有效的基因合成技术

2010/10/13 23:22:20

美国的一个研究小组今年5月因报告创造出首个“人造单细胞生物”而广受关注。10月10日，这个小组在英国《自然—方法学》杂志上报告说，其成员发明了迄今最简单有效的基因合成技术，并以此合成了实验鼠的线粒体基因组。

美国克雷格·文特尔研究所的研究人员今年5月在美国《科学》杂志上撰文说，他们合成了一种细菌的基因组，并用该基因组使一个内部被掏空的单细胞细菌“起死回生”，这被许多业内人士喻为首次“人为创造生命”。

Science：世界首个人工生命结构诞生

但这项研究使用的基本合成单元是含有上千个核苷酸的DNA（脱氧核糖核酸）片段。由于基本合成单元较大，在验证最后合成的基因组是否正确时会带来一些麻烦。于是，该研究小组发明了一种合成基因组的新方法，使用的基本合成单元是只含60个核苷酸的DNA片段，将它们置于精心设计的环境中，就可以连接成整个基因组。

该小组认为，这是迄今最简单的人工合成基因组的办法。为了验证这种方法的有效性，研究人员借助它合成了实验鼠的线粒体基因组。线粒体是人和许多生物细胞具有的一种细胞器，它独立于细胞核之外，拥有自己的遗传物质和基因组。

参加了上述两次研究的主要科研人员丹尼尔·吉布森说，之所以合成实验鼠的线粒体基因组，是因为线粒体异常会导致很多疾病，如果这方面的基因研究取得突破，很有可能就此研发出新疗法。不过，本次研究仅仅合成了基因组，还没有证实该“人造基因组”的实际功能。

很多业内专家对人工合成基因组并由此人为创造生命持有异议，比如认为相关技术可能用于制造生化武器或带来一些不可预知的风险，但吉布森表示，“人造生命”技术可以帮助人类。比如流感病毒变异很快，疫苗研发难以跟上，利用效率更高的基因合成技术，可以快速人工合成病毒样本，从而加快疫苗研发的进程。

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Nature Methods doi: 10.1038/nmeth.1515

Chemical synthesis of the mouse mitochondrial genome

Daniel G Gibson, Hamilton O Smith, Clyde A Hutchison III,J Craig Venter& Chuck Merryman

We describe a one-step, isothermal assembly method for synthesizing DNA molecules from overlapping oligonucleotides. The method cycles between in vitro recombination and amplification until the desired length is reached. As a demonstration of its simplicity and robustness, we synthesized the entire 16.3-kilobase mouse mitochondrial genome from 600 overlapping 60-mers.