科前生物董事长陈焕春(科前生物)

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George Church

一项制造人类基因计划的最大受益者，可能是位于麻省剑桥的一个称为Gen9的创业公司。

两个星期前，超过130多名基因研究领域科学家、伦理学家和政府官员在哈佛大学召开了闭门会议，讨论人类基因组计划的下一步行动——从读取转变为编辑基因信息。本次会议被命名为“人类基因组编码项目会议”（HGP Write），意图收集关于“通过人类基因组60亿个DNA碱基进行合成”的想法，其结果将用于制造新的细胞。

这一宏伟目标需要新技术以及海量的DNA 。“我们将成为实现这一目标的公司之一，”Gen9的首席执行官凯文·门耐利（Kevin Munnelly）说道。

该公司从2009年开始生产DNA链，其创始人包括来自哈佛大学医学院的全球著名学者George Church，人们评价他是“基因组写入计划”中十分具有远见的一名基因学家。“我们有6个技术人员，有1400平方米的工作空间，但没有任何组织能够凭此制造出这么多的DNA。”

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马萨诸塞州剑桥的Gen9实验室里，机器人在注入液体

分析人士表示，构建人类基因组所需的人造基因量将是目前全球年产量的三倍，也就是至少价值九千万美元的DNA。

Gen9到底什么来头？

如果你造访Gen9在麻省剑桥的实验区，真人比例的George Church海报会立即抓住你的视线，上面写着“预测未来的最好方式就是去改变它。”这也许就是Gen9的信条——通过技术商业化使DNA更便宜。

George Church表示，他希望在生物学领域作出英特尔之于电子领域的贡献。

目前，Gen9主要是给制药公司以及先正达（Syngenta）这样的农业巨头提供精确的定制基因序列。这些基金序列被用于制造转基因植物或者细菌，从而生产例如人工胰岛素等药品。但这些由腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶组成的基因序列的长度，通常只有一千个碱基对。

更便宜的DNA编码优化方案使得打印整个基因组成为可能。你想让微生物消耗二氧化碳同时产生燃料吗？总有一天，你也许通过选择、点击就搞定了。

除了GeorgeChurch，该公司的其他创始人（公司里都张贴了他们的等身肖像）有来自麻省理工学院的工程师乔·雅各布森（Joe Jacobson）以及斯坦福大学的人工合成生物学家德鲁·恩迪（Drew Endy）。“ Gen9就像他们的孩子，承载了他们的理念。这是他们一直以来的夙愿，”门耐利谈论到三位创始人时说，“公司的信条是通过简化过程、增强易用性，来推广合成生物学。”

打破基因编辑成本“摩尔定律”

大规模的DNA制造离我们越来越近，这要部分归功于Gen9的创新。在2001年，向基因序列中每添加一个碱基对的成本约为12美元。这项成本正在稳步降低，今年4月，Gen9的报价已经低于3美分。（如下图）

DNA价格的下跌速度与计算机在摩尔定律下性能的稳步提升有类似之处。但如果想将基因编辑的成本降至基因读取的水平，还有很长一段路要走。按现在成本下降的速率，至少要等到2066年才有可能达到。这对两鬓已经斑白的George Church来说是无法接受的，这也解释了为什么他说自己正在“近乎疯狂”的改进这项技术，希望打破基因编辑成本的“摩尔定律”。

但如果DNA的需求不能快速增长，价格的下降将带来经济困境。带我穿过装饰老旧的办公室时，门耐利说，许多公司的产能处于闲置状态。事实上，该产业的先驱——科登设备公司（Codon Device），就是因为DNA售价过低而损失了大笔资金，最终关门大吉。

秘密会晤

这就是一个雄心勃勃的，可能由政府资助的人类基因组项目的价值所在了：在促进DNA需求的同时，还能尽快催熟将DNA导入复杂的人类染色体中所需的相关技术。

“这将让人们清楚地看到市场的作用，” Gen9的首席执行官凯文·门耐利说。“我想，如果确定发布这样的一个项目，技术开发者们将获得巨大的动力。”

概述合成基因组原理的提案已经由George Church等人提交给学术期刊，很可能是《科学》杂志。George Church说，在正式发表之前，他们希望人类基因组编码项目会议的内容暂时对外界保密。

