科學界對基因編輯的研究已經進行多年，有朝一日基因編輯技術或許可以改寫人類DNA，用以治療遺傳性疾病，如今基因編輯技術出現了一項大突破。全球頂尖學術期刊《自然》15日刊登劍橋大學研究團隊的基因研究論文，團隊創造出一個「基因體」完全由人工編寫的一株大腸桿菌（E. coli）菌株。
英國劍橋大學分子生物學實驗室研究人員經過兩年研究，在實驗室中重新編寫出一株大腸桿菌菌株的全部基因體。這株菌株擁有4百萬對由「A、T、C、G」四組鹼基（base）組成的鹼基對，若將這株大腸桿菌株的鹼基列印在A4大小的紙上將多達970頁，也創下了最龐大的人工編寫基因體紀錄。該計畫的負責人、劍橋大學分子生物學實驗室科學家錢傑森（Jason Chin）表示，團隊進行實驗時，並不確定能不能將基因體改寫得如此龐大。
破解基因秘密 團隊用59組譯碼合成出20種必需氨基酸
組成生物基因的「去氧核醣核酸」（DNA）是一串由四個固定鹼基「A、T、C、G」排列組合而成的更巨大分子，每三個鹼基會排列出一組譯碼（codon），總共會排列出64組譯碼，這64組譯碼再排列組合成亂碼，在這些亂碼中如果出現，有功能、有作用的片段，即為基因，基因則會組合成基因體（genome）。
英國《衛報》（The Guardian）指出，從水母到人類幾乎所有的生命體，都使用了64組譯碼，但64組譯碼中有些的功能重複，其中61組譯碼會產生20種天然氨基酸，它們像串珠一樣串在一起，建構出自然界中任何一種的蛋白質。剩下3組的譯碼就像是休止符號，功用是在蛋白質建構完成時通知細胞，如同標記一個句子結束的句號一樣。
利用「代替功能」研究團隊「編寫」出抗病毒的大腸桿菌
劍橋大學的研究團隊不僅重新編碼了大腸桿菌菌株的全部基因體，同時只用59組譯碼就合成出20種必需氨基酸，並將代表「休止符號」的譯碼從3個壓縮為2個，剩下的譯碼為將來在活細胞內生成非天然的蛋白質，提供了合成空間。
研究團隊是如何做到？首先，科學家在64組由三個鹼基組合而成的譯碼中，找出代表「休止符號」的TAA、TAG和TGA三組譯碼，並將其中一組TAG全部替換為同樣代表休止符號的TAA。在剩下61組會生成氨基酸的譯碼中，其中兩個用來編碼「絲氨酸」（Serine）的譯碼組TCC和TCA，替換為同樣功能的AGC和AGT。大腸桿菌細胞由400萬對鹼基組成，而經過實驗團隊重新編碼替換的譯碼共有18218對。
可用於生產癌症、多發性硬化症、心臟病和糖尿病藥劑
重新設計的基因編碼組會對未來基因工程研究帶來什麼貢獻？錢傑森說，由於重新編碼的DNA與一般DNA不同，入侵的病毒很難在內部傳播，使它們具有抗病毒性。大腸桿菌被大量使用在治療癌症、多發性硬化症、心臟病和糖尿病的藥劑中，但當過程中遭到病毒或其他微生物污染時，整個生產過程都會被破壞。被編輯過的大腸桿菌病毒具有抗病毒性，病毒帶來的破壞。 （相關報導： 【Gene思書齋】天擇並非唯一演化可能方式！交通便利、氣候變遷、移民外星會讓人類未來變成什麼樣子？ ｜ 更多文章 ）
此外，釋放出的多餘編碼在未來可以被用於許多其他途徑，例如，讓相應編碼的轉運核醣核酸（Transfer RNA）改去接附其他的非天然氨基酸，進而在細胞或生物體內合成新的多肽或蛋白質，也為工業應用中構建更廣泛的蛋白質打開了一扇門。
