首個重編程合成細(xì)菌表現(xiàn)出抗病毒特性

近日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究顯示，來自英國劍橋醫(yī)學(xué)研究理事會（MRC）分子生物學(xué)實驗室的科學(xué)家?guī)ь^，開發(fā)出新的人造細(xì)菌，可以完全抵抗病毒感染。這項研究可能會促進(jìn)新聚合物的開發(fā)，例如蛋白質(zhì)、塑料和包括抗生素在內(nèi)的許多藥物，并使利用細(xì)菌制造藥物變得更容易可靠。

蛋白質(zhì)是一種聚合物，由氨基酸連在一起構(gòu)成。遺傳密碼指導(dǎo)細(xì)胞如何制造蛋白質(zhì)?？茖W(xué)家們的目標(biāo)是利用細(xì)胞天然的蛋白質(zhì)制造過程來制造人造聚合物。

DNA中的遺傳密碼由4個堿基組成，分別由字母A、T、C和G表示。這4個字母以3個字母為一組密碼子，例如“TCG”。

2019年，該研究團(tuán)隊從頭開始合成了大腸桿菌的第一個完整基因組，并利用這個機(jī)會簡化了它的基因組。例如，他們替換了基因組中的一些密碼子：用AGC和AGT替換了TCG和TCA，還用TAA取代了TAG。這樣，轉(zhuǎn)基因細(xì)菌的基因組中不再有TCG、TCA和TAG密碼子，但它們?nèi)匀豢梢哉５刂圃斓鞍踪|(zhì)，并存活和生長。

在此次的最新研究中，該團(tuán)隊進(jìn)一步改造了細(xì)菌，去除了識別TCG和TCA密碼子的tRNA分子。這意味著，即使遺傳密碼中有TCG或TCA密碼子，細(xì)胞也不再有能夠讀取這些密碼子的分子。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的MRC分子生物學(xué)實驗室的杰森·金教授說：“這個系統(tǒng)允許我們編寫一種基因，對其密碼子進(jìn)行編碼，用人工的密碼子來制造聚合物?！?/p>

病毒通過將其基因組注入細(xì)胞，劫持“細(xì)胞工廠”從而實現(xiàn)復(fù)制。而病毒基因組中仍含有大量TCG、TCA等密碼子。經(jīng)過修改后的細(xì)菌缺少讀取這些密碼子的tRNA，因此會阻止任何試圖感染細(xì)胞的病毒。

研究人員試驗用一種混合病毒感染了該細(xì)菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)改造的正常大腸桿菌可被病毒殺死，但經(jīng)過改造的大腸桿菌能抵抗感染，并存活下來。

研究人員稱，這項技術(shù)將使細(xì)菌對病毒具有抗性，或許還能使利用細(xì)菌制造藥物（如胰島素等）更可靠、更便宜。

總編輯圈點

人類一直在改造細(xì)菌為自己所用。和公眾通常的認(rèn)知不同，細(xì)菌不僅致病，還能治病。研究人員增刪細(xì)菌的基因，改變它的習(xí)性，讓它對致病菌具有抗性，或者干脆改造人體內(nèi)原有的菌群……這次，研究人員的方法是替換細(xì)菌基因中的密碼子，讓這種“缺胳膊少腿”的細(xì)菌抵御試圖偷襲的病毒，結(jié)果，還真成功了。在改造過的細(xì)菌里，病毒找不到能和自己基因組對接的識別密碼子。人類在改造、在合成、在創(chuàng)造，在微生物的世界里，人類已經(jīng)有點造物主的意思了。