但这一决定，遭到来自恩迪的强烈批评，身为联合创始人之一的恩迪，在一条推特中披露了部分会议流程。尽管恩迪拥有该公司股份，并强烈支持开发更好的DNA编辑工具，但他仍然撰写了一篇社论质疑对低成本DNA技术的追求，不需要站在道德制高点上，鼓吹创造人类基因组是一个“合理的需求驱动力”。他建议，科学家应该转而专注于打印细菌染色体。

有人指出，制造人类基因组可能带来一系列宗教和伦理问题。尽管目标还很遥远，但是理论上，我们已经可以在计算机上设计并制造人类，而这一切都不需要父母的参与。还有人说会议组织者在和创业公司公关方面做得还不够。

“这些公司将迎来巨大的盈利机会，简直是坐收渔利。”麻省理工学院林肯实验室（Lincoln Lab）的合成生物学家彼得·卡尔（Peter Carr）说道。

Gen9已经开始向尚未发表论文的联合作者大量打折销售DNA，包括来自纽约大学医学院的研究员杰夫伯克（Jef Boeke）。他领导的研究组希望用人造染色体来代替酵母细胞染色体。

George Church在哈佛大学医学院的实验室也订购了数以百万计的碱基对，他们正试图修改大肠杆菌的遗传密码，这项工作也有待发表。

人类基因组编码项目会议的第三个组织者安德鲁·黑塞尔（Andrew Hessel），他是来自欧特克公司（Autodesk，三维计算机辅助设计软件公司）的未来学家。

据与会者表示，该公司赞助了在哈佛大学召开的会议。该公司不仅正在开发生物设计软件，还向各地的合成生物学实验室提供资金，并且与Gen9合作，向其购买DNA 。“再多说一句我就违反Autodesk保密协议了。”门耐利说道。

DNA复兴

即使没有重大项目，DNA合成产业爆发的可能性也已经吸引了大量投资者。一家名为Twist Biosciences的加州公司，已在过去的18个月里筹得超过1.4亿美元。GeorgeChurch说，他也是该公司的股东。

生产自动化导致DNA价格迅速下降。今年4月，Gen9对大笔订单的每对碱基对定价仅为3美分。

Gen9和TwistBiosciences已经采用了计算机工业的技术，大规模生产短链DNA。比如，Twist将这些短链DNA放进微加工硅片的细槽里。 Gen9则将它们缩印在玻璃载片上。最终它们将被剪切下来，重组、结合成长达一万个碱基对的基因片段。

新的大规模生产方式正在取代起源于20世纪70年代的高成本的传统基因制造技术。“合成工业在此刻复兴，这令人十分振奋，”Ginkgo Bioworks的联合创始人之一杰森·凯利（JasonKelly）说。该公司今年向Twist订购了一亿个基因，这是该品类今年的最大订单。

Ginkgo正在寻找制造有价值的香料及其他化学品的新方法。为此，它需要大量植物基因，以便插入酵母细胞进行测试，一般需要测试上千个变量，这就是为什么DNA的价格仍然是个问题。

他说，想象一下，用1和0的工作的计算机程序员，每次发送指令的时候要收他们10美分，这肯定会极大限制他们尝试运行指令的数量。“我们真正需要的是低成本制造大量单个基因的能力，”凯利说道，“这是我们的痛点，也是每个公司都想要的。”

不太明确的是，为什么会有人想要一个完整的合成基因组。“任何人工合成人类基因组的计划都将耗费好几年，甚至几十年，如果缺乏商业回报，项目将随时可能停滞不前，”行业顾问罗布·卡尔森（Rob Carlson）说道。如果没有经济动机，他不知道基因组编辑项目将如何变现。“目前商业生物技术中的DNA使用量，永远不能为大规模生产合成人类基因提供足够的需求。”

George Church：请以包容的心态看待新兴技术

George Church认为这个观点有失偏颇。“像60年代我们看待计算机行业一样，人们的固守成规将使我们陷入迷茫，”他说。“当你问别人是否需要个人电脑，他们会反问你，什么是‘电脑’？那玩意儿可能有一个屋子那么大，却并没有什么用。”他们无法想象晶体管的未来将是”愤怒的小鸟”或是Facebook。

George Church说，工程师们明白，一切新技术都有广阔的改良空间。眼下，化学家需要三分钟来将一个碱基对写入DNA，而细胞内的分子每秒就能写入1000个碱基对。人类细胞在24小时内就能建立一个新的基因组，而且基本上是免费的。

“这是人类的阶梯，” George Church说。 “每一个创新都将引领我们更接近目标。”

翻译：火机

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