订制细菌 谱出生物电路?


正在崛起的合成生物学领域,有朝一日可能对医学与工业产生重大影响。该领域的翘楚、哈佛大学基因学家邱尔曲教授说:“我们要在生物学上做英特尔在电子学所做的事。我们要设计并制造复杂的生物电路。”

举例来说,加州理工学院的助理教授斯莫柯正发展生物元件电路,以置入身体细胞,防范癌症,如果监测到引发癌症的机制展开活动,就可开启某个基因,让细胞自我摧毁。

加州大学柏克莱分校的基斯林试图从苦艾与酵母取出十二种基因,并使其与大肠杆菌一起运作,从而生产出青蒿素,青蒿素是疟疾用药,目前从苦艾提炼而来。排序出人类基因组的科学家文特则希冀创造出能生产氢的微生物,以当作燃料使用。

“合成生物学”这名词虽然新颖,但年过四十的科学家却认为,这不过是把基因工程技术应用在更复杂的问题上而已。然而,有些合成生物学家说,牠们的研究超越基因工程,因为两者的用意不同。基斯林表示,合成生物学不必然仰赖自然的受造物,“我们谈的是为了特定目的从事或建造生物学,而非从事既有的生物学并顺应它。”

像是麻省理工学院的安迪与其同僚展开“标准生物元件注册”的研究,被称为“生物砖块”的元件是一串串能执行诸如开启基因等特定功能的DNA。理论上,这些元件能被串接一起,而建造出更为复杂的装置,正如电子工程师将电晶体、电阻器与震荡器组合起来,打造出一个电路。像是加州大学与德州大学利用所谓的“生物砖块”控制细菌,因而一整片细菌能如同底片般捕捉影像。部分科学家预见,有一天生物工程师会像软体设计师般,坐在电脑前为细胞写程式,不过,符码是以DNA序列,而非电脑语言写下。

然而,生物电路隐藏着相对于矽电路的问题,也就是活的有机体总是不断分化与演化。去年四月间,加州理工学院教授亚尔诺与普林斯顿大学教授卫斯设计生物电路的研究,就碰到细菌产生突变的问题。另一个挑战则是,电路基因能与原生细菌基因以无法预料的方式互动,而如此的不可预测性将导致安全危机。

纽约时报



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