通过人造基因合成新型蛋白质，能否带来制药业的突破

众所周知，DNA的四个碱基编码是所有生命的通用代码，但这可能要成为过去式了。一家位于美国加州拉由拉市（La Jolla）的新兴生物科技企业Synthorx，正在设计一种有着6个基因编码的微生物，其方法是将人造的X和Y碱基加入到原有的A，T，G，C构成的基因系统中去的。

这些微生物在自然界中没有同类，Synthorx用它们来设计新型蛋白质，这些蛋白质有望成为未来的止痛药、抗生素和癌症靶向药的基石。

Synthorx基于美国圣地亚哥TSRI（斯克利普斯研究所）的化学家Floyd Romesberg的研究工作成立，Romesberg也是公司创立者之一。Romesberg曾花费了超过15年的时间致力于研究如何使人工DNA和生命体的遗传机制协同工作，但这可不是简单地把新老编码相混合。

2012年时，Romesberg的实验室成功创造了X和Y两种人造碱基编码。2014年，他证明了，细菌可以复制和遗传包含XY编码的基因给后代。

“人们总是觉得模仿生命体是一件十分复杂和困难的事”，Romesberg说道，“但其实生命体中的分子和自然界中的其他分子一样，它们并不享有特权。”

两年之前，还没有人用新合成的X和Y碱基做成任何有用的事情，但Romesberg却立下了利用传统的化学手段来创造新型药物的目标，这个过程显然极其复杂。

“我无法在实验室中完成这些，”Romesberg说道，“因此成立一个公司是实现这个目标的唯一方式。”

于是，Synthorx应运而生。

X和Y的诞生固然是科学界的里程碑，但Synthorx的真正挑战在于用这些编码去产生新的蛋白质。理论上，通过简单地添加X和Y编码可以令用以构建蛋白质的氨基酸数量提升至172种，而自然状态下只有20种。

通过在DNA中增加XY编码，细胞可以用多达172种氨基酸来构建蛋白质，这远超原先的20种。

“氨基酸太多反而是一种累赘，”Romesberg说道，“对于那些一辈子都在和药物打交道的化学家来说，控制氨基酸的数量是必须的。”

通过使用人造氨基酸，科学家可以使那些现有的蛋白质和其靶物质结合的更牢固，从而使药物效力更强。还有一种想法是通过人造氨基酸来增强蛋白质和靶物质的特异性结合以避免蛋白质和非靶物质结合引起的副作用。

目前，Synthorx正有一个项目致力于将一种蜘蛛的毒液转变为一种非阿片类、无成瘾性的止痛药。

开发用于治疗代谢紊乱的新型抗生素和药物同样被提上日程，“胰岛素是一种很好的靶物质，”Synthorx的CEO Court Turner说道，“虽然大肠杆菌也能生产胰岛素，但目前为止我们获取额外胰岛素的唯一方法就是每天注射。”

将人造氨基酸添加到胰岛素分子中能够使其更为持久，这样的话，糖尿病患者只须隔几天注射一次胰岛素就可以了。

毫无疑问如果这种技术可以实现，那这将是一场革命。但现在就开始做着人造基因广为应用的美梦还为时过早，虽然人造基因可以生成氨基酸，但目前我们还没有能力用人造氨基酸制造蛋白质。

华盛顿大学的合成生物学家Marc Lajoie说道，“这真的只是一种假想，老实说，别说172种了，即使能利用1种人造氨基酸合成蛋白质都听起来有点疯狂。” 


名词解释 

TSRI：The ScrippsResearch Institute，美国斯克利普斯研究所，座落于美国海滨城市圣迭戈，是位居美国前10名的生物医学研究所，也是美国最大的非赢利性质的研究所。 

非阿片类：指人工合成的镇痛药物类型，与阿片类（自然萃取的）相对。