關(guān)鍵詞：技術(shù)，科學(xué)家，基因

由于采用了一種模仿身體復制自身DNA的新技術(shù)，因此很快就可能在一天內創(chuàng )建一個(gè)新基因。盡管該技術(shù)需要消除一些障礙，但有一天它可以讓研究人員快速重寫(xiě)微生物基因，使他們能夠即時(shí)合成新的藥物和燃料。

“這是未來(lái)，”哈佛大學(xué)的遺傳學(xué)家喬治·丘奇說(shuō)道，他開(kāi)創(chuàng )了許多技術(shù)，用于讀取和編寫(xiě)合成生物學(xué)的DNA。 “這將是巨大的?！?/p>

自20世紀70年代以來(lái)，研究人員已經(jīng)能夠制造DNA。傳統方法采用DNA核苷酸 - 化學(xué)字母A，G，C和T-并將它們逐個(gè)添加到稱(chēng)為寡核苷酸或寡核苷酸的生長(cháng)鏈中。但是這個(gè)使用一系列有毒有機試劑的過(guò)程通常很慢且容易出錯，將寡核苷酸限制在大約200個(gè)字母 - 這是構成大多數基因的數千個(gè)字母的一小部分。

我們的細胞使DNA不同。稱(chēng)為聚合酶的多種酶讀取單鏈DNA，然后合成與其結合的互補鏈。這促使重新設計聚合酶的夢(mèng)想成為新的DNA。

幾十年來(lái)，大多數研究人員已經(jīng)確定了一種稱(chēng)為末端脫氧核苷酸轉移酶（TdT）的特定聚合酶，因為與其他聚合酶不同，它可以將新核苷酸連接到寡核苷酸鏈而不遵循DNA模板鏈。 Natural TdT這樣做可以為抗體編寫(xiě)數以百萬(wàn)計的新基因變體，免疫系統可以從中選擇目標入侵者。但是，天然酶會(huì )隨機添加新的DNA字母，而不是像研究人員想要的那樣控制字母的精確序列。

科學(xué)家們多年來(lái)一直嘗試使TdT一次添加一個(gè)核苷酸并停止，然后用不同的核苷酸重復該過(guò)程，Sebastian Palluk博士說(shuō)。在加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室的化學(xué)家Jay Keasling實(shí)驗室工作的學(xué)生。他們首先在DNA的四個(gè)堿基中添加化學(xué)基團，作為“停止”信號。因此，當TdT將修改后的A添加到任何長(cháng)度的寡核苷酸時(shí)，將阻止添加下一個(gè)堿基。然后將oglio撈出，洗滌，并用另一種化合物處理以切斷阻斷組，準備下一次延伸。

但是TdT對這些修飾的核苷酸不起作用。 “TdT非常挑剔，”帕盧克說(shuō)。一個(gè)這樣的系統，例如添加每個(gè)修改的基礎，太慢而不實(shí)用。

帕盧克說(shuō)，他也試圖讓這種方法奏效。 “我沿著(zhù)這條路走了2年，”他說(shuō)。但他得與博士學(xué)位的Daniel Arlow談話(huà)。 Keasling實(shí)驗室的學(xué)生也試圖用酶來(lái)合成DNA。最終，他們采取了一種新穎的方法。它們從四個(gè)獨立堿基的四個(gè)獨立池開(kāi)始，每個(gè)堿基具有與A，G，C或T連接的TdT拷貝。為了生長(cháng)它們的寡核苷酸，它們從其中一個(gè)池中添加堿基。在TdT將堿基添加到寡核苷酸的末端后，它仍然被束縛，阻止酶的任何額外拷貝與寡核苷酸反應并進(jìn)一步延伸。然后將現在的寡核苷酸撈出，并將系繩剪掉。游離的TdT被沖走，寡核苷酸已準備好添加下一個(gè)堿基。

最終，這種方法應該很便宜，Keasling說(shuō)，因為T(mén)dT很容易在細菌和酵母中制造。它也很快。 Palluk，Arlow，Keasling及其同事今天在Nature Biotechnology上報告說(shuō)，大多數新核苷酸在10到20秒內與生長(cháng)的寡核苷酸結合。目前，系繩剪斷步驟仍需要一分鐘。 Church說(shuō)，新的方法還沒(méi)有準備好取消傳統的DNA合成。到目前為止，該組織已將寡核苷酸僅長(cháng)10個(gè)堿基。并且仍然存在一些寫(xiě)作問(wèn)題，因為該方法在以所需順序編寫(xiě)DNA時(shí)僅98％準確，低于傳統方法的99％準確度。 “這對于第一次演示很酷，”帕盧克說(shuō)。 “但現在還沒(méi)有?！?/p>

為了編寫(xiě)長(cháng)達1000個(gè)堿基的寡核苷酸，該方法可能需要99.9％的準確度。如果它到達那里，教會(huì )說(shuō)它不僅可以幫助改變合成生物學(xué)編寫(xiě)和測試新基因的努力，以創(chuàng )建一個(gè)緊湊的檔案，來(lái)自天文學(xué)調查等巨大科學(xué)項目的信息，這些項目可以被捕獲并讀出后來(lái)。

閱讀：  2018-07-26 10:38:16