深圳引领生命科学创新 人工合成酵母染色体

11日，“人工再造生命体”酵母基因组合成项目在深圳举行重大成果新闻发布会。在人工合成真核生物酿酒酵母的染色体中，来自华大基因、天津大学、清华大学的中国科学家团队完成了其中的4条，标志着合成生物学里程碑式的进展，在生命科学领域产生广泛而深远的影响，彰显深圳在生命科学和生物技术领域的“领跑”实力。市委常委、常务副市长张虎出席活动并致辞。

张虎首先代表市委市政府，对合成项目基因组计划的科学家和研究人员表示热烈的祝贺。他表示，深圳作为首个国家创新型城市，早在2008年就瞄准发展大科学、大数据、大产业、大健康的定位，出台专项的规划和政策，将生物和生命健康产业作确定为战略性新兴产业和未来产业，对基因测序、干细胞组织工程等产业，努力加以培育和扶持，全力支持华大基因、北科生物和迈瑞等一批重点的龙头企业开展前沿科学研究和技术转化，推动创新经济的再升级，创新能力的再突破。

张虎指出，2016年深圳GDP达到1.95万亿元，全社会的研发投入占GDP比重提高到4.1%，生物和相关产业规模不断扩大。建成国家基因库，于去年正式运营。华大基因经过多年发展已经建成产学研一体化的基因组学研发和应用平台，新一代的基因测序能力与超大规模的生物计算分析能力国际领先。通过实施“十大行动计划”，抢占战略变革的机遇，加快打造国际影响力的科技、产业创新中心。

科学杂志中国区负责人相艳认为，科学杂志历来非常重视生命科学领域的研究和最新成果，本期的科学杂志发表了七篇关于酵母人工合成染色体的系列文章，该成果我们认为是里程碑式的成就。深圳作为中国最具创新力和科研活力的城市之一，在生命科学领域一直在引领中国的创新之路。

读特新闻+

人工合成酵母染色体 构建医药农业的“细胞工厂”

“人工合成酵母基因组项目”成立的初衷是实现人工合成真核生物酿酒酵母的全部16条染色体，该项目由中国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等国家的多个研究机构共同协作承担。2014年，实现了第一条染色体——3号染色体的全合成。如今，在中国科学家团队的协作和努力下，再度完成了5条染色体的设计与合成。

据介绍，目前生物产业最重要的是发酵产业，重新设计整个酵母将对整个发酵工业，包括遗传工程、药物、食物的生产都将产生深远影响。

人工合成酵母“为我所用”

“酵母是一种真核单细胞生物，可以用来酿酒和发面包，对于合成生物学家来说，也是最理想的研究模式生物。”中科院院士、华大基因理事长杨焕明说，我们使用电脑程序设计和编写了酵母的遗传信息，并做出了一些修改，使其与普通的酵母菌有所不同。然后通过化学合成的方式将这些遗传信息以DNA的形式合成出来，放入到酵母里面替代原来的DNA。这样，这个酵母的所有生命活动都变成了由人工设计合成的DNA控制，而非天然的DNA，成为一种人造生命体。

最大的难点在于对酵母染色体的编写改动多少，改动得太大，酵母就死了，改动得太小，也没有意义。华大基因在内的中国研究者在本次国际项目中发挥了举足轻重的作用。

深圳国家基因库合成与编辑平台负责人沈玥介绍，华大基因作为中国的代表团队之一，主导了2号染色体的从头设计与全合成（长770 Kb）。整个项目中，华大基因的贡献占中国工作量的54.7%，其开发的系列核心技术成为整个项目的关键基础。在其主导的二号染色体的从头设计与全合成中，华大基因团队采用“贯穿组学”方法，深度验证了其他生物学功能均与野生型酿酒酵母持有高度一致的表现性。

清华大学研究员戴俊彪带领的团队完成了当前已合成染色体中最长的12号染色体的全合成。

“这项工作好比二手房的重新装修，按照我们的设计，对房间进行水电、结构、功能等改造，来为我所用。”戴俊彪介绍，比如删除无用的DNA，总体长度比天然染色体缩减8％，让细胞的耗能更少，这也体现了人工合成的精巧设计。

提高“细胞工厂”生产效率

人工改造的酵母具体应用在哪些领域？戴俊彪回答说，最快的、最有意义的应用可能就是发酵领域。

戴俊彪介绍，酵母作为一种微生物与人类的息息相关，它是酿酒和制作面包的过程中所必需的重要材料。在工业上，酵母能为我们生产很多物质，比如通过在酵母中加入合成青蒿素合成的相关基因可以实现青蒿素的大量生产。我们还可以将一些由别的微生物合成的物质放到人造酵母里面生产，比如说，生物乙醇、氨基酸、抗生素、味精甚至玻尿酸等等，可以说人造酵母拥有很多与我们生活息息相关的应用潜力，在生产药物、生物能源、食物、生物材料等领域都可以得到广泛应用。

“人工再造的酵母可耐不利的条件，如高的醇浓度、低Ph值、高的温度、细菌污染和溶解性化学品等，产出效率能大大提高。”戴俊彪举例说，以前生产生物乙醇的酵母在乙醇浓度超过百分之十几时，就会停止产生乙醇，生产效率不高。新的酵母有更好的耐受性，能适应高浓度乙醇环境，提高乙醇产量和效率。

“现在我们对在2018年完成这个项目还是很有信心的。”沈玥介绍，为什么中国团队可以比外国合作伙伴工作量更重完成地却更快，原因在于，我们舍弃从一端一步步做构建，而是使用更高效的方法，从多角度同时去做构建。

未来，协作组将会继续完成剩余染色体的设计合成，然后将所有的人工设计合成的染色体放到同一个酵母细胞里面，实现基因组水平上完完全全的人造酵母。此外，还将会利用所设计的元件对人造酵母进行改造和筛选，进一步挖掘它的应用价值。

编辑 白驹