DNA制造的新时代：大规模生产

斯汀/编译

DNA制造的新时代：大规模生产

斯汀/编译

DNA工厂：Twist公司的机器在硅板上600纳米的孔中制造DNA链

●合成生物产业的新创公司从计算机行业获取技术。

生物技术新创公司Twist Bioscience首席执行官兼共同创建人艾米丽·勒普洛斯特（Emily Leproust）是纳米层面的实业家。她说：“我提醒公司里的每一个人，我们是一家制造公司。我们制造DNA。”

Twist是新成立的合成生物学行业的新兴企业，此行业以生物实验室为厂房，以生物体为产品。科学家们制造DNA链，作为组装生命基因密码的材料，创造前所未有的生物体模样。这些新的生命形态肯定能为人所用，有一定的实用价值。例如，生物学家们已经制造出能够分泌药物的酵母细胞，以及可以用于生产飞机燃料的藻类。

DNA组装过程具有劳动密集型特点，需要训练有素的人员投入大量艰辛的工作，此项充满生机的新兴产业因此受到阻碍。如今，创业公司彼此竞争，创建时尚、自动化的DNA组装线，亨利·福特在世也会为此感到骄傲；公司还向制作电脑芯片的工厂学习技术制造DNA。合成革新技术降低了DNA链的制造成本，这些企业正计划降低价格，他们自己说这将带来一个繁荣的市场。2016年，Twist Bioscience将在旧金山的总部开始商业运营，目前他们是这场竞争中的领军者。

组成基因材料的分子叫做核碱基，DNA中有四种分别以字母A、C、G和T来表示。这些字母的顺序代表着构建一个生物体的密码，根据这些密码，生物具备不同的细胞以及功能。对于人类来说，这一密码约有32亿个字母的长度，而用于烘培和啤酒酿造的酵母密码约有1 200万个字母。改变字母之间的顺序，就改变了生物的系统指令。合成生物学家们已经书写了新的密码片段，并将它们嵌入酵母菌的DNA中，就能炮制出所需要的微生物。例如鱼油补剂中的Omega-3脂肪酸，以及以前只有玫瑰花才能产生的芳香精油。

“生物体工厂”

第一个“合成生物体”的名字叫做Mycoplasma Laboratorium，由一百万个碱基基因组装配的细菌。

构建DNA链并不复杂，事实上，这是全世界实验室里常见的技术程序。但实验室里的程序通常手动操作完成，Twist公司的勒普洛斯特说：“微生物学是体力劳动。找个博士生，整天将液体从一个试管倒入另一个试管。”为此她和她的合作者们发明了一个机器，可以自动完成整个构建过程。

该机器的核心是一块表面有着一万个小孔的硅板，结合电脑芯片制造中非常完善的光刻技术，蚀刻这些小孔，不同的DNA链便可以在每一个600纳米宽的孔洞里完成构建。这台机器可以做和一个博士生“完全一样的化学过程”，勒普洛斯特说，“只是体积上小了100倍。”

Twist公司并不出售机器，而是销售制造DNA的服务，主要服务于寻找改良新基因以使研究顺利进行的科研人员以及新创公司。2015年，公司开始对所选的客户提供DNA产品。2016年，Twist准备将服务全面商业化。DNA生产线以每个核碱基的成本模式定价，勒普洛斯特表示公司每个核碱基10美分的起步价是行业内最低的。但她的目标是两美分的价点：“以这个点，研究人员可以进行规模试验，不再受到DNA价格成本的限制。”目前，客户们已经定制了300个DNA链，1 800个碱基的长度。做个比较，胰岛素（INS）的基因长度为1 600碱基；而乳腺癌风险（BRCA1）的基因长度为81 000碱基。

旧金山地区另一家合成生物新创公司Zymergen则向用户提供更广泛的服务。公司不仅低价构建DNA片段，也能将DNA嵌入微生物并监测结果。公司首席科学官扎克·赛贝尔（Zach Serber）解释说，监测的结果可用于下一轮DNA的设计，让用户快速获得他们想要的理想生物体。赛贝尔说：“你撒下个大网，等你发现了一个改善微生物表现的变体，你就可以双倍投入。”

前述这些事例被打上“生物体工厂”的标签，引起人们对合成生物学这一产业的激烈讨论。但DNA规模化生产的前景并没有打动生物科技顾问兼BioEconomy Capital创投基金的执行总裁罗布·卡尔森（Rob Carlson）。他表示：我不理解这种商业模式。

卡尔森对此提出质疑，他认为低价的DNA合成会导致出现大量想从微生物上获利的新创公司。“这样你就可以制造并测试更多的DNA，但这并不是最难的部分。从简单的试管到实验室规模再到商业规模的过程，高达产品成本的90%。”对于一家想要利用酵母菌来研发药物的新创公司来说，他需要管理巨大的装满微生物的槽罐。而初期DNA生产降低的成本只给公司带来微薄小利，卡尔森说：“天哪，那点钱他们只能买啤酒，或者周五多买点披萨。”

[资料来源：IEEE Spectrum][责任编辑：彦隐]