我們繼續(xù)提高我們在更大和更大范圍內(nèi)讀取，編寫和編輯DNA的能力。GP-write希望收集和協(xié)調(diào)圍繞大規(guī)?；蚪M工程的全球熱情，以在幾個領(lǐng)域帶來一些重大進步。總體而言，他們的目標(biāo)是在十年內(nèi)將構(gòu)建和測試大型基因組的成本降低1000多倍。這種成本的大幅降低需要對方法和技術(shù)進行大量改進，但是人類基因組合成等大規(guī)模項目可能是推動該領(lǐng)域發(fā)展的必要條件。

研究人員和利益相關(guān)者在波士頓的一個禮堂會面，討論了有關(guān)人類基因組合成和大規(guī)模基因組合成的各種問題。今年的會議是在2016年GP-write項目剛開始的2017年會議以及近250名參與者的“秘密會議”的混亂和指責(zé)之后舉行的。我今年作為一名志愿者參加了這次會議，并聽取了九個GP寫作工作組以及他們正在努力解決的挑戰(zhàn)。

不同工作組和整個社區(qū)的目標(biāo)包括技術(shù)開發(fā)，社區(qū)參與，科學(xué)機會和公共政策等方面。所有這些方面都發(fā)揮作用，因為GP-write提出了一個名為“UltraSafe Cell Line”的雄心勃勃的項目。

抗病毒人類細(xì)胞的新目標(biāo)

在當(dāng)天的第一場會議上，我們與一些首席合成生物學(xué)領(lǐng)導(dǎo)者進行了會談和??小組討論：George Church，Jef Boeke，Pam Silver和Farren Isaacs。他們介紹并討論了GP編寫科學(xué)路線圖的重大目標(biāo)，包括“超安全細(xì)胞系”項目，該項目將使人類細(xì)胞無法感染病毒。合成人類基因組的想法已經(jīng)被提出，但是人類基因組仍然必須有一個特定的設(shè)計目標(biāo)，可以在世界各地的許多實驗室共享，以便在不同的部分上工作。

如果您要在整個人類基因組中做出改變，它可能會比我們已經(jīng)擁有的細(xì)胞系具有一些重要的益處，并且對所有病毒完全抗性的人類細(xì)胞將是基礎(chǔ)研究和治療的巨大福音。發(fā)展。幾位與會者注意到他們喜歡創(chuàng)造的最喜歡的基因組，但希望抗病毒細(xì)胞系只是一個開始。

通過“重新編碼”它們以除去冗余密碼子的所有實例，可以使細(xì)胞具有抗病毒性。由于DNA的三個字母對應(yīng)于制造的氨基酸，并且有四種不同的DNA字母，因此有64種可能的三種字母組合或“密碼子”。由于只有20個氨基酸，研究人員可以去除所有的某個密碼子，并用另一個編碼相同氨基酸的密碼子替換它。這樣，蛋白質(zhì)序列保持不變，但是有一個密碼子可以在不影響細(xì)胞健康的情況下去除其相關(guān)機器。

這些變化意味著一個密碼子可以更長時間用于其原始氨基酸，因此任何新序列，如試圖感染細(xì)胞的病毒，如果其編碼序列中具有該密碼子，則不能表達其基因。因此，任何進入細(xì)胞的病毒在試圖讓細(xì)胞的機器讀出不再編碼氨基酸的密碼子時，會陷入復(fù)制過程。當(dāng)細(xì)胞用于治療的生物制造時，不能被病毒感染的細(xì)胞系將減少研究并發(fā)癥和污染風(fēng)險。

使基因組合成常規(guī)化所需的新技術(shù)

一個小的細(xì)菌基因組于2008年首次合成(不到100萬個堿基對)并于2010年投入合成細(xì)胞?，F(xiàn)在世界各地的團隊正致力于合成和測試16個面包酵母染色體(1200萬個堿基對)的報告。 2017年的前五個出現(xiàn)。合成酵母項目有一些名為Sc2.0的新更新，但預(yù)計不會在今年晚些時候完成。

