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对转基因生物的生物安全锁

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发表于 2015-7-29 16:33:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
转基因的,完全人工合成生物的创作继续产生兴奋和忧虑。

这种生物已经搅动了胰岛素等药物成分,帮助生产生物燃料,讲授人类疾病的科学家和改善渔业和农业。虽然风险可能被夸大到令人恐惧的效果,修饰生物体确实有爆冷的自然生态系统,如果他们逃跑的可能性。

物理防护是不够的。实验室菜肴和工业大桶能破; 工人可以回家与不经意间污染的衣服。和一些生物都是为了在开放的环境中,如蚊子不能传播疟疾使用。

所以注意力转向生物防护:在生物安全保障建设,以防止改性活生物体从尚存在那里他们注定不会。要做到这一点,遗传学家和合成生物学家发现自己采取了线索,从安全工程师。

“如果你把一种化学物质,是潜在的爆炸,你把稳定剂在里面。如果你建立了一个车,你把安全带和安全气囊,”乔治教堂,遗传学罗伯特·温斯洛普教授在哈佛医学院和核心教员说,在威斯研究所。

如果你创建了世界上第一个基因组重新编码的有机体,菌株大肠杆菌有彻底改变的基因组,为教会的研究小组在2013年宣布,让你的生命依赖的东西只有你能提供。

教堂和同事报告1月21日在自然,他们还修改了他们的2013 E. 大肠杆菌掺入合成的氨基酸,在许多地方在其整个基因组。如果没有这种氨基酸,细菌不能执行其转换成RNA正确折叠的蛋白质的重要工作。

该E. 大肠杆菌不能让这个非天然氨基酸本身或在野外的任何地方找到它; 他们有吃它专门熟了实验室培养。

在一个单独的团队报道自然,这是能够设计一脉相承E. 大肠杆菌变得依赖于使用不同的方法合成的氨基酸。该小组由教会,耶鲁大学的法伦艾萨克斯的长期合作者。

这两项研究是第一个使用合成营养物质的依赖作为一种生物控制策略,并认为这可能是用于制作转基因生物在开放的环境更安全有效。

另外,“我们现在有基因组规模工程,而不是基因编辑或基因组复制的第一个例子,”教堂所述。“这是最根本上改变基因组迄今在基因组功能方面。我们不但有一个新的代码,也是一个新的氨基酸,以及生物是完全依赖于它。”

教会的团队,由第一作者丹·曼德尔和Marc拉茹瓦,HMS研究员在遗传学,也提出了E. 大肠杆菌抗两种病毒,并计划扩大这一名单。

修改提供理论上更安全E. 大肠杆菌菌株,可用于在生物技术应用中具有较少怕会被病毒污染,这可以在经济上灾难性的,或者造成生态麻烦,如果他们洒。(大肠杆菌是在工业中使用的主要的生物之一。)

迷上氨基酸

科学家们一直在探索两个主要的生物控制方法,但每个都有缺点。教会决心解决这些问题。

一种方法包括车削通常自给自足的生物如E. 大肠杆菌成营养缺陷型,这是不能令他们需要的增长某些营养素。人类营养缺陷型,这就是为什么我们需要包含维生素和其他“基本”营养素在我们的饮食。

改变的基因E. 大肠杆菌,使他们无法做出自然产生的营养并不总是工作,说教会,因为他们中的一些管理,以清除从周围的环境中的营养。他通过使降低风险E. 大肠杆菌依赖于养分在自然界中不存在。

使得营养缺陷型的另一个缺陷是,一些E. 大肠杆菌可能演变的方式来合成所需要的营养。或者,他们可能获得的能力,而交换的dna位与其他E. 大肠杆菌在这个过程被称为基因水平转移。

教会认为他的球队免受这些可能性,因为它不得不让49遗传改变E. 大肠杆菌,使他们依赖于人工营养。细菌的人们可以随意撤消所有这些变化还没有获得一个有害突变的机会,他说,是令人难以置信的纤薄。

教会的解决方案也采取了担忧,他与另一生物控制技术,其中遗传“杀死开关”使细菌容易受到毒素使泄漏可以迅速中和照顾。“所有你需要做杀一杀开关是关闭它,”它可以在任何数量的方式来完成,教堂说。周围的人工氨基酸的依赖路由是更难。

教会确定,另一个关键是使一个成功的“合成营养缺陷型”是为了确保E. 大肠杆菌的生活依赖于人工氨基酸。否则,躲过E. 大肠杆菌可以继续沿着即使他们不能拨打或清除它的滚动。所以他的小组目标蛋白质驱动单元的基本功能。

“如果你把它关在周边,就像你的车的油漆工作,该车将继续运行,”他解释说。“你要嫌嵌入依赖发动机的中间,像曲轴,所以它现在有一个特殊的一部分,你只能从,比如说,一个欧洲制造商得到的。”

建设一个更安全的细菌

选择过程中必不可少的需要E. 大肠杆菌存活和营养物在自然界中不存在“的限制我们少数基因的,”教堂所述。他的团队使用的计算工具来设计的蛋白质可能会导致所需的“不可逆转的,无法逃避的依赖。” 他们把最好的人选,他们合成和实际测试了他们E. 大肠杆菌。

他们结束了三个成功的重新设计必需的蛋白质和两个相关的E. 大肠杆菌菌株。“使用三种蛋白一起比单独使用它们功能更强大,”堂说。他设想的未来E. 大肠杆菌修改,要求甚至更多的合成氨基酸,使逃逸几乎是不可能的。

因为它是,逃逸速度-数量E. 大肠杆菌能够在不被喂合成氨基酸生存-是“如此之低,我们无法探测到它,”堂说。

本组共有1万亿增长E. 大肠杆菌细胞的各种实验,两个星期后,没有逃脱。“这比健康的建议的国家机构更好地为逃逸率进行转基因生物10000次,”堂说。

在教会的方法的弱点仍有待观察。现在,他很满意他的小组已经通过推可用的极限测试得到的结果。

“由于我们致力于在生物安全工程的一部分,我们正在试图获得在创建物理载测试系统开发的东西,最终会是这样的生物载,我们将不再需要物理遏制了更好的,”堂说。

在此期间,他说,“我们可以用物理防护调试它并确保它确实可以工作。”

这一工作是由美国能源署(赠款DE-FG02-02ER63445)。
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