2016年，美国的生物学家John Glass和他的团队，想要解决一个很大的问题。他们想用一种技术把细菌的基因组替换掉，赋予它新的功能，比如制造药物或者生物燃料。但是，这个过程中总是遇到问题，因为受体细胞里的基因会通过同源重组的方式整合进外源基因，造成假阳性结果。为了克服这个难题，Glass他们想出了一个聪明的办法。他们先用化疗药物“丝裂霉素C”给受体细胞处理，让它们的基因组失活，把细胞变成了“僵尸细胞”。这样一来，这些细胞就没法复制DNA了，也就避免了假阳性的出现。这个方法很成功，他们把丝状支原体110万碱基对的合成基因组移植到山羊支原体的“僵尸细胞”里，一小部分受体细胞竟然活了过来。Zumra Peksaglam Seidel和她的同事们把这些复活的细胞叫作“僵尸细胞”。 这个研究成果最近发表在了预印本平台bioRxiv上。法国的合成生物学家Olivier Borkowski评价说，这是合成生物学基因组工程领域的重大突破。他说：“这个技术有望推动微生物生命重设计研究。”其实早在15年前，研究人员就已经化学合成了丝状支原体的基因组，并成功移植到亲缘关系较近的山羊支原体活细胞里了。不过当时的问题是很难筛选出成功接受基因组移植的细胞。为了验证实验成功与否，他们在合成的丝状支原体基因组里插入了抗四环素基因。这样一来，在含四环素的环境中培养受体细胞，只有成功吸收合成基因组的细胞才能存活。 这篇论文让Olivier Borkowski很兴奋，他觉得这是一个很大的进步。他补充道：“如果研究人员能常规制备其他细菌的‘僵尸细胞’，这个方法就能用来测试来自更常见研究对象的改造后基因组，比如实验室常用的大肠杆菌。”Olivier Borkowski还提到了自己和同事们正在做的研究：“我们在试着把不同种类细菌的基因组混合匹配，看看哪些组合可行、哪些不可行。这从进化角度来说很有价值。” 除了Olivier Borkowski之外，美国国家标准与技术研究院的计量学家Elizabeth Strychalski也对这个研究很感兴趣。她表示：“虽然我们还没完全弄清楚为什么基因组移植在支原体物种间效果这么显著，但是找到这个答案对优化技术和应用于其他微生物很关键。” 英国帝国理工学院的合成生物学家Tom Ellis也对这个技术抱有很高的期望。他觉得研究人员最终能培育出其他细菌的“僵尸细胞”。但他也指出：“或许存在无需依赖抗生素抗性基因这类易引发假阳性的筛选标记，就能确认大片段DNA转入受体细菌的方法。” 为了确认合成序列是否被吸收成功，Ellis团队利用CRISPR基因编辑系统对受体DNA序列进行切割。Glass团队也认可CRISPR可用于沉默受体细胞中引发问题的基因。Tom Ellis期待有一天能在大肠杆菌或其他模式生物中建立稳定的“僵尸细胞”实验方案，“这样这个方法就能成为合成生物学的通用平台技术。” 这些成果都是建立在15年前那个突破性实验基础上的。15年前，研究人员化学合成了丝状支原体110万碱基对的基因组，并将其移植入亲缘关系较近的山羊支原体活细胞中，制造出首个所谓的合成细胞。这个团队在合成的丝状支原体基因组中插入了抗四环素基因，以此来验证实验是否成功。 研究人员通过图片展示了山羊支原体吸收亲缘物种丝状支原体工程化基因组后的情况：Thomas Deerinck、NCMIR和SPL提供了这张图片。INRAE和巴黎萨克雷大学的Olivier Borkowski是法国国家农业、食品与环境研究院及巴黎萨克雷大学合成生物学家。 美国克雷格·文特尔研究所（JGI）是John Glass所属机构，也是美国克雷格·文特尔研究所、Elizabeth Strychalski、Olivier Borkowski还有Tom Ellis共同合作研究项目之一。 NCMIR是图片提供者Thomas Deerinck所属机构之一。Rxiv则是预印本平台名称。