人類基因組比細(xì)菌或酵母基因組更大，因此它將采用新技術(shù)來有效地組裝和測試構(gòu)建。即使“超安全細(xì)胞”項目僅需要改變參與直接編碼蛋白質(zhì)的基因組的約1%，但整個基因組仍然存在變化。然后是如何將其納入人體細(xì)胞或確保3-D結(jié)構(gòu)允許基因以產(chǎn)生健康細(xì)胞的方式表達的問題。

參與GP-write的團隊將按照確切的規(guī)范提供整體序列設(shè)計的特定部分，但人們可以嘗試不同方法并進行創(chuàng)新。在設(shè)計，綜合，測試和分析過程中，演講者一直強調(diào)對新技術(shù)的需求。

提到的一些具體技術(shù)需求包括用于協(xié)同設(shè)計的軟件，用于基因型到表型的模型，對合成裝配的改進，更便宜的DNA合成，諸如重復(fù)或富含GC序列的棘手序列的合成，以及在該過程中增加的自動化。面臨的挑戰(zhàn)將是整合許多最佳創(chuàng)新，因為大型團隊致力于在一個實驗室難以完成的協(xié)作項目。大多數(shù)實驗室和工作流程的設(shè)置都是為了完成所包含的研究，并在以后共享數(shù)據(jù)和結(jié)果工具，但全球合作意味著實驗室需要進行兼容的工作。

如果團隊在完成基因組項目的一部分時在不同領(lǐng)域進行創(chuàng)新，則下一個項目迭代將必須決定從開始設(shè)計階段合并的內(nèi)容。為了真正實現(xiàn)基因組合成和測試的大幅減少，需要一起使用許多新技術(shù)和改進。

讓社區(qū)參與進來

人們喜歡具體的激勵想法，科學(xué)家們經(jīng)?；仡櫟窃卤荣惖睦?。“Moonshot”計劃旨在將社區(qū)圍繞一個更大的目標(biāo)聚集在一起，努力并引發(fā)更廣泛的討論。超出科學(xué)準(zhǔn)確性的部分信息必須激勵這個領(lǐng)域，正如一位發(fā)言者所說，“讓人們對GP寫作感到興奮，就像他們要登月一樣。”我不確定那種與冷戰(zhàn)無關(guān)的東西是否普遍存在，但科學(xué)界的具體目標(biāo)肯定會激勵。

“讓人們對GP寫作感到興奮，就像他們要登月一樣”

通信和公共宣傳工作組討論了他們在媒體宣傳和新圖形方面的努力(這篇文章中嵌入了兩個很好的例子)。當(dāng)然，他們希望至少確保科學(xué)上準(zhǔn)確的故事能夠?qū)崿F(xiàn)并避免像本項目啟動時所謂的秘密會議那樣的爭議。

媒體報道的那個艱難的開端以及對未正確考慮周圍生物倫理學(xué)的指責(zé)必須在GP寫作團隊的頭腦中。必須與公眾進行對話，以透明和可理解的方式考慮各種問題并進行溝通。在第一次概述會議之后，下一次會議是關(guān)于“社會，法律和道德問題”。他們強調(diào)參與和對話，并不認(rèn)為其他利益相關(guān)者理解所有技術(shù)細(xì)節(jié)。

可以在討論中提出的共同社區(qū)問題是合成生物學(xué)或基因組合成項目的安全性。雖然GP-write中討論的大多數(shù)項目似乎都不是一個主要的安全問題(我沒有聽到任何合成病原體的愿望)，但基因組合成技術(shù)仍然存在問題。當(dāng)記者安東尼奧·雷加拉多問道：“在合成染色體方面，我應(yīng)該害怕什么呢?”主要是談?wù)撐磥頌E用基礎(chǔ)技術(shù)或釋放對環(huán)境有未知影響的合成生物。

目前，GP-write并不是像一些大型科學(xué)項目那樣的主要資金來源，因為團隊將在參與整個項目時找到自己的資金。它仍然可以找到更多的資金，但我認(rèn)為組建研究人員和利益相關(guān)者可以有很多價值。最終，如果GP-write取得成功，那將是因為它圍繞一些重大的具體目標(biāo)組織和激勵全球失散的研究人員。