在發(fā)表于一期《科學》（Science）雜志上的兩項平行研究中，研究人員在大腸桿菌中構建出了新的基因組，由此測試了遺傳編程的極限，并為提高生物技術的靈活性、產率和安全性開辟了新的可能性。

在*項研究中，研究者們采用同義的UAA密碼子，替換了大腸桿菌整個基因組中的所有321個特異的UAG密碼子，這使得釋放因子1（RF1）被敲除，并重新定義了UAG的翻譯功能。由此使得細菌生成了自然界通常不存在的蛋白質，提高了對病毒的抵抗力。

在第二項研究中，研究人員移除了42個大腸桿菌基因的13種不同的密碼子，每個基因采用一種不同的大腸桿菌，并用其他具有相同功能的密碼子取代了它們。當研究人員這樣做時，42個靶基因的24%的DNA發(fā)生了改變，而這些基因生成了與原始基因生成的相同的蛋白質。

哈佛醫(yī)學院George Church實驗室研究生Marc Lajoie說：“*篇論文是說，我們可以*從基因組中移除一種密碼子，然后成功地重新它的功能。在第二項研究中，我們提出了這樣的問題‘好吧，我們已經改變了這一密碼子，我們還能夠改變多少其他的密碼子？該研究所選擇的13種密碼子，全部都能夠被改變。”

“這為我們揭開了一種可能性：我們有可能能夠替換整個基因組所有這13種密碼子或是其中任何一個，”Lajoie說。

朝著更安全，更多產，更靈活的生物技術

重新編碼的基因組可以為大腸桿菌提供保護對抗病毒，并幫助防止將潛在危險的遺傳改造性狀傳播給野生型生物。

*篇論文的共同資深作者、耶魯大學醫(yī)學院分子、細胞和發(fā)育生物學助理教授Farren Isaacs說：“這些結果有可能為生物技術生成打開了一個全新的化學工具箱。例如，添加持久聚合物到一種治療分子中，有可能使得它能夠在人類血流中更長時間發(fā)揮功能。但要獲得這樣的影響，需要一次改變大片的基因組。”

Church說：“如果我們做出少許的改變，使得微生物略微更具抗病毒能力，病毒將會抵消這一效應。它變成了一個來回反復的斗爭。但如果我們能夠讓微生物脫機，生成大量的改變，當我們將它帶回展示于病毒面前時，病毒將會說‘我投降’。任何的天然病毒群產生再多的多樣性，也不足以抵消這一極其全新的基因組。”

在*項研究中，僅移除了一個密碼子，就提高了基因組重編碼生物體的抗病毒感染力。Church說，相同潛力的“全新基因組”不可能操控基因轉而進入到野生種群，因為它們與自然基因組不相容。這對于遺傳改造耐藥或抗殺蟲劑的菌株具有極大的益處。并且，整合的罕見、非標準氨基酸確保了菌株只能在實驗室環(huán)境中存活。