创造“人造生命”的科学怪人:Craig Venter

2011-09-06 12:48 · ella

Craig Venter于1946年10月14日出生于美国盐湖城,是一位生物学家及企业家。

Craig Venter于1946年10月14日出生于美国盐湖城,是一位生物学家及企业家。时代杂志在2000年7月将Venter与人类基因组计划代表佛兰西斯•柯林斯同时选为封面人物又在2007年将他选进世界上最有影响力的人之一。

1984年,Venter进入了美国国家卫生研究院(National Institutes of Health,缩写NIH)。 于NIH期间,Venter学到了快速辨识细胞中mRNA的技术,并将其应用在人类大脑基因的辨认。以这种方式发现的互补DNA(cDNA)序列片段称为表现序列标签(Expressed sequence tags,缩写ESTs)。在一场具争议性的官司中,Venter试图将这些辨识出来的基因申请成为专利,但最后败诉。

Craig Venter是塞雷拉基因组公司(Celera Genomics)的创办人与前任总裁,此公司在他的带领下展开与人类基因组计划互相竞争、且具有商业目的之研究计划,此后他逐渐成名。这场计划开始于1999年,特色之一是使用了「散弹定序法」(shotgun sequencing)。塞雷拉研究计划的目的是要建立一个需付费才能使用的基因组数据库。此目的在遗传学界并不受欢迎,并激起许多团队加速将成果公开。

塞雷拉公司用来研究基因组的DNA来自五个人,其中一位便是Venter本人。最后私有化的意图并未达成,而凡特与人类基因组计划的代表佛兰西斯•柯林斯(Francis Collins)共同出席了由美国总统比尔•柯林顿主持的基因组计划完成宣告。

2002年,塞雷拉公司董事会将凡特解雇。

Venter目前是克莱格•凡特研究所(J. Craig Venter Institute,由TIGR所建立)的主席,这家研究机构跨足许多不同领域。2005年,他与其它人合伙建立了合成基因组公司(Synthetic Genomics),专门以经过改造的微生物生产作为替代燃料的乙醇(酒精)与氢。凡特的研究小组有一艘由游艇改装成的研究船,称为「魔法师二号」(Sorcerer II),专门研究海洋微生物。

2010年5月,Craig Venter等人在《科学》杂志上宣布,将人工合成的染色体植入了细菌细胞,得到表达人工染色体的新支原体,他们将其命名为实验室支原体(Mycoplasma laboratorium)。

Craig Venter与人类基因组计划

Craig Venter在美国学界素以“科学怪人(Bad boy of Science)”闻名。事实上,Venter曾对人类基因组计划的完成作出过重大贡献。1990年,来自法国、德国、日本、中国等六国的科学家组成了一个多国合作小组开展人类DNA测序工作以揭开人类基因组之谜。最初他们希望2005年前能够获得人类DNA序列的图谱, 但是到1997年, 在耗费了巨额资金和一半预定时间之后,多国合作小组仅完成了3%的测序工作。

与此同时, Craig Venter创立了一个名为“Celera Genomics”的风险投资公司并宣称他将在无政府投资条件下早于多国合作小组完成人类基因组计划。就在1991年,Craig Venter开发出新的测序技术。Celera采用了如“散弹枪”等一系列新的方法并很快真的追上了多国合作小组。看到自己即将失利, 多国合作小组在美国总统克林顿的撮合下开始与Celera合作, 在2000年6月完成了90%, 2001年初完成了99%的人类基因组草图. 有意思的是多国合作小组在英国的自然(Nature)上而Celera在美国的科学(Science)上各自独立的在同一周发表论文, 在2001年2月12日的记者招待会上联合宣布人类基因组测序工作的完成。

也许是出于政治原因,两大权威科学杂志均在没有100%检验并证实结论的情况下刊登了他们的论文, 而且两个小组由于竞争关于统一课题的成果都没有做足够的方差检验. 事实上他们的成果中大概有0.14%(大约400万碱基对)序列差异, 还需更完整的检验。

多国合作小组将30亿碱基对切成几个细菌人工染色体(BAC)片断, 然后切成更短的片断以便使用碱基序列分析仪. 普通BAC含有约150,000碱基对, 这就是说200,000个BAC就可以足够包含全人类基因组。理论上说200,000个BAC足够了, 但事实上他们使用了300,000个BAC. 因为DNA自动测序仪可一次读取约500碱基. 他们随机截取BAC克隆体并读取首端和末端各500个碱基, 然后组合得到大于1000碱基的全序列. 通过比较重叠的片断, 连接然后重建序列. 多国合作小组通过分析5800万碱基的重叠读取了230亿碱基对序列, 这是人类基因组的八倍. 99%草图有400,000个片断. 其余的1%是将这些片断连接以及24条染色体(22对和X,Y), 尚待后续工作。

而Craig Venter带领的Celera研究组的进展略有不同。他没有使用BAC克隆体而是将全基因组随机切成几千万片断, 读取每一片段的序列然后拼接它们。尽管看上去更直接,由于要比较几千万个序列信息并找到重叠部分,这项工作需要大量的计算机工作。为解决这个问题Celera的合作者们发明了高效的生物信息学(Bioinformatics)运算法则, 从而得以短期内赶上多国合作小组的工作。

 

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视频:Craig Venter与人造细胞

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