合成生物学合成基因组会议在深召开

2014年9月12日第9届国际基因组大会召开期间，来自华大基因、清华大学和爱丁堡大学的多位合成生物学领域专家齐聚深圳，就基因组合成研究的发展方向进行了深入探讨。

合成生物学的发展方兴未艾，基因组合成作为其重要分支和应用领域，具有深远的科学价值和技术战略意义。与会专家首先就继续推动模式生物基因组合成研究的重要性取得一致意见。从耗资4000万美元、历时15年完成的首个支原体基因组，到2014年由中英美等多国参与重新设计并合成酵母全功能染色体，合成生物学基因组合成研究在过去五年里已成功从原核生物突破到真核生物。合成技术的不断成熟为进一步人工干预、创造生命进而研究生命本质提供可能，同时巨大的产业应用前景和成果需求也凸显端倪。与会专家一致认为，基因组合成研究不应止步于现行的人工酵母染色体计划，在长期技术摸索稳定之后的现在，应当考虑下一步向多细胞生物的全合成进行突破。

随后，与会专家对多细胞生物全合成的目标进行了讨论。在应选取有代表性、深入研究、广泛应用的多细胞模式生物进行基因组合成尝试的共识下，线虫、果蝇和家鸡等成为大家关注的热点。华大基因主席杨焕明院士提出诺贝尔奖得主悉尼·布雷内推荐以线虫作为下一步目标。线虫基因组大小约100M，细胞数量不多，以大肠杆菌为食，易于大量培养。将线虫浸泡在含有核酸的溶液中可实现基因导入，实验操作及显微镜观测技术相对成熟。清华大学戴俊彪博士提出果蝇基因组仅117Mb，易于进行基因敲除和定位，繁殖期7到10天，便于观测，亦是可选择的对象。专家们希望能结合中英合作单位的科研网络力量，广泛收集不同领域相关多细胞模式生物研究专家的意见，仔细讨论针对不同多细胞模式生物的试验可行性方案和相应科学问题，制定科学严谨完善的方案设计和项目计划。

为保证多细胞生物全合成的顺利开展，解决已存在或将面临的技术难题，专家们同意应尽快推进相应技术开发和探索性试验。由于传统的基因合成成本高和通量低，其应用大多局限于合成引物进行PCR或基因突变。即使在复杂的基因环路或代谢途径工程中，从头合成的基因仅仅占所有序列相对很小的一部分。目前寡核苷酸链的合成已经进入成熟商业化阶段，但成本仍非常高。为了降低成本和增加通量，基于微芯片的DNA合成技术开发刻不容缓。华大基因依托其成熟的高通量测序平台，计划在两年内，基于DNA芯片和适配通量级的测序技术，完成低成本基因、基因组的合成、组装、正确片段筛选技术流程的开发。近期，华大基因研发团队完成了完整的设计、生产、组装、除错、筛选技术路线的摸索，测试了以高通量二代测序技术辅助DNA芯片合成的可能性，预估可成功将成本降至上一代合成技术的十分之一。基因组合成的工作量随基因组复杂程度几何增长，大量的人工重复试验既延缓工程进度，也不可避免的引入不稳定系统误差。以精确快速的工业自动化系统代替重复性的人工试验是未来基因组合成工作的关键步骤。今年7月，华大基因与爱丁堡大学签署合作协议，双方将在Edinburgh Genome Foundry进行酵母七号染色体合成。该项目近期获得英国生物技术和生物科学研究理事会(BBSRC)的资助，开启大片段基因/基因组合成全自动化平台的搭建。目前该研发团队已初步确定了自动化流程的相关模块，完成了设备可操作性的实验测试，将于2015年中期完成平台的搭建。同时规划用于整合流程的相关软件开发，以实现平台的全自动化。

会议最后，与会专家都表示将全力支持这一学科方向的发展。会议决定定期组织会议跟进基因组合成下一步发展的讨论，竭力集合各方研发力量，整合资源，在基因组合成领域取得战略性优势。同时号召世界范围内的广泛合作，发挥各科研机构和研究团队的优势，实现重点突破。

作者：华大基因