基因組編輯研究獲得進展
日期：2011-07-21 08:17:14
哈佛醫學院著名遺傳學家George Church領導的研究小組在基因組編輯上獲得重大突破，他們能夠從根本上改造基因組，從幾個核苷酸到幾Mb。該研究成果發表在最近一期的《科學》（Science）雜志上。
基因組的自由編輯一直是生物學家的夢想，然而，大部分DNA編輯工具都很慢、昂貴且難用。為了解決這個問題，哈佛醫學院等機構開發出快速且簡單的基因組規模編輯工具，能夠利用“查找和替換”改寫活細胞的基因組。
TAG終止密碼子是大腸桿菌基因組中最稀有的，只有314個，這也讓它成為替換的首要目標。研究人員利用多重自動基因組改造（multiplex automated genome engineering，簡稱MAGE）這種方法，用同義的TAA密碼子來位點特異性地替換32種大腸桿菌菌株中的TAG終止密碼子。研究小組2009年曾在Nature雜志上介紹過這種方法（Nature 460，894-898）。這種方法讓他們能夠測定單個的重組頻率，證實每次修飾的可行性，并鑒定出相關的表型。
MAGE這種小規模的改造方法替換了部分但不是全部的TAG密碼子。之后，利用細菌天然的接合能力，研究人員誘導細胞以更大規模轉移包含TAA密碼子的基因。這種新方法稱為接合組裝基因組改造（conjugative assembly genome engineering，簡稱CAGE）。整個過程有點類似NBA的季后賽，從16對到8對，再到4對、2對和1對，每一輪的獲勝者擁有更多的TAA密碼子和更少的TAG。
因急于分享他們的技術，研究小組在CAGE到達“半決賽”時就發表了他們的結果。結果顯示最終的4個菌株很健康。研究人員確信他們能夠創建出一個TAG密碼子被全部去除的菌株。
這項成果也可謂是合成生物學上的一大進步，讓人想起了一年前的合成基因組細胞。J. Craig Venter和George Church這兩位頂尖科學家都將合成生物學帶到了基因組水平，但他們的方法卻截然不同。去年，Venter博士所在公司花費50萬美元，合成了蕈狀支原體，而Church博士則注重現有基因組的改造，從而避免了高額的測序費用。
Church博士在文中表示，與Venter博士的方法不同，“我們的基因組改造技術將染色體看作可編輯、可進化的模板”。而Venter博士沒有對Church的這項新成果發表溢美之詞，只認為是“本領域的一個積極增加”。